高效智能集成天線在室內(nèi)60 GHz無(wú)線在光纖系統(tǒng)中的應(yīng)用

1、高效智能集成天線在室內(nèi)60 GHz無(wú)線技術(shù)在光纖系統(tǒng)中的應(yīng)用斯皮羅斯Mikroulis 揚(yáng)佩特羅  康斯坦丁諾Voudouris 科技教育機(jī)構(gòu)雅典（TEI），電子，銀系。Spiridonos，12210雅典，希臘亮點(diǎn)考試基于高介電基板插槽線性陣列天線?？荚嚮诟呓殡姵?shù)基板堆積式線性陣列天線。建議的陣列支持波束成形應(yīng)用。光電二極管模型概述與呈現(xiàn)陣列提供光電系統(tǒng)結(jié)合。摘要在這項(xiàng)研究中，共面基于平面槽和疊層基于高介電常數(shù)基板用于光電子器件的設(shè)計(jì)和評(píng)估潛在的集成貼片陣列天線。這些陣列提供的增益在10-18 dBi的范圍和帶寬在1-2千兆赫的頻帶為60GHz的順

2、序。所呈現(xiàn)的陣列的波束形成功能也概述考慮輻射圖案根據(jù)光/電信號(hào)的相位整形。此外，光電二極管也被模擬，以連接到天線的輸入端口考慮混合或單片集成方案和形成系統(tǒng)，提出的光束。所有的天線都被證明是重要的候選中的60GHz頻帶中的無(wú)線多纖維網(wǎng)在室內(nèi)使用。圖形抽象圖選項(xiàng)關(guān)鍵詞縫隙陣列天線 波束形成 堆疊天線 光纖無(wú)線電1。介紹基于無(wú)線接入通信技術(shù)已經(jīng)從過去幾年已經(jīng)大大發(fā)展，搭載的高比特率要求的服務(wù)的同時(shí)推進(jìn)。盡管有這樣的發(fā)展，有一個(gè)增加的必要性，特別是短期區(qū)域室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)的情況下，滿足新要求的高帶寬無(wú)線服務(wù)。以這樣的方式，60GHz頻帶提供幾GHz的可用帶寬，但是在另一方面，它規(guī)

3、定由于增加的路徑損耗一些挑戰(zhàn)，并且所需要的無(wú)線電接入點(diǎn)的高密度。在這種情況下，光纖無(wú)線電（RoF系統(tǒng)）技術(shù)結(jié)合了低成本的實(shí)現(xiàn)中，由于基站（BS）的傳送從而所有的處理和調(diào)節(jié)設(shè)備到一個(gè)中心站（CO），為簡(jiǎn)化到遠(yuǎn)程天線單元（的RAU）在描繪圖。1，一個(gè)綠色無(wú)線電的方法，由于減少了總消耗電力的，因?yàn)樵谶@種情況下的功率要求的本地振蕩器（LO），數(shù)字信號(hào)處理器（DSP），和混頻器被轉(zhuǎn)移到CO。1 ， 2  和  3。圖。1。 光纖無(wú)線電的概念。通過無(wú)線，光纖和微波收發(fā)組件，單片或混合集成的適當(dāng)調(diào)整/匹配，光載無(wú)線通信技術(shù)將在超緊湊性方面提供了極大

4、的好處，并提高鏈路預(yù)算/網(wǎng)絡(luò)覆蓋。在這種情況下，平面天線是由于其重量輕，制造簡(jiǎn)單和兼容性與MMIC / OEIC技術(shù)有希望的候選。除了 這一點(diǎn)，平面天線可以制成一個(gè)陣列配置中，增加了可實(shí)現(xiàn)的增益，并且使毫米波技術(shù)在光域中將要用于波束智能天線的應(yīng)用程序。在60 GHz頻段運(yùn)行的毫米波天線得到了廣泛的調(diào)查和相關(guān)研究可在文獻(xiàn)中找到4 ，5  和  6 。幾個(gè)天線的形狀和結(jié)構(gòu)，以便產(chǎn)生一個(gè)高效，緊湊，易于與其他設(shè)備，天線系統(tǒng)集成了測(cè)試。然而，在室內(nèi)的情況下，顯著增益值是必要的，以彌補(bǔ)顯著自由空間路徑損耗（FSPL）高達(dá)92分之88分貝的線的視

