题目：毫米波硅基集成滤波器-天线设计

近年来，随着无线通信技术的高速发展，低频段的频谱资源愈发紧缺。以60GHz技术为代表的短距离高速无线通信技术是当前研究的热点问题，而天线和滤波器作为射频前端部分对整个无线系统的性能有着巨大的影响，高速率无线通信对天线的研究者提出了新的要求和挑战。同时，以互补金属氧化物半导体制造工艺（CMOS: Complementary Metal Oxide Semiconductor）为代表的集成电路工艺的不断进步使得天线与其他射频电路集成在同一芯片上成为可能，而且与砷化镓等工艺相比，以CMOS为代表的硅工艺具有极大的成本优势和更高的可集成度，因此在未来的应用中具有非常强的竞争力。为了迎合新技术的需求，本文研究了60GHz应用频段下的硅基片上天线及集成滤波器，在国内外已取得的研究成果上加以改进和提高。针对传统硅工艺下由硅基底的低电阻率造成的集成天线增益和效率较低等问题，通过硅工艺下不同金属层的组合以及结构的变换，首先提出了新型具有较高性能的片上天线设计方法，其增益和效率都有明显的改善，探讨了片上天线的性能的改进方法，包括对天线工作带宽的提高，天线的小型化等；其次，研究了滤波器与天线协同设计的方法，分析了天线与滤波器间的电磁耦合与干扰问题，对滤波器的设计更多的采用传统的路设计方法与电磁场分析相结合，同片上天线的设计做到协同，利用硅工艺下的多金属层结构，将经典的滤波器形式应用于硅工艺中，最终同片上天线集成在同一硅基片上。最后，本文研究了基片集成波导结构与片上天线的集成设计，探索了硅基片上的基片集成波导与片上天线集成设计的可能性。