毫米波技术应用与应用
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➢ 从分立电路→平面微波集成电路→多层和三维微波集 成电路到多芯片模块。
➢ 微波、毫米波子系统的集成化推进了整机系统面貌迅 速更新。
➢ 这不仅体现在设备体积重量按数量级减小，而且成本 降低、可靠性提高，从而促进了微波和毫米波技术在 军事和民用领域广泛应用。
毫米波技术应用与应用
微波电路技术的发展历程
➢ MCM－Multi-Chip-Module－是广义的3DMIC ➢ MCM－由若干IC裸片互连在同一块高密度多
层布线基板上并封装在同一管壳中形成的功能 组件。 ➢ MCM－与传统平面混合集成电路比较，电性能 提高一个数量级，体积重量降低一个数量级。
毫米波技术应用与应用
多芯片模块(MCM)分类
➢MCM－L：高密度PCB基板，L表示迭层印 制布 线板
毫米波技术应用与应用
毫米波集成传输线比较
特性 微带
Q 值 较低
单模带 宽 宽 阻抗范 宽 围 过渡 较易
尺寸重 小 量
悬置微 鳍线 带
较高 高
宽
窄
宽
窄
较易 较大
容易 大
毫米波技术应用与应用
槽线 低 较窄 较窄 较难 较小
共面波 镜像线 导 较低 较高 较窄 较宽
较宽 宽
难 较小 小
三、微波电路技术的发展历程
➢ MCM－Si：采用硅工艺的薄膜布线基板，层间 绝缘膜是SiO2、Si；
➢ MCM－C/D：在共烧陶瓷上形成薄膜布线的基 板。
毫米波技术应用与应用
MCM的主要特点
毫米波技术应用与应用
常用称
➢ 射频：1MHz-1GHz ➢ 微波：1GHz-30GHz ➢ 毫米波：30GHz-300GHz ➢ 亚毫米波：300-3000GHz(1000GHz=1THz) ➢ 红外：300-416000GHz(1000THz=1pHz) ➢ 可见光：0.76－0.4µm
毫米波技术应用与应用
波长 11.3- 9.1-6 7.5-5 6-4 mm 7.5
60- 75- 90- 110- 14090 110 140- 170 220
5-3.3 4-2.7 3.3- 2.7- 2.12.1 1.7 1.4
大气透明窗口：35GHz，95GHz，220GHz，140GHz，225GHz
大气吸收频段：60GHz，120GHz, 185GHz
➢ 共面波导（coplanar wave guide）
鳍线（fin-line）： 单侧鳍线（Uilateral finline）； 双侧鳍线（Bilateral finline）； 对极鳍线（Antipodal finline）
毫米波技术应用与应用
鳍线（fin-line
➢ 单侧鳍线
双侧鳍线
对极鳍线
微波毫米波技术 基本知识
2004年3月
毫米波技术应用与应用
提纲
➢1 无线电频段划分 ➢2 射频和微波传输线 ➢3 微波电路技术的发展历程 ➢4 国外毫米波器件和系统应用
毫米波技术应用与应用
一、无线电频段划分
名称 长波 中波 短波 超短波 微波
频率 波长
15－ 100－ 1.5－ 30－ 300以上 100kHz 1500kHz 30MHz 300MHz
三维微波集成电路 (3DMIC)
➢ 三维微波集成电路 (3DMIC)又称多层微波电路 (Multilayer Microwave Circuits)
➢ 包括: ➢ (1)多层微波集成电路 (MuMIC) ➢ (2)三维单片微波集成电路 (3DMMIC)两种基
本类型。 ➢ (1)多层微波集成电路: ➢ 由分立的有源器件与多层集成无源元件、连
➢ 微波电路或系统的革新体现在元、器件物理结 构和电磁关系两方面。
➢ 这种革新来源于对电磁场理论的灵活运用和商 用电磁仿真软件的快速发展；
➢ 其成功实现有赖于新材料、新工艺，特别是半 导体和微加工技术的成就。
➢ 微波和毫米波集成电路技术和工艺的不断推陈 出新集中体现了微波领域日新月异的技术进步。
毫米波技术应用与应用
3.9-6.9 6.9GHz 12.4
GHz
7.69- 4.354.35 2.42
cm cm
Ku
12.418 GHz 2.421.67 cm
K
1826.5 GHz 1.671.13 cm