5、線（LOS）/（NLOS）情況下10米覆蓋。利用RT DUROID襯底（孔徑天線 R  = 2.2）中提出的，提供增益13.1 dBi的和15的帶寬7 。另外一個(gè)寬帶60 GHz的天線提出了在8基于LTCC基板（   = 6）提供9 GHz的帶寬和增益的5dbi。有機(jī)基板的在60GHz頻帶的利用率也已經(jīng)提出9提出的天線增益5.1 dBi的和11.2的帶寬。另一項(xiàng)研究處理了60 GHz的天線的建模和仿真程序，6 dBi的增益和帶寬10 GHz的10 ，包括插槽引進(jìn)和三層復(fù)合結(jié)構(gòu)。在所有上述研究中，天線是基于一種低介電

6、常數(shù)基片（ R  <10），從而不與它利用高介電常數(shù)的基片（光學(xué)器件相匹配R  > 10）。在這項(xiàng)工作中，在高介電常數(shù)材料不同的天線設(shè)計(jì)相比，用于在60GHz無(wú)線超過基于光纖室內(nèi)系統(tǒng)中的應(yīng)用，以及相對(duì)于增益，帶寬，波束形成能力和制造的復(fù)雜性，突出選擇的MMIC的需求評(píng)估/ OEIC為了說(shuō)明一種高效集成平面陣列天線，用于以簡(jiǎn)單的部署光子無(wú)線收發(fā)信機(jī)的一個(gè)貢獻(xiàn)匹配的介電基片和共面配置。在這種情況下使用線性縫隙陣列天線波束形成的設(shè)計(jì)旨在為包括自適應(yīng)天線的概念在這兩個(gè)羅杰斯6010和磷化銦（InP）襯底。InP襯底提出了高介電常數(shù)（

7、0;R  > 10）和低的損耗角正切，是與光子器件集成的一個(gè)主要候選。的InP被廣泛用于光子單片集成，使用環(huán)諧振器結(jié)構(gòu)的配套應(yīng)用，如光學(xué)波束形成和可編程濾波器11 。此外，隨著DUROID 6010比較給出了一個(gè)初步的洞察，可以在將來(lái)通過與上半絕緣襯底天線光子器件的單片集成來(lái)實(shí)現(xiàn)的性能。此外，羅杰斯6010/InP，基底覆蓋了DUROID 5880（高至低配置）的設(shè)計(jì)和貼片陣列天線，增益可達(dá)15 dBi的，并且?guī)捀哌_(dá)2 GHz的計(jì)算。該天線的設(shè)計(jì)和優(yōu)化，以滿足IEEE802.15.3c標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)格。在所有情況下，天線模擬和比較有關(guān)的應(yīng)用在光纖系統(tǒng)中的超寬帶室

8、內(nèi)無(wú)線性能的要求，同時(shí)考慮到制造的簡(jiǎn)單性和集成問題。此外，波束成形計(jì)算基于LMS算法進(jìn)行。此外，光束形成場(chǎng)景所提出的天線的未來(lái)應(yīng)用進(jìn)行了討論。最后但并非最不重要的，光電二極管/天線等效電路進(jìn)行模擬，并與相關(guān)的方程支承，以用于在所述天線輸入端的光電轉(zhuǎn)換。本文的其余部分安排如下。第2節(jié)討論的理論，設(shè)計(jì)和制造方面，而第3條規(guī)定對(duì)不同天線的數(shù)值結(jié)果。第4節(jié)中的光電二極管/天線的等效電路分析。結(jié)束語(yǔ)給出了第5。2。天線理論，設(shè)計(jì)和集成方面模擬在3.1節(jié)中的天線是基于共面結(jié)構(gòu)（CPW），其被廣泛應(yīng)用于毫米波頻率和高介電常數(shù)基板案件。這種配置提供了相比于微帶線對(duì)稱的輻射方向圖，由于均勻的電流分布和有限的高階

