自从海因里希·赫兹在他的实验室首次展示了有功能的天线已经过去了一个多世纪。当时赫兹制作的天线，一个1米长的偶极子，能够发射一个50兆赫的信号，从而首次证明了电磁波的存在。从那时起，天线被广泛地研究和利用，创造了我们今天广泛连接的世界。作为关键的辐射元素，天线的设计、尺寸和技术已经从现代智能手机中的大型抛物线反射器和传感器节点急剧转变为毫米大小的金属结构。与此同时，半导体技术的前所未有的进步导致了高度集成的芯片上电路来驱动这些天线，并构成了无线通信的主干。片上天线(AoC)代表了这两面的最终集成；天线和前端电路。它概念化了天线与直接安装在硅芯片上的电路的集成，从而导致更小、更紧凑的系统尺寸以及更低的互连损耗。AoC还为在医疗植入物、专用无线电、成像系统和无线传感单元等领域的一系列未开发的应用打开了大门。

走向《Antenna-on-Chip Design, Challenges, and Opportunitie》这本书的旅程始于2013年作者发表了一篇关于这个主题的评论文章。这篇名为“最后的障碍：芯片上的天线（The last barrier: on-chip antennas）”的文章探讨了当时与芯片上的天线相关的机遇和挑战，并设想了它们在未来应用中的潜力。它在研究界引起了相当大的兴趣，从那时起，人们感到需要编写关于这一主题的详尽文本。在过去的十年中，硅芯片技术、模拟软件和封装技术的快速发展，进一步增强了这一需求。此外，应用向更高频率的转变使得微尺度天线的设计和实现使其作为芯片的内在组成部分更加可行。

这本书的目标是按逻辑顺序介绍与片上天线技术相关的设计、挑战和解决方案。它是为学者和研究人员写的，在传统的电路和天线划分的两边，他们现在正准备设计和集成硅基板上的辐射结构。这本书还打算作为一个设计指导方针，为设计师能够应用所述的概念为片上天线设计的一系列实际应用。

第一章介绍了片上天线的概念，简要介绍了天线和集成电路技术，随后在各自领域的进步，导致了它们统一的需要。本章也把芯片上的天线技术也与其他现有的天线集成解决方案进行了比较，重点关注了它带来的好处和机遇。

就像每一种新的集成技术一样，AoC也有它自己的一系列设计挑战。第2章概述了这些挑战，它围绕着硅芯片技术的局限性、集成电路设计中的限制条件，以及缺乏足够精度的模拟工具和表征技术。本章还包括了减轻许多这些挑战的解决方案。

根据第2章中讨论的瓶颈，后续章节介绍可用于克服这些瓶颈的解决方案和策略。这些解决方案分为两类：辐射性能增强和无缝集成。自从AoC技术被引入以来，工业界和学术界的科学家们都在提高其性能方面做出了宝贵的努力。第三章对成本、复杂性和增益改进程度进行了客观的比较，同时讨论了测量技术的重要进展。第4章讨论了与天线与片上电路集成相关的挑战，并介绍了协同设计电路的独特方法。本章也详细讨论了协同设计领域下的阻抗匹配、有效布局和串扰缓解等技术方面的问题，并为片上天线和电路的有效共存指出了可能前进的道路。

这本书包括了一个实际的片上天线的逐步设计示例。详情参见第5章，本例将带领读者使用当前仿真工具完成片上天线设计流程的所有阶段。本章面向AoC设计领域的初学者，解决了常见问题，如跨各种模拟平台导入天线或电路布局，并包括最终天线测量中不同片上元件的影响。

最后，第6章讨论了AoC设计的最新趋势和未来机遇。这一章对年轻的学者特别有帮助。

本章明确了AoC领域尚未解决的挑战，如增益增强、太赫兹应用、射频能量采集和小型化。这些挑战可能被证明是未来积极研究的广阔领域。