下一代通信和雷达系统的基片集成毫米波天线9787576322200

陈志宁，新加坡工程院院士，IEEE Fellow。

 1985年获通信工程学院电子工程专业工学学士学位，1988年获通信工程学院微波与电磁场工程专业工学硕士学位，1993年获通信工程学院电气工程专业工学博士学位，2003年于日本筑波大学获其第二个工学博士学位。

 1988-1995年，陈教授在通信工程学院从事教学与科研。1993-1995年，加入东南大学做博士后，后任副教授。1995-1997年赴香港城市大学，曾任研究助理及研究员。2001年和2004年两次获日本学术振兴会资助赴日本筑波大学从事短期访问研究（高级研究员）。2004年，作为访问学者加入美国IBM Thomas J.Watson研究中心从事天线研究工作。2013年，作为DIGITEO高级客座科学家加入法国Supelec大学。2015年，加入日本仙台东北大学东北亚研究中心，担任高级客座教授。1999-2016年，加入新加坡科技与研究局资讯通信研究院（12R），曾任首席科学家、射频与光学研究部主任、技术顾问。2012年，加入新加坡国立大学电气与计算机工程系任终身教授。曾兼任东南大学（长江学者讲座教授）、南京大学、清华大学、上海交通大学、同济大学、中国科技大学、复旦大学、大连海事大学、台湾科技大学、华南理工大学、上海大学、北京邮电大学、云南大学、北京理工大学、香港城市大学和千叶大学等学校客座教授。现任东南大学毫米波国家重点实验室、香港城市大学太赫兹毫米波国家重点实验室学术委员会委员。受邀在重要国际学术会议上作主题报告／大会报告／大会特邀报告100多次，发表学术论文660篇以上，出版学术著作5本：Broadb and Planar Antennas（Wiley，2005年）、WB Wireless Commurzication，（Wiley，2006年）、Antennas for Portable Devices（Wiley，2007年）、Antennas for Base Stations in Wireless

 Communications（McGraw-Hill，2009年）、Handbook of Antenna Technologies（76章）（Springer，2016年）。参与撰写了Developments in Antenna Analysis and

 Design（IET，2018年）、UWB Antennas and Propagation：For Commumcations，Radar and Imaging（Wiley，2006年）、Antenna Engineering Handbook（McGraw-Hill，2007年）、Microstrip and Printed Antennas（Wiley，2010年）、Electromagnetics of Body Area Networks（Wiley，2016年）中的相关章节。受理／授权发明专利36项，实现工业界技术转让成果40多项。在国际上率先开展研究小型和宽带／超宽带天线、可穿戴／植入医疗天线、封装天线、近场天线／线圈、三维集成LTCC阵列、微波透镜天线、面向通信／传感／成像系统应用的微波超材料／超表面／超金属线天线，最近研究重点是人工智能算法在超材料和天线优化与综合中的应用。

 2019年，陈教授因其在无线通信技术研发和商业化的卓越贡献而当选新加坡工程院院士；2021年，获IEEE天线与传播学会颁发的克劳斯天线奖（John D.Kraus Antenna Award），以表彰他在天线工程用电磁超材料研究领域所作出的开创性贡献。2007年，因其在无线通信应用小型、宽带天线领域的突出贡献，当选IEEE Fellow。2010年，获得天线与传播国际会议最佳论文奖；2008年、2015年两次获CST大学出版奖；2013年，获东盟杰出工程成就奖；2006年、2013年、2014年三次获新加坡工程师学会杰出工程奖；2014年，获新加坡科技研究局资讯通信研究院最佳季度论文奖；2005年，获IEEE iWAT最佳海报奖；1990-1997年间，多项成果获得中国科技进步奖，指导的学生获得23项学术奖励；1997年，日本学术振兴会（JSP）资助其在日本筑波大学开展研究。作为技术顾问、客座教授和首席科学家，为新加坡和海外9家电信、IT跨国公司及中小企业提供技术咨询服务。他是2005年国际天线技术研讨会（iWAT）、2010年国际资讯通信及多媒体技术在生物医学及健保中应用专题大会（IS 3T-in-3A）、2010年国际微波论坛（IMWF）、2012年亚太天线与传播会议（APCAP）的发起人及首届大会主席。