9、模的激發(fā)下的損失12，13  和  14 。此外，建議天線采用插槽，作為輻射單元。縫隙天線是文獻(xiàn)中報(bào)道的作為主要候選60GHz的應(yīng)用，因?yàn)樗鼈兲峁┰鰪?qiáng)的帶寬，他們可以被有效地結(jié)合共面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，得到1層結(jié)構(gòu)，降低了成本和系統(tǒng)的復(fù)雜性15 。在共面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)可以看出，在圖 2。圖。2。 CPW配置。的W和S參數(shù)已經(jīng)調(diào)整，關(guān)于下述式16 ，以便提供適當(dāng)?shù)闹C振頻率和傳輸線接近50的特性阻抗。方程（ 1A ）方程（ 1B ）方程（ 1C ）方程（ 

10、1D ）方程（ 1E ）方程（ 1F ）其中， R是襯底的介電常數(shù)， EFF是有效介電常數(shù)和 0的傳輸線的特性阻抗。在3.2節(jié)中提出的建議的陣列包括CPW結(jié)構(gòu)和補(bǔ)丁電磁耦合，輻射單元。的共面波導(dǎo)線路的長(zhǎng)度為四分之一波長(zhǎng)的整數(shù)倍和貼片元件的間距是約半波長(zhǎng)。貼片元件的尺寸已經(jīng)被指定由式17 ：方程（ 2A ）L =  0 / 2方程（ 2b中）其中， 0是自由空間波長(zhǎng)，f 0是諧振頻率和 基板的介電常數(shù)。的長(zhǎng)度

11、L和寬度W的貼片元件，以達(dá)到60千兆赫的共振頻率進(jìn)行了調(diào)整。寬的帶寬（> 1千兆赫）是天線與光電子器件和應(yīng)用的60GHz的ROF系統(tǒng)集成了必需的功能。出于這個(gè)原因，在第3.2節(jié)的基礎(chǔ)上，疊層幾何結(jié)構(gòu)的陣列，提出以進(jìn)一步增加帶寬。從文獻(xiàn)中已知的是為貼片天線，利用三個(gè)基板，總的平均介電常數(shù)為18 ，19 ：方程（ 3 ）其中 噸 =  D1 +  一個(gè) +  D2和 D1， 一個(gè)和 d2的是厚度3基板。三個(gè)基板貼片天線的帶寬

12、是：方程（ 4 ）同方程（ 5 ）其中一個(gè)2  = -0.16605，一個(gè)4  = 0.00761，b 2  = -0.09142和 0  = 2  /  0和瓦特，L是貼片天線的寬度和長(zhǎng)度。線性陣列可以提供波束形成能力，以便在60千兆赫中所描述要符合的IEEE802.15.3c協(xié)議在室內(nèi)使用20 。有文獻(xiàn)提出了幾種波束形成算法，如恒模算法（CMA）21 ，遞歸最小二乘（RLS）22和最小均方算法

13、（LMS）23 。這些算法是基于一個(gè)迭代過程，其中的重方程是根據(jù)指定條件更新，以產(chǎn)生最佳的輻射圖形。在這項(xiàng)研究中，LMS算法，因?yàn)樗?jiǎn)單，低收斂時(shí)間和便于計(jì)算的應(yīng)用。LMS算法生成得到的激勵(lì)電流的相，其中一個(gè)過程。一個(gè)參考信號(hào)被定義表示數(shù)組的理想的輻射方向圖，然后LMS生成各勵(lì)磁電流，評(píng)估的權(quán)重（在相位上），以近似的參考信號(hào)。當(dāng)陣列輸出與參考信號(hào)會(huì)聚于約80，該算法停止工作。LMS算法已被廣泛使用在文獻(xiàn)中對(duì)波束成形的應(yīng)用，因?yàn)樗峁┝丝焖俸褪諗啃院妥銐虻男Ч?。天線結(jié)果與討論3.1?？p隙天線的介紹，比較和波束成形應(yīng)用天線的設(shè)計(jì)和仿真是使用電磁模擬器Ansoft的HFSS 11節(jié)，考

14、慮到傳輸線損耗，襯底損耗和耦合現(xiàn)象進(jìn)行。縫隙天線元件采用了共面結(jié)構(gòu)，包括四個(gè)輻射槽。該天線結(jié)構(gòu)包括銅（厚度為接地平面  = 35微米），其上的羅杰斯6010襯底（頂端 R  = 10.2，  =0.254毫米）放置。接著將基板覆蓋的Cu（  按照標(biāo)準(zhǔn)的共面結(jié)構(gòu)= 35微米）。建議的天線的頂視圖可以看出，在圖 3一個(gè)而橫截面中描繪的圖。3灣 一個(gè)類似的天線，然后基于相同的結(jié)構(gòu)，除了利用基板也就是現(xiàn)在的InP（設(shè)計(jì) R  = 12.4，  

