采用玻璃通孔技术实现的W-Band宽带超表面天线封装，内置共面波导功率分配器

《IEEE Transactions on Antennas and Propagation》：W-Band Wideband Metasurface Antenna-in-Package With Coplanar Waveguide Power Divider Enabled by Through-Glass Via Technology

W波段晶圆级通孔天线阵列设计采用共面波导与TGV结构替代传统同轴配置，提出新型TGV桥接结构抑制功率分配器副模，实现71.3-101.0GHz阻抗匹配带宽和68.5-102GHz总带宽，最大增益10.8dBi@78GHz。

　　

摘要：

本研究首次实现了基于晶圆级玻璃通孔（TGV）技术的宽带平面天线封装（AiP）阵列，适用于W波段应用。通过在单层基板上采用共面波导（CPW）与TGV结构相结合的方式，而非传统的同轴配置，实现了宽带性能。此外，提出了一种新型的TGV桥结构来替代传统的空气桥，以抑制由T型接头处不连续性引起的功率分配器的寄生奇模。基于这一设计，本文介绍了一种使用TGV技术的W波段AiP的全面制造和测量方法。为了解决仿真结果与测量结果之间的差异，进行了校准和修改，以减少仿真与测量设置之间的差异。所提出的超表面AiP（MAiP）实现了71.3–101.0 GHz的阻抗匹配带宽，对应的分数带宽为34.5%。结合功率分配器后，该天线阵列的工作频率范围为68.5至102 GHz，在68.5至91.5 GHz范围内，其10-dB阻抗带宽为39.3%，3-dB增益带宽为28.8%；在78 GHz时获得了最大增益10.8 dBi。

引言

随着通信技术的不断发展，对更高传输速率和更低延迟的需求持续增长。W波段以其短波长、低大气吸收以及宽的可用频率带宽[1]而备受青睐，非常适合用于高分辨率雷达和传感、千兆点对点数据传输以及毫米波成像系统[2]等应用。因此，它越来越被视为未来通信技术的一个有前景的频率范围。然而，该波段中天线与芯片之间的严重路径损耗会降低系统性能，使得传统的离散设计不再适用[3]。为了解决这一问题，开发了集成天线解决方案，主要分为芯片上天线（AoC）和封装天线（AiP）[4]两类。由于AiP技术具有高效率和设计灵活性，它为W波段应用提供了更有效的解决方案[5],[6]。