毫米波雙頻(V-band和E-band)雙偏極化介質天線陣列設計

在本計畫中，將提出應用於V-band (57-66GHz)與E-band(71-86GHz)通訊頻帶的雙頻雙偏極化介質天線設計架構，利用高阻值矽基板(High Resistivity Silicon, HRS) 的整合式被動元件 (Integrated PassiveDevice, IPD)製程環境，利用介質共振體之雛型並結合堆疊方式完成雙頻應用，饋入架構有別於傳統槽孔耦合方式，使用打線結構將能量耦合至介質共振體完成天線整體設計。在為期兩年的計劃中，預計實現與：第一年：雙頻雙偏極化介質天線1. 使用IPD基板作為天線介質共振體，並用打線結構完成饋入2. S11< -10 dB in 57-64 GHz and 71~86 GHz3. 天線增益> 5 dBi at 60 GHz; > 2.5 dBi at 76 GHz4. 兩輸入端間的隔離度> 20 dB in 57-64 GHz and 71-86 GHz設計的主要考量及特點為1. 有別於文獻[4]利用介質共振體下方槽孔耦合的方式，利用打線結構的磁場耦合方式將能量耦合至介質共振體，如此可在簡單的結構下得到雙頻的效果，且在隔離度的考量下較無疑慮。2. 不需要使用如文獻[4]之中介層，因而降低了天線的高度，簡化了製作程序。第二年：2X2 串連式雙頻雙偏極化天線陣列設計(以第一年的天線當作陣列元素)1. S11< -10 dB in 57-64 GHz and 71~86 GHz2. 天線增益> 10 dBi at 60 GHz; > 7.5 dBi at 76 GHz第二年度工作的挑戰，在於設計兩天線的串連式耦合電路，和末端天線的負載，使得所有的天線在距離介於半波長至一波長間時，有均勻的輻射強度，相位差為360 度的整數倍，使得陣列的主波束能指向正上方。所有的設計將會被製造及量測來驗證。預期本計畫的設計架構將能凸顯高指向性、高效能與多頻化等天線特性的展現，在毫米波天線領域的發展開啟新的應用創新與突破。