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Diese Arbeit untersucht den Entwurf und die Realisierung von integrierten planaren Antennen für Anwendungen im Millimeterwellen-Bereich. Der Stand der Technik wird ausführlich untersucht und ein Entwurfsablauf vorgeschlagen. Mehrere Antennenentwürfe werden vorgestellt, die jeweils verschiedene Integrationsansätze und Technologien verwenden, z.B. Integration auf der Platine, auf dem Chip, und mit einem „Above-Wafer-Prozess“ mit Benzocyclobuten (BCB). Die Entwürfe zielen nicht nur auf möglichst gute elektrische Leistungsdaten, sondern berücksichtigen weitere wichtige Gesichtspunkte, wie niedrige Kosten, Machbarkeit, verbesserte Zuverlässigkeit und Reproduzierbarkeit. Die Antennen decken die ISM-Frequenzbänder bei 60 GHz, 122 GHz und 245 GHz ab und erreichen dabei exzellente Leistungsdaten bei geringen Herstellungskosten, was auf innovative, angepasste Integrationsmethoden und spezielle Entwurfstechniken. Mit den Ergebnissen dieser Arbeit ist es möglich, planare integrierte Antennen mit sehr guten Leistungsdaten für den gesamten Millimeterwellen-Bereich und darüber hinaus mit geringen Herstellungskosten zu realisieren.

This thesis investigates the design and realization of integrated planar antennas for millimeter-wave applications. The state-of-the-art antenna integration and packaging technologies are extensively studied, and an antenna design flow is proposed. A number of integrated antenna designs by applying different integration approaches and technologies, i.e. on printed circuit board (PCB), on-chip and in Benzocyclobutene (BCB) above-wafer process, are presented. The designs target not only high performance, but also the practical considerations of low-cost, feasibility, better reliability, and good reproducibility. They cover the industrial, medical, and scientific (ISM) bands of 60 GHz, 122 GHz, and 245 GHz with outstanding performance in a low-cost fashion by applying innovative, appropriate integration methods and sophisticated design. From the presented results of the thesis it is feasible to realize high performance integrated planar antennas in the entire millimeter-wave range and beyond in a cost-effective fashion.