 陈教授在国际学术界十分活跃，作为大会主席、技术程序委员会主席、评奖委员会主席、国际指导委员会主席组织与参与了众多国际学术活动。2015-2020年，任IEEE Council on RFID副主席；2018-2020年，任期刊IEEEJournal of RFID副主编；IEEE RFID杰出演讲者；2010-2016年，任IEEE TRANSACTION ON ANTENNAS AND PROPAGATION副编辑；2009-2012年，IEEE天线与传播学会杰出演讲者；2008年，任新加坡IEEE MTT/AP分会主席；2015年，筹建IEEE RFID分会并担任主席；2019-2020年，担任IEEERFID分会主席；2021年，在新加坡举办的IEEE APS和USNC-URSI无线科学会议上担任大会总主席；现为IEEE MTT-29委员会委员。

 卿显明，IEEE Fellow。

 1985年，获电子科技大学电磁场工程学士学位；2010年，获日本千叶大学电气电子工程专业工学博士学位。

 1985-1996年，卿博士先后在电子科技大学担任助教、讲师、副教授。1997年，加入新加坡国立大学从事高温超导天线研究。1998年起，任职于新加坡科技研究局资讯通信研究院，现任信号处理射频光学部首席科学家和射频团队负责人。主要研究方向是无线应用之天线设计和测量，近期研究重点是波束控制天线、基于新材料／超材料的天线、近场天线、医疗天线和毫米波／亚毫米波天线。

 卿博士在国际学术期刊或会议上发表或与他人共同发表论文270余篇，编著出版学术著作2本：Handbook of Antenn，a Technologies（Springer，2016年）和Substrate Integrated Millimeter Wave Antennas for Next-generation Communications and Radars（Wiley-IEEE Press，2021年）。参与撰写在Antenna for Portable device（Wiley，2007年）、Ultra-Wideband Short-Pulse Electromagnetics 7（Springer，2007年）、Antennas for Fixed Base-Stations in Wireless Communications（McGraw-Hill，2009年）、Microstrip and Printed Antennas： New Trends，Techniques and Applications（Wiley，2010年）、Antenna Technologies Handbook（Springer，2015年）、Electromagnetics of Body-Area Networks：Antennas，Propagation，and RF Systems（Wiley-IEEE press，2016年）、Developmentsin Antenna Analysis and Synthesis（IET，2018年）、Antennas for Small Mobile Terminals、（Artech House，2018年）、Substrate Integrated Miltimeter Wave An，tenn，as for Next-generation，Communications and Radars（Wiley-IEEE Press，2021年）等书。受理和授权发明专利21项。2010年获IEEE天线与传播国际会议****论文奖，2015年获CST大学出版奖，2016年获IEEE亚太天线与传播会议****学生论文奖。1993年和1995年获得四川省电子工业进步一等奖，1995年和1997年获得四川省电子工业进步三等奖，1994年获中国电子工业部科学技术进步二等奖，1997年获中国电子工业部科学技术进步三等奖，2006年、2013年、2014年三次获新加坡工程师学会杰出工程奖，2014年获新加坡制造业联合会奖。

 卿博士是IEEE Fellow，是期刊IEEE Open，Journal of Vehicular Technology 和International Journal of Microwave and Wireless Technologies（Cambridge

 University Press/EuMA）副主编，期刊Chinese Journal of Electronics编委会委员，2015年、2018年两次担任IEEE亚太天线传播会议和2016年IS 3Tin3A会议的大会联合主席。2021年在新加坡举办的IEEE APS和USNC - URSI无线科学会议上担任大会联合主席。现任IEEE天线及传播学会Fellow评审委员会委员（2023-2024）和标准委员会委员（2022-2023）。

