本课题为黑龙江省青年科学基金项目，项目编号QC2018085。 超宽带技术是一种很宽频谱的无线电技术，以窄脉冲、无载波、非正弦的信号作为传输载体，具有低功率损耗、高速率传输、高分辨率、低成本、高渗透性、强抗干扰能力等特点。1960年以来超宽带技术仅用于美国军方和政府的无线电和雷达系统中，并未对民用领域开放，直至2002年美国FCC颁布了商业应用许可，允许超宽带系统使用3.1~10.6GHz的频段，用于短距离高速率通信、图像传输、雷达、测量定位、无线传感器网络等商业领域。为了保护已有窄带通信方式，规定超宽带系统的有效全向发射功率（EIRP）必须小于-41.3 dBm/MHz，超宽带的功率谱极低，这样超宽带技术既占有了极宽的频带，又可与其他通信系统共享频谱资源，而且不会干扰其他通信系统，使它成为了短距离无线通信领域研究的热点。 无线系统的性能很大程度的依赖于辐射装置，而天线作为辐射和接收电磁波的能量转换装置，其性能的优劣和尺寸的大小对整个系统起着重要的影响作用，相比于窄带无线系统，收发纳米级脉冲信号的超宽带天线对系统的影响更大。因此在超宽带系统中，天线不仅要具有极宽的工作频带和良好的阻抗匹配特性，也要具有较小的群延时、全向的辐射性和较高的增益等特点。当超宽带技术应用于小体积便携式的移动终端时，如笔记本电脑、移动电话、数码相机、可移动硬盘等设备中，则需要天线有低剖面、小尺寸、易于与其他元件集成等特点，设计者不仅要考虑天线性能，也要顾及到天线的尺寸、体积和成本等实际要求。然而天线的性能和尺寸始终是一对矛盾共存体，很难同时兼顾，以至于天线在具有良好性能的前提下，进一步缩小体积成为了超宽带天线研究的瓶颈问题，而且近年来大量的天线研究也多集中在性能的提高上而忽略尺寸限制。因此，为了设计用于便携无线装置中的超宽带天线，寻求将天线平面尺寸小型化的设计方法，具有十分重要的研究意义。 本项目将MEMS技术与天线技术相结合，形成新型的RF MEMS天线，利用高介电常数的硅材料作为天线的介质基片，在经典平面天线结构的基础上，提高了天线的小型化和集成化程度。同时MEMS技术作为硅基天线的加工方法，保证了空腔、通孔等精细复杂微结构制作的精确性和可靠性。因此本研究基于RF MEMS技术而实现的硅基超宽带天线不仅可以提高天线的小型化程度，也能提高天线的集成度，使之成为片上天线。因此所研究的天线类型不仅在小体积设备中具有实际的应用价值，同时也拓宽了新型人工电磁材料在天线设计领域中的研究和应用。 在研究过程中依托本项目共发表学术论文4篇，其中EI收录检索2篇，SCI收录检索1篇，出版专著1部，申请发明专利1项，授权实用新型专利1项，达到了预期研究成果的目标。但仍有一些问题亟待去解决，例如光子晶体特殊的频率带隙特性非常适用于提高天线的辐射性能，因此继续研究不同结构的新型光子晶体天线，并应用于不同频段的无线系统中，具有广泛的应用价值。还有由于光子晶体具有微小和复杂的结构特性，需要经过多步MEMS工艺才能实现，为了保证光子晶体天线制作的可靠性和准确性，研究MEMS工艺流程和工艺参数的合理优化十分必要。

黑龙江工程学院

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