15、=0.35毫米）和接地/頂III-V族金屬。天線的尺寸已經(jīng)改變，以實(shí)現(xiàn)諧振，在60千兆赫。在InP設(shè)計(jì)的頂側(cè)是描繪在圖 3 C一起與一些關(guān)鍵尺寸。在S 11根據(jù)羅杰斯6010和InP襯底，所設(shè)計(jì)的縫隙天線的參數(shù)分別被描繪在圖 4。圖。3。 天線結(jié)構(gòu)（一）俯視圖（羅杰斯RO基板）;（二）的橫截面。（三）頂視圖（InP襯底）。圖。4。 S 11的縫隙天線與Rogers和InP襯底的。圖。4表明，該縫隙天線與羅杰斯基板具有三種操作頻率（S 11  <-10分貝），在55.7千兆赫（-13.9分貝

16、），58.5千兆赫（-14.1分貝），并在59.9千兆赫（-26.8分貝）。在InP縫隙天線顯示四個(gè)諧振頻率分別是：59.6千兆赫（-16.2分貝），60千兆赫（-21.3分貝），62.1千兆赫（-22.6分貝）和64千兆赫（-12.4分貝）。羅杰斯6010和InP縫隙天線為60GHz的頻率的輻射圖案被描繪在圖 5。圖。5。 縫隙天線的輻射方向圖;（一）羅杰斯6010基材（b）磷化銦（InP）襯底。建議縫隙天線的關(guān)鍵特性是表示在表1。表1中?？p隙天線的功能。天線S 11（分貝）帶寬（MHz）增益（dBi）波束寬度（度）XZ平面YZ平面插槽羅杰斯6010-26.8（

17、59.9千兆赫）8009.83220插槽的InP-21.3（60千兆赫）8004.83229表選項(xiàng)兩個(gè)天線呈現(xiàn)類似的特征，但是天線增益顯著在InP襯底的情況下，由于大的介電常數(shù)（降低 R  = 12.4），多諧振頻率和高的介電損耗。開始，兩個(gè)線性槽陣列是基于羅杰斯6010和InP襯底設(shè)計(jì)。陣列配置類似于在描繪圖。3灣 為，利用羅杰斯6010襯底的陣列中，兩個(gè)相鄰輻射元件之間的距離為2.2mm，并標(biāo)示在圖 6 a和為InP的線性陣列2.6毫米（圖6中的B）。圖。6。 八個(gè)元素的線性陣列;（一）根據(jù)羅杰斯6010基材（b）基于I

18、nP襯底。的S 11參數(shù)在塊中的輻射元件是描繪在圖 7，圖。7表明，羅杰斯6010線性陣列有三個(gè)共振頻率：在59.9千兆赫（-23.2分貝），在56.9千兆赫（-11.8分貝）和63.9千兆赫（-13.7分貝）。帶寬計(jì)算為大約59.9 GHz的1.1千兆赫。在InP線性陣列有四個(gè)諧振頻率：在57.9千兆赫（-22.2分貝），在59.3千兆赫（-20.5分貝），在59.9千兆赫（-21.6分貝）和63.6千兆赫（-18.66 dB）表示。帶寬計(jì)算為大約59.9 GHz的1.3千兆赫。圖。7。 S 11與羅杰斯6010和InP襯底的線性陣列。計(jì)算出的羅杰斯6

19、010和InP線性陣列的輻射圖被描繪在圖 8一個(gè)和分別為60GHz的頻率為b。根據(jù)羅杰斯6010線性陣列基板提供了獲得17.9 dBi的，而磷化銦線性天線提供16.3 dBi的增益。建議的線性陣列的特征總結(jié)于表2中。圖。8。 線性縫隙陣列的輻射方向圖;（一）羅杰斯6010基材（b）磷化銦（InP）襯底。表2。八元線性縫隙陣列功能。天線S11（分貝）帶寬（GHz）增益（dBi）波束寬度（度）XZ平面YZ平面羅杰斯6010陣列-23.2（59.9千兆赫）1.117.9419磷化銦陣列-21.6（59.9千兆赫）1.316.3424所提出的羅杰斯6010和InP線性縫隙陣列提供帶