第1章 毫米波天线简介

1．1 毫米波的概念

1．2 毫米波的传播特性

1．3 毫米波技术

1．3．1 重要特征

1．3．2 现代主要应用

1．4 毫米波天线的独特挑战

1．5 先进毫米波天线的优点

1．6 毫米波天线制造的注意事项

1．6．1 天线的制造工艺和材料

1．6．2 天线常用的传输线系统

1．7 微带线和基片集成波导的损耗

1．8 5G NR及以上的最新毫米波技术

1．9 本书的组织结构

1．10 小结

参考文献

第2章 60-325 GHz频段天线的测量方法和测量装置

2．1 引言

2．1．1 远场天线测量装置

2．1．2 近场天线测量装置

2．2 最先进的毫米波测量系统

2．2．1 商用毫米波测量系统

2．2．2 定制的毫米波测量系统

2．3 测量装置配置的注意事项

2．3．1 远场、近场和紧缩场

2．3．2 射频系统

2．3．3 射频仪器与AUT之间的接口

2．3．4 片上天线测量

2．4 毫米波天线测量装置

2．4．1 60 GHz天线测量装置

2．4．2 140 GHz频段天线测量装置

2．4．3 270 GHz频段的天线测量装置

2．5 小结

参考文献

第3章 LTCC基片集成毫米波天线

3．1 引言

3．1．1 独特的设计挑战和有前景的解决方案

3．1．2 LTCC上的SIW缝隙天线和阵列

3．2 基于LTCC工艺的高增益毫米波SIW缝隙天线阵列

3．2．1 SIW三维集成馈电

3．2．2 60 GHz基片集成腔体天线阵列

3．2．3 140 GHz高阶模式天线阵列的简化设计

3．2．4 270 GHz全基片集成天线

3．3 小结

参考文献

第4章 60 GHz频段宽带超材料蘑菇形天线阵列

4．1 引言

4．2 宽带低剖面CRLH蘑菇形天线

4．2．1 工作原理

4．2．2 阻抗匹配

4．3 60 GHz宽带LTCC超材料蘑菇形天线阵列

……

第5章 60 GHz窄壁馈电基片集成腔体天线

第6章 60 GHz背腔SIW缝隙天线

第7章 60 GHz圆极化SIW缝隙LTCC天线

第8章 抑制表面波提高LTCC微带贴片天线增益

第9章 毫米波汽车雷达的基片集成天线

第10章 Ka频段基片集成天线阵列的旁瓣抑制

第11章 基片边缘天线

1.3毫米波技术

1.3.1重要特征

在过去几十年中，毫米波技术成功应用于各种无线系统，这是因为与低频工作的系统相比，毫米波技术具有明显的优势:相同的分数带宽下，毫米波系统的工作波长较短，工作带宽较宽。工作波长短有利于成像系统实现较高的空间分辨率。从物理上讲，成像系统的分辨率限制了仪器的成像能力，要区分两个目标，其横向间隔距离必须大于成像波的半波长。

由于工作波长较短，毫米波系统部件比低频工作系统部件的尺寸要小得多。尤其是一些关键射频(RF) 组件(例如天线和滤波器)的性能由设计的电尺寸决定，因此毫米波设备的总体积可以大大减小。射频组件的小型化无疑有益于设备设计，特别是对于需要小型化设备的应用，如手机、可穿戴设备和植人物。目前，在手机中安装多个天线是非常困难的，总体空间有限，很难在690 ~960 MHz频段上安装两个以上的天线。但在未来5G (FifthGeneration)网络中，为手机安装多个工作在28 GHz或39 GHz频带的天线，甚至阵列天线都是可以实现的。

毫米波系统的另一个优势是工作带宽。60 GHz频率下10%的工作带宽为6 GHz，是6 GHz频段10%带宽(600 MHz)的10倍。根据 Shannon -Hartley定理，绝对工作带宽越大，数据传输速率越高。基础理论告诉我们，在存在噪声的情况下，通信信道的最大传输速率或容量与带宽成正比4]。因此，毫米波无线通信可以实现每秒数Gbps的数据传输速率。

……

天线是直接影响5G/6G系统性能的无线系统中的重要组件，天线设计需要新颖和创新的解决方案，以实现可靠的性能，降低与设备平台系统集成的困难，本书共分11章，围绕着通信和雷达系统的毫米波天线设计相关问题，基于现有的天线和阵列集成技术，通过设计实例详细阐述了各种毫米波天线设计的流程、设计思路，针对某些特定的应用场景，可能对毫米波天线有一些特殊的要求，比如宽带、高增益、辐射效率、波束扫描等，在设计实例中也提供了相应的解决方案。