毫米波技术应用与应用
毫米波频段(EHF)
名称 Ka Q U V E W F D G
频率 26.5- 33- 40- 50GHz 40 50 60 75
20km－ 3km－ 200m－ 10m－ 1m以下 3km 200m 10m 1m
毫米波技术应用与应用
微波频段划分(UHF)
名称 频率
波长
P
L
225- 0.39390 1.55 MHz MHz
133.2- 76.976.9 19.3 cm cm
S
1.553.9 GHz 19.37.69 cm
C
X
接线构成的集成电路。
毫米波技术应用与应用
三维微波集成电路 (3DMIC)
➢ (2)三维单片微波集成电路: ➢ 在同一基片上将集成的有源器件、无源元
件、连接线等用薄介质层相隔而形成的多层紧 凑的单片集成电路。 ➢ 两者有着相似的结构 ,将它们统称为三维 微波集成电路。
毫米波技术应用与应用
多芯片模块(MCM)
开波导
介质棒波导，哥保线
表面波传输线…特定的频 介质镜象线，光纤
率和波型
毫米波技术应用与应用
微波集成电路传输线
➢ 带状线 ( stripoline ) ➢ 微带线（Microstrip）
悬置带线（suspended stripline） 共面线（coplanar line）
毫米波技术应用与应用
微波集成电Байду номын сангаас传输线
➢ MCM－C：共烧陶瓷基板，C表示共烧陶瓷工艺 (包括HTCC和LTCC)； HTCC－High Temperatue Cofired Ceramic LTCC－Low Temperatue Cofired Ceramic
➢ MCM－D：采用其它新绝缘材料的薄膜布线基 板，D表示电介质淀积薄膜工艺；
微波系统构成
传输线 及不连续性
无源和有源器件 (半导体或电真空)
微波部件 微波模块
微波系统
毫米波技术应用与应用
二、微波和毫米波传输线
TEM传输线
非色散传输线－传播速度 等于填充媒质中的光速， 且不随工作频率而变。
平行双导线 同轴线 带状线 微带线
柱面波导
色散传输线－传播速度随 频率而变。
矩形波导，圆形波导 椭圆形波导 脊波导－单脊和双脊波导
➢ 微波、毫米波子系统的集成化推进了整机系统面貌迅 速更新。
➢ 这不仅体现在设备体积重量按数量级减小，而且成本 降低、可靠性提高，从而促进了微波和毫米波技术在 军事和民用领域广泛应用。
毫米波技术应用与应用
微波电路技术的发展历程
➢ MCM－Multi-Chip-Module－是广义的3DMIC ➢ MCM－由若干IC裸片互连在同一块高密度多
层布线基板上并封装在同一管壳中形成的功能 组件。 ➢ MCM－与传统平面混合集成电路比较，电性能 提高一个数量级，体积重量降低一个数量级。
毫米波技术应用与应用
多芯片模块(MCM)分类
➢MCM－L：高密度PCB基板，L表示迭层印 制布 线板
毫米波技术应用与应用
毫米波集成传输线比较
特性 微带
Q 值 较低
单模带 宽 宽 阻抗范 宽 围 过渡 较易
尺寸重 小 量
悬置微 鳍线 带
较高 高
宽
窄
宽
窄
较易 较大
容易 大
毫米波技术应用与应用
槽线 低 较窄 较窄 较难 较小
共面波 镜像线 导 较低 较高 较窄 较宽
较宽 宽
难 较小 小
三、微波电路技术的发展历程
➢ MCM－Si：采用硅工艺的薄膜布线基板，层间 绝缘膜是SiO2、Si；
➢ MCM－C/D：在共烧陶瓷上形成薄膜布线的基 板。
毫米波技术应用与应用
MCM的主要特点
毫米波技术应用与应用
常用称
➢ 射频：1MHz-1GHz ➢ 微波：1GHz-30GHz ➢ 毫米波：30GHz-300GHz ➢ 亚毫米波：300-3000GHz(1000GHz=1THz) ➢ 红外：300-416000GHz(1000THz=1pHz) ➢ 可见光：0.76－0.4µm
毫米波技术应用与应用
波长 11.3- 9.1-6 7.5-5 6-4 mm 7.5
60- 75- 90- 110- 14090 110 140- 170 220
5-3.3 4-2.7 3.3- 2.7- 2.12.1 1.7 1.4