20、寬1.1 GHz和1.3 GHz的增益，同時(shí)計(jì)算為17.9 dBi的16.3 dBi的分別。關(guān)于這一點(diǎn)，一個(gè)非常高的增益，另一方面帶寬仍然是有限的，由于所利用的基片的高損耗。兩個(gè)天線高度，由于八輻射單元的利用率指令。它們提供了相似的特性，它們都可以與其他光學(xué)器件，因?yàn)樗鼈兊母呓殡姵?shù)基片的結(jié)合。各自的波束成形方案已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了利用所描繪的線陣圖。6一個(gè)。LMS算法在Matlab中生成用于獲得激勵(lì)信號(hào)的相位，以便在所需的方向進(jìn)行切換的輻射方向圖。在這種情況下兩個(gè)最大值所需要的角  = -18°，  = 18°。然后LMS應(yīng)用，并提供激勵(lì)信號(hào)

21、的相位表示為中值（元1-8）表3。表3。相勵(lì)磁信號(hào)。激發(fā)波元素1元素2元素3要素45元6元要素7元素8相位（度）0181617771782184表選項(xiàng)表示在上述的值中的電磁模擬器HFSSv.11基于羅杰斯6010的狹槽陣列的情況下被引入，產(chǎn)生在所描繪的輻射圖所示。9。相應(yīng)的輻射方向圖顯示了滿意的效果，在光束的方向，足夠的增益和帶寬證明線性陣列可用于波束成形應(yīng)用的潛在候選人而言。圖。9。 在三個(gè)最大值輻射模式  = -18°，  = 18°。如果用適當(dāng)?shù)碾娐罚员阏T導(dǎo)的真實(shí)時(shí)間延遲（TDD）相應(yīng)地調(diào)整勵(lì)磁信號(hào)的相位或者延遲元件

22、連接在上一節(jié)提出的陣列可提供的波束形成性能。關(guān)于一個(gè)光纖無(wú)線電實(shí)施顯著外接在于形成波束可以在光域中，而不是電的簡(jiǎn)單性從而促進(jìn)更好的精度，降低能源消耗來(lái)進(jìn)行。正在進(jìn)行的這個(gè)，一個(gè)潛在的光束形成的實(shí)施為今后考慮列于圖。10。在這種情況下，通過多波長(zhǎng)WDM（一個(gè)例子可以是一個(gè)鎖模激光器）信源被直接饋送其上一個(gè)30千兆赫的信號(hào)被施加于一個(gè)平方律頻率（即在馬赫曾德爾調(diào)制器產(chǎn)生一個(gè)100千兆赫的頻率梳60 GHz）的上轉(zhuǎn)換的光電二極管，使用一個(gè)典型的雙邊帶抑制載波（DSB-SC）的方案。在接下來(lái)的步驟中的光真延時(shí)（TTD）方案可以使用一個(gè)色散光學(xué)介質(zhì)作為光學(xué)纖維或集成版用在級(jí)聯(lián)配置的環(huán)形諧振器，施加一個(gè)延

23、遲到DSB載波的單載波使用。經(jīng)過波長(zhǎng)解復(fù)用和平方律光電檢測(cè)可以基于任何一個(gè)使用共面的高速光電二極管鍵連接到無(wú)論是在單片磷化銦平臺(tái)的設(shè)計(jì)羅杰斯DUROID 6010陣列天線混合集成方案中使用的擬光子陣列天線。圖。10。 光束形成的概念。3.2。堆疊貼片天線介紹和比較另外兩個(gè)1×8 CPW補(bǔ)丁線性陣列的設(shè)計(jì)和仿真考慮帶寬增強(qiáng)堆疊的幾何形狀24 。在這種情況下，兩種結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究：第1利用羅杰斯6010基板和第二1的InP。建議的層疊幾何可以看出，在圖 11。圖。11。 堆積式線性陣列;（a）與羅杰斯6010（b）與磷化銦（三）橫截面。羅杰斯6010

