Исследование кремниевых интегрированных линзовых антенн для систем радиосвязи частотного диапазона 60 ГГц

Рассматривается задача разработки интегрированной линзовой антенны для локальной системы радиосвязи частотного диапазона 60 ГГц. Антенна представляет собой кремниевую линзу полусферической формы с цилиндрическим продолжением, на плоской поверхности которой размещён мик- рополосковый антенный элемент. Использование кремния (диэлектрическая проницаемость которого ε = 11,7) в качестве материала линзы обеспечивает максимальный диапазон углов сканирования при минимальном осевом размере линзы. Для начального расчёта параметров линзы использовались приближённые аналитические выражения, позволяющие оценить основные характеристики линзовой антенны, интегрированной с микрополосковым антенным элементом. Для дальнейшей совместной оптимизации параметров линзы и антенного элемента проводилось трёхмерное моделирование распределения электромагнитного поля. На основе его результатов были разработаны и изготовлены кремниевые полусферические линзы с цилиндрическим продолжением с радиусами 6 и 12 мм. Планарный микрополосковый антенный элемент был изготовлен по технологии LTCC (Low Temperature Co-fired Ceramics). Результаты моделирования и экспериментального исследования созданных прототипов показали, что разработанные линзовые антенны имеют коэффициенты направленного действия 17,6 и 23,1 дБи для линз с радиусами 6 и 12 мм соответственно. При этом достигается максимальный угол отклонения луча, равный 55°, при допустимом уменьшении коэффициента направленного действия по сравнению с несмещённым лучом не более, чем на 6 дБи. Полученные результаты показали, что разработанные интегрированные линзовые антенны могут найти применение в высокоскоростных системах радиосвязи миллиметрового диапазона длин волн.