大气透明窗口：35GHz，95GHz，220GHz，140GHz，225GHz
大气吸收频段：60GHz，120GHz, 185GHz
➢ 共面波导（coplanar wave guide）
鳍线（fin-line）： 单侧鳍线（Uilateral finline）； 双侧鳍线（Bilateral finline）； 对极鳍线（Antipodal finline）
毫米波技术应用与应用
鳍线（fin-line
➢ 单侧鳍线
双侧鳍线
对极鳍线
微波毫米波技术 基本知识
2004年3月
毫米波技术应用与应用
提纲
➢1 无线电频段划分 ➢2 射频和微波传输线 ➢3 微波电路技术的发展历程 ➢4 国外毫米波器件和系统应用
毫米波技术应用与应用
一、无线电频段划分
名称 长波 中波 短波 超短波 微波
频率 波长
15－ 100－ 1.5－ 30－ 300以上 100kHz 1500kHz 30MHz 300MHz
三维微波集成电路 (3DMIC)
➢ 三维微波集成电路 (3DMIC)又称多层微波电路 (Multilayer Microwave Circuits)
➢ 包括: ➢ (1)多层微波集成电路 (MuMIC) ➢ (2)三维单片微波集成电路 (3DMMIC)两种基
本类型。 ➢ (1)多层微波集成电路: ➢ 由分立的有源器件与多层集成无源元件、连
➢ 微波电路或系统的革新体现在元、器件物理结 构和电磁关系两方面。
➢ 这种革新来源于对电磁场理论的灵活运用和商 用电磁仿真软件的快速发展；
➢ 其成功实现有赖于新材料、新工艺，特别是半 导体和微加工技术的成就。
➢ 微波和毫米波集成电路技术和工艺的不断推陈 出新集中体现了微波领域日新月异的技术进步。
毫米波技术应用与应用
3.9-6.9 6.9GHz 12.4
GHz
7.69- 4.354.35 2.42
cm cm
Ku
12.418 GHz 2.421.67 cm
K
1826.5 GHz 1.671.13 cm
毫米波技术应用与应用
毫米波频段(EHF)
名称 Ka Q U V E W F D G
频率 26.5- 33- 40- 50GHz 40 50 60 75
20km－ 3km－ 200m－ 10m－ 1m以下 3km 200m 10m 1m
毫米波技术应用与应用
微波频段划分(UHF)
名称 频率
波长
P
L
225- 0.39390 1.55 MHz MHz
133.2- 76.976.9 19.3 cm cm
S
1.553.9 GHz 19.37.69 cm
C
X
接线构成的集成电路。
毫米波技术应用与应用
三维微波集成电路 (3DMIC)
➢ (2)三维单片微波集成电路: ➢ 在同一基片上将集成的有源器件、无源元
件、连接线等用薄介质层相隔而形成的多层紧 凑的单片集成电路。 ➢ 两者有着相似的结构 ,将它们统称为三维 微波集成电路。
毫米波技术应用与应用
多芯片模块(MCM)
开波导
介质棒波导，哥保线
表面波传输线…特定的频 介质镜象线，光纤
率和波型
毫米波技术应用与应用
微波集成电路传输线
➢ 带状线 ( stripoline ) ➢ 微带线（Microstrip）
悬置带线（suspended stripline） 共面线（coplanar line）
毫米波技术应用与应用
微波集成电Байду номын сангаас传输线
➢ MCM－C：共烧陶瓷基板，C表示共烧陶瓷工艺 (包括HTCC和LTCC)； HTCC－High Temperatue Cofired Ceramic LTCC－Low Temperatue Cofired Ceramic
➢ MCM－D：采用其它新绝缘材料的薄膜布线基 板，D表示电介质淀积薄膜工艺；
微波系统构成
传输线 及不连续性
无源和有源器件 (半导体或电真空)
微波部件 微波模块
微波系统
毫米波技术应用与应用
二、微波和毫米波传输线
TEM传输线
非色散传输线－传播速度 等于填充媒质中的光速， 且不随工作频率而变。
平行双导线 同轴线 带状线 微带线
柱面波导
色散传输线－传播速度随 频率而变。
矩形波导，圆形波导 椭圆形波导 脊波导－单脊和双脊波导