24、堆疊線性陣列可以看出，在圖 11 a，其中Cu的地平面與厚度35微米是利用金屬化羅杰斯6010（  = 10.2，  =0.127毫米）。泡沫層（ R  = 1）與厚度  0.15毫米，也并入。上面的輻射元件，一個(gè)DUROID 5880（ R  = 2.2，  =0.127毫米）襯底被用于制造結(jié)構(gòu)緊湊并保護(hù)貼片天線從腐壞。貼片元件的尺寸為x  = 1.6毫米，ÿ  = 1.80毫米。在圖

25、 11巴第二堆疊線性陣列，提出引入相同的結(jié)構(gòu)，但代替羅杰斯6010，磷化銦（ R  = 12.4，  =0.35毫米）被使用。在這種情況下貼片的尺寸被調(diào)整為在所需的頻率范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)諧振。該補(bǔ)丁的尺寸為x  =    = 1.6毫米。在這兩種情況下，元件間間隔Р = 0.8  0。這個(gè)值以維持低旁瓣電平，并獲得增強(qiáng)被選為25 。圖。12示出了S 11參數(shù)作為頻率的表示所設(shè)計(jì)的陣列的操作的性能的函數(shù)。該曲線對(duì)應(yīng)

26、于在塊中的元素被描繪在圖 11 a和b。圖。12。 S 11關(guān)于頻率。羅杰斯6010堆疊線陣有三個(gè)共振頻率：在59.9千兆赫（-25分貝），在60.5千兆赫（-32.3分貝），并在61千兆赫（-30.4分貝）。帶寬估計(jì)為1.8 GHz的約60GHz。其他的共振也表示在55.4，57.8和64.2 GHz的。在InP堆積式線性陣列有三個(gè)共振頻率：在55.8千兆赫（-16.1分貝），在58.1千兆赫（-30.6分貝），在64千兆赫（-15.9分貝）。在這種情況下，帶寬為1.9千兆赫。堆疊線性陣列的輻射圖顯示在圖 13。根據(jù)羅杰斯6010基板的堆積式

27、線性陣列提供13.8 dBi的增益。輻射模式已被衍生為60千兆赫的頻率。在磷化銦利用的情況下，增益計(jì)算為10.6 dBi的為58 GHz的頻率。上述陣列的功能都包含在表4中。圖。13。 輻射方向圖;（a）與羅杰斯6010（b）與磷化銦堆疊線性陣列堆疊線性陣列。表4。堆積式線性陣列功能。天線S 11（分貝）帶寬（GHz）增益（dBi）波束寬度（度）XZ平面YZ平面羅杰斯6010陣列-25（59.9千兆赫）1.813.8828-32.3（60.5千兆赫）-30.4（61千兆赫）磷化銦陣列-16.1（55.8千兆赫）1.910.69.581-30.6（58.1千兆赫）-15.9（

28、64千兆赫）本節(jié)所介紹的堆疊天線陣列，是基于復(fù)合結(jié)構(gòu)，利用三片基板和先進(jìn)的復(fù)雜設(shè)計(jì)，包括共面配置，微帶線和天線激勵(lì)通過電磁耦合。增加的復(fù)雜性是遇到但另一方面陣列的帶寬顯著增加滿足IEEE802.15.3c標(biāo)準(zhǔn)的帶寬規(guī)格。4。光電二極管/天線等效電路分析為了將光信號(hào)適當(dāng)?shù)剞D(zhuǎn)換為以時(shí)隙線性陣列基于羅杰斯6010基材，它已經(jīng)在第3.1節(jié)提出的電氣等效的，必須將線焊用毫米波波導(dǎo)基于光電二極管（70 GHz的光到電的帶寬）26提供一種有效的混合集成光子天線。在羅杰斯基于天線混合集成的情況下，必須考慮的，而在InP的天線的情況下，光子接收器可以單片集成。在這兩種情況下，光電二極管/天線的等效RLC電路必須

