[發(fā)明專利]一種太赫茲波段硅基片載端射天線裝置有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201511028364.1 | 申請日： | 2015-12-31 |
| 公開（公告）號： | CN105591188B | 公開（公告）日： | 2018-10-09 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 鄧小東;熊永忠 | 申請（專利權(quán)）人： | 中國工程物理研究院電子工程研究所 |
| 主分類號： | H01Q1/22 | 分類號： | H01Q1/22;H01Q1/38;H01Q1/50;H01Q19/185 |
| 代理公司： | 成都頂峰專利事務(wù)所(普通合伙) 51224 | 代理人： | 任遠(yuǎn)高 |
| 地址： | 621000*** | 國省代碼： | 四川;51 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 赫茲 波段 硅基片載端射 天線 裝置 | ||
本發(fā)明公開了一種太赫茲波段硅基片載端射天線裝置，包括襯底，其中襯底的上端面設(shè)有SiO2層,所述SiO2層內(nèi)設(shè)有第一金屬層、金屬塊、第二金屬層，所述第一金屬層設(shè)在所述SiO2層的內(nèi)底面，所述第一金屬層上設(shè)有金屬塊，所述金屬塊的上端面設(shè)有第二金屬層，所述第一金屬層與所述第二金屬層平行，所述金屬塊的上端面設(shè)有饋電端，所述饋電端連接有巴倫，所述第二金屬層連接有偶極子，所述巴倫、偶極子與所述襯底分別平行，且巴倫、偶極子在所述饋電端的同側(cè)，所述饋電端、巴倫、偶極子均設(shè)在SiO2層內(nèi)。該裝置減少了天線輻射能量被襯底的吸收，與主流CMOS工藝全面兼容，適用于各種電阻率的硅基片，不需要額外的阻抗匹配部件；且其結(jié)構(gòu)簡單、尺寸小、效率高、增益高。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于電學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種太赫茲硅基片載端射天線。
背景技術(shù)
天線，作為接收端的第一個元件和發(fā)射端的最后一個元件，都必須與電路相連接，因此為了保證最大功率傳輸，阻抗匹配是必不可少的環(huán)節(jié)。此外，由于天線是常規(guī)PCB上實(shí)現(xiàn)，金絲鍵合用于將它們連接到集成電路，可以極大地影響匹配，尤其是在太赫茲頻段，用金絲鍵合以及其他連接方式的可靠性低。相比之下，片載天線可以與前級電路一次集成，解決上述問題。
然而，在現(xiàn)有的低成本硅基半導(dǎo)體工藝中，襯底一般具有較低的電阻率（通常10Ω.cm），天線向空間輻射的能量更多的通過襯底的低電阻路徑，從而導(dǎo)致增益下降。同時，襯底通常還具有高介電常數(shù)（εr=11.9），導(dǎo)致天線的輻射功率被限制在襯底里邊，而不是被輻射到自由空間，進(jìn)一步降低了輻射效率。
而且，片載天線受限于輻射面積以及輻射效率，其增益往往處于一個非常低的水平（通常小于0dB），無法滿足對天線增益要求高的場合。為了減小襯底對天線輻射的影響，通常可以采用將襯底厚度減小到1/4λg（λg為介質(zhì)波長）以下的方法，但是當(dāng)頻率達(dá)到300GHz以上時，需要將襯底厚度減薄到40um以下，導(dǎo)致芯片強(qiáng)度下降，容易破損。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種太赫茲波段硅基片載端射天線裝置，該裝置減少了天線輻射能量被襯底的吸收，與主流CMOS工藝全面兼容，適用于各種電阻率的硅基片，不需要額外的阻抗匹配部件；且其結(jié)構(gòu)簡單、尺寸小、效率高、增益高。
本發(fā)明實(shí)現(xiàn)其發(fā)明目的，所采用的技術(shù)方案是：
一種太赫茲波段硅基片載端射天線裝置，包括襯底，其中：所述襯底的上端面設(shè)有SiO2層,所述SiO2層內(nèi)設(shè)有第一金屬層、金屬塊、第二金屬層，所述第一金屬層設(shè)在所述SiO2層的內(nèi)底面，所述第一金屬層上設(shè)有金屬塊，所述金屬塊的上端面設(shè)有第二金屬層，所述第一金屬層與所述第二金屬層平行，所述金屬塊的上端面設(shè)有饋電端，所述饋電端連接有巴倫，所述第二金屬層連接有偶極子，所述巴倫、偶極子與所述襯底分別平行，且所述巴倫、偶極子在所述饋電端的同側(cè)，所述饋電端、巴倫、偶極子均設(shè)在SiO2層內(nèi)。
為了進(jìn)一步增加天線效率，減小低阻襯底對天線輻射效率的影響，上述襯底下端面的一端設(shè)有反射面，另一端的內(nèi)底面設(shè)有槽，所述槽內(nèi)填充有金屬形成反射器，所述反射器與所述巴倫在所述饋電端的同側(cè)。
進(jìn)一步地，上述襯底由兩層或兩層以上的金屬層組成，所述最頂層金屬的厚度為2-3um，最底層金屬的厚度為0.4-0.6um，各層金屬層之間設(shè)有介質(zhì)。
進(jìn)一步地，上述反射器的長度為0.3-0.5λ，所述反射器的上表面距離SiO2層的距離小于0.25λg；且所述反射面為方形，其長邊、寬邊的尺寸均大于2λ，所述反射面與所述偶極子的距離為0.3-0.4λg。
進(jìn)一步地，上述饋電端采用CPW形式饋電。
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