[發(fā)明專利]基于硅工藝的三維結(jié)構(gòu)TM010-λ/4毫米波諧振器

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910100067.1
• 申請(qǐng)日: 2009-06-22
• 公開（公告）號(hào): CN101582531A
• 公開（公告）日: 2009-11-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 史治國;洪少華;王先鋒;陳俊豐;陳抗生
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): H01P7/00
• 分類號(hào): H01P7/00;H03H11/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司
• 代理人: 林懷禹

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及基于硅技術(shù)的毫米波振蕩源發(fā)生裝置，尤其是涉及一種基于硅 工藝的三維結(jié)構(gòu)TM010-λ/4毫米波諧振器。

背景技術(shù)

隨著無線通信與無線網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，微波波段頻譜資源已不堪重負(fù)，進(jìn)一步 開發(fā)、利用比微波頻段有更大帶寬、更大通信容量的毫米波頻譜資源甚為迫切。 近年來，對(duì)于毫米波波段應(yīng)用的研究(如短距離大容量無線通信系統(tǒng)、傳感器 網(wǎng)絡(luò)、車輛防撞系統(tǒng)等)已成為一個(gè)研究熱點(diǎn)。特別是對(duì)于60GHz頻段，美國 FCC(Federal?Communication?Commissions)已將57-64GHz頻段作為工業(yè)、科學(xué)、 醫(yī)療(ISM)應(yīng)用頻段，日本和歐洲也已開放59-62GHz頻段。

毫米波射頻集成電路前端傳統(tǒng)上主要基于化合物半導(dǎo)體如砷化鎵、磷化銦 等。近年來隨著RFCMOS，SiGe?BiCMOS的進(jìn)步，現(xiàn)代先進(jìn)的SiGe雙極晶體管 截至頻率已超過200GHz，毫米波集成電路前端已可基于硅技術(shù)實(shí)現(xiàn)，這使得毫 米波射頻前端電路與數(shù)字信號(hào)處理等電路集成到同一硅基片上成為可能，從而 實(shí)現(xiàn)規(guī)模生產(chǎn)，顯著地降低成本，使基于硅技術(shù)的通信、網(wǎng)絡(luò)與雷達(dá)裝置同目 前的移動(dòng)通信設(shè)備一樣走進(jìn)千家萬戶。

目前基于硅技術(shù)的毫米波射頻集成電路研究的薄弱環(huán)節(jié)之一是射頻振蕩器 功率輸出較小，一般都在10dBm(10mW)量級(jí)，對(duì)于毫米波無線通信系統(tǒng)中的基 站以及毫米波雷達(dá)的發(fā)射機(jī)而言，很多情況下不能滿足應(yīng)用需求。針對(duì)這一問 題，本發(fā)明公開一種基于硅工藝的三維結(jié)構(gòu)TM₀₁₀-λ/4毫米波諧振器，可以將振 蕩器輸出功率提高一個(gè)數(shù)量級(jí)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于硅工藝的三維結(jié)構(gòu)TM010-λ/4毫米波諧振 器。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案：

該諧振器由硅基片層上的兩個(gè)以上有源電路，封裝層上與有源電路相應(yīng)個(gè) 數(shù)的λ/4諧振器，金屬圓柱，工作在TM010模的包括第一導(dǎo)電金屬板、圓柱波 導(dǎo)和第二導(dǎo)電金屬板構(gòu)成的圓柱波導(dǎo)諧振器和用于功率輸出的矩形波導(dǎo)組成； 每個(gè)有源電路的兩個(gè)輸出端a、b與對(duì)應(yīng)λ/4諧振器的兩個(gè)開路端在硅基片層與 封裝層交界處進(jìn)行連接，每個(gè)λ/4諧振器的兩個(gè)短路端與圓柱波導(dǎo)諧振器在第一 導(dǎo)電金屬板上連接，通過第一導(dǎo)電金屬板上的槽縫實(shí)現(xiàn)能量耦合，矩形波導(dǎo)裝 配在第一、第二導(dǎo)電金屬板之間，矩形波導(dǎo)的一個(gè)矩形壁和圓柱波導(dǎo)外壁相交， 相交的公共部分去除以實(shí)現(xiàn)矩形波導(dǎo)和圓柱波導(dǎo)的能量耦合。

本發(fā)明具有的有益的效果是：

該三維結(jié)構(gòu)TM₀₁₀-λ/4諧振器中的λ/4諧振器做成三維結(jié)構(gòu)，適合于在基于 硅工藝的封裝層面上實(shí)現(xiàn)；構(gòu)成λ/4諧振器的差分傳輸線與基片表面垂直，也即 與基片表面平行分布的電源線、信號(hào)線正交，相互耦合影響小，同時(shí)與傳統(tǒng)二 維差分傳輸線相比，三維結(jié)構(gòu)差分傳輸線遠(yuǎn)離硅基片層，基片損耗影響降低； TM₀₁₀圓柱波導(dǎo)諧振器的儲(chǔ)能(或Q值)遠(yuǎn)高于λ/4諧振器，故該三維結(jié)構(gòu) TM₀₁₀-λ/4諧振器的Q值將可以較傳統(tǒng)λ/4諧振器大很多；該三維結(jié)構(gòu)TM₀₁₀-λ/4 諧振器可以有效的將多個(gè)λ/4諧振器的功率進(jìn)行合成，獲得高于傳統(tǒng)λ/4諧振器 輸出功率一個(gè)數(shù)量級(jí)的振蕩輸出。因此，在基于硅工藝的毫米波集成電路領(lǐng)域 具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

附圖說明

圖1是本發(fā)明公開的TM₀₁₀-λ/4諧振器縱剖視圖。

圖2是本發(fā)明中的硅基片上基于反相器對(duì)的有源電路實(shí)現(xiàn)方式。

圖3是本發(fā)明中的硅基片上基于交叉耦合對(duì)的有源電路實(shí)現(xiàn)方式。

圖4是本發(fā)明中的λ/4諧振器三維結(jié)構(gòu)圖。

圖5是圖1中A-B剖切的橫剖視圖。

圖6是本發(fā)明中的TM₀₁₀圓柱波導(dǎo)諧振器三維結(jié)構(gòu)圖。

圖7是圖1的線C-D剖切的橫剖視圖。

圖中：1、有源電路，2、λ/4諧振器，3、金屬圓柱，4、TM₀₁₀圓柱波導(dǎo)諧 振器，4a、第一導(dǎo)電金屬板，4b、圓柱波導(dǎo)，4c、第二導(dǎo)電金屬板，5、矩形波 導(dǎo)，6、槽縫。

具體實(shí)施方式