29、以評(píng)價(jià)所期望的性能特征，并提取一個(gè)完整的光子無(wú)線模塊的傳遞函數(shù)為全系統(tǒng)的評(píng)價(jià)提供?；贗nP的光電二極管/羅杰斯天線等效電路的粘結(jié)有線混合集成光子天線示于圖 14使用ADS2009采用S 11從以前的HFSS仿真計(jì)算。在這種情況下，初步因素引入，可以通過與上半絕緣襯底天線光子器件的單片集成來(lái)實(shí)現(xiàn)的性能是觀察到的，使用常規(guī)的微波為襯底光電二極管模擬為一個(gè)電流源與一個(gè)電容和一個(gè)串聯(lián)阻力。鍵線是由一個(gè)串聯(lián)電感來(lái)表示。在混合光子天線的光電二極管模塊被假定為與天線連接，通過鍵合線裝置。這些電容和電感為60千兆赫的共振頻率由下面的公式定義27 ：方程（ 6 

30、;）打開MathJax上 方程（ 7 ）打開MathJax上 其中 是InGaAs系材料的介電常數(shù)，阿是耗盡區(qū)，Ç ST是一種寄生電容，ð 的pn是耗盡區(qū)的厚度，L是長(zhǎng)度和的鍵合線的半徑， 0和 0是介電常數(shù)和自由空間的磁導(dǎo)率，分別為。圖。14。 磷化銦光電二極管/羅杰斯天線與鍵線的等效電路。此外，基于InP的光電二極管/ InP的天線等效電路的單片集成光子天線示于圖 15使用ADS2009采用S 11從以前的HFSS仿真計(jì)算。在S 11的單片集

31、成光電二極管/天線示于圖 16。一個(gè)共振提出了60 GHz的（S 11  = -18.9分貝）和電帶寬大約為1.3千兆赫，從58.9到60.2 GHz的。圖。15。 光電二極管的InP / InP的天線的等效電路。S 11的光電二極管的InP / InP的天線和InP光電二極管/羅杰斯天線。在S 11在InP光電二極管/羅杰斯天線經(jīng)由鍵合線連接的，也描繪在圖 16。一個(gè)共振提出了60 GHz的（S 11 = -12分貝）和電帶寬大約為1.2 GHz的，從58.9到60.1 GHz的。5。結(jié)論在本

32、研究中，兩個(gè)縫隙陣列天線的設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，羅杰斯6010和InP襯底上用于與光電器件潛在集成，表現(xiàn)出的分別1.1吉赫（羅杰斯6010）和1.3吉赫（磷化銦）的帶寬。高增益天線也被計(jì)算達(dá)到近18 dBi的羅杰斯6010的情況下。陣列的波束形成功能被高亮顯示調(diào)整激發(fā)波的相位和開關(guān)輻射的主波瓣在所希望的方向。至于堆積式線性陣列，羅杰斯6010的情況下提供更獲得13.8 dBi的和更少的帶寬1.8 GHz的，對(duì)于InP的情況下，它提出的增益dBi的10.6和1.9 GHz的帶寬。比較所述槽和疊層配置，增加的增益被表示在第一種情況下為簡(jiǎn)單的幾何形狀和一個(gè)底物的利用，而第二個(gè)提供增強(qiáng)的帶寬由于復(fù)合材料

33、結(jié)構(gòu)的結(jié)果。除了 為適當(dāng)?shù)男盘?hào)O / E轉(zhuǎn)換的典型光電二極管的等效電路的設(shè)計(jì)，并連接到基于InP的和羅杰斯天線，提供了用于提取相對(duì)光子天線模塊的傳遞函數(shù)的通用準(zhǔn)則。根據(jù)所計(jì)算光電二極管/天線系統(tǒng)中的60GHz頻帶提供帶寬達(dá)1.3 GHz的對(duì)InP基天線和1.1千兆赫的羅杰斯天線的令人滿意的操作。在計(jì)算下行鏈路的情況下已考慮為簡(jiǎn)單起見。然而，為了包含關(guān)于上行鏈路的情況單片集成的方面，如已經(jīng)提出了一種包含一個(gè)InP基鎖模激光器的基帶信號(hào)發(fā)送28將研究在一個(gè)正在進(jìn)行的工作，因?yàn)樗藢?duì)一個(gè)本機(jī)振蕩器。在這項(xiàng)研究中所描述的陣列應(yīng)用在即將到來(lái)的室內(nèi)60 GHz頻段的無(wú)線/光網(wǎng)絡(luò)的潛在候選人。參考文獻(xiàn)1

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