基于石英薄膜工艺的D波段固定衰减器设计及实现

薄膜电阻具有较为精确的电阻值,可用于微波固定衰减器设计。然而随着工作频率的升高,薄膜电阻的寄生参数随之增大,影响固定衰减器的衰减精度及回波性能。本文基于传统微波频段薄膜电阻等效电路模型,提出了一种十四元件等效电路模型。采用Ansys HFSS软件对薄膜电阻进行三维电磁场仿真并提取其S参数,通过S参数曲线拟合,最终确定各元件参数值。仿真结果表明,该等效电路模型在0.1~180.0 GHz可有效表征薄膜电阻的电气特性。在此基础上,采用石英薄膜工艺研制了三款不同衰减值的D波段(110~170 GHz)固定衰减器,并通过在片匹配电路补偿键合金丝和薄膜电阻寄生参量的影响。此外,还设计了波导-微带转换电路,将微带模式转换为标准波导模式进行衰减器性能的测量。测试结果表明,在110~170 GHz频带内,3 dB衰减器的衰减典型值为4 dB,回波损耗大于13.3 dB;6 dB衰减器的衰减典型值为5.5 dB,回波损耗大于11.4 dB;9 dB衰减器的衰减典型值为8 dB,回波损耗大于11.4 dB。研制的固定衰减器可将现有固定衰减器的工作频率拓宽至110 GHz以上,用于信号功率调节及改善器件级间回波的影响。

带有软表面的V波段微带阵列天线

介绍了一种应用于V波段的微带阵列天线。该天线结合了薄膜工艺精度高和厚膜工艺易操作、花费低的优势;馈电层利用共面波导耦合方式使用薄膜石英微电子工艺加工;辐射层采取传统贴片结构方式采用厚膜印刷电路板（PCB）工艺制造。在天线的辐射层加载一种可以抑制表面波的超材料结构——软表面,来改善天线驻波带宽。为了验证软表面的实际效果,设计和加工了带有软表面和未带软表面的天线阵列。测试结果表明带有软表面结构的阵列天线的阻抗带宽（驻波比≤2）为16.7%,增益不低于10.5dBi;与未加载软表面的天线阵列相比性能有相应的改善。