基于MEMS工艺的亚毫米波集成喇叭天线

　　在亚毫米波频段，相比较于微波毫米波频段，由于频率更高、波长更短，因而相应的器件尺寸更小。而天线作为尺寸和波长大小密切相关的器件，在亚毫米波频段的设计具有很大挑战。一方面，运用新材料、新工艺加工微小尺寸并能满足亚毫米波公差要求的天线；另一方面，根据亚毫米波系统的特点，研究平面集成天线，将天线和检波器、混频器等器件运用集成天路的工艺加工集成在一起，避免分立结构带来的连接问题。
 

　　MEMS技术是在20世纪90年代逐步形成的，具有高性能、高效率、低成本、高可靠性等诸多优点。MEMS 技术在微波、毫米波已经有了广泛的应用，由于其对中等尺度(mesoscale)(1μm～1mm)模型加工具有特殊的优越性，因此对THz波段使用的微小器件的制造具有明显的优势。
 

　　对于亚毫米波频段的平面集成天线而言，基片介质是需要考虑的重要因素。基片介质上的平面天线趋于将大部分能量辐射进介质中，而不是另一侧的自由空间。解决这个问题通常有两种方法，一是在基片介质一侧集成与相同介电常数的透镜；二是采用很薄的基片介质。前一种方法需要很高的透镜加工工艺，介质透镜中的吸收和反射损耗不可避免，且1/4λ匹配层技术尚有待提高。后一种方法减小了基片介质的影响，天线可近似于在自由空间中，但薄基片的支撑弱，需要在结构上加以改进。
 

　　1990年，Rebeiz等人设计了集成的喇叭天线，他们将平面天线加工在μm量级厚的介质膜片上，膜片内置于运用MEMS湿法腐蚀而成的硅棱锥喇叭腔。该方法很好的解决了薄膜的支撑问题且增强了天线的辐射，但由于硅晶片厚度的限制(通常不超过800μm)，集成喇叭的口径受到严格限制，为了增强辐射，他们将机械加工的喇叭口和集成喇叭天线结合在一起，形成“准集成”喇叭天线，以增强辐射特性。“准集成”的方案在频率较低的亚毫米波频段可行，到了900GHz左右，会给机械加工带来极大的困难。