[實(shí)用新型]一種蘑菇型人工磁導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及偶極子天線和單端電感

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201520165272.7
• 申請(qǐng)日: 2015-03-23
• 公開（公告）號(hào): CN204577424U
• 公開（公告）日: 2015-08-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韓波;宋有才;劉華明;劉德方;張媛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 阜陽師范學(xué)院
• 主分類號(hào): H01L23/58
• 分類號(hào): H01L23/58;H01L23/64;H01Q1/38;H01Q9/20
• 代理公司: 四川君士達(dá)律師事務(wù)所 51216
• 代理人: 芶忠義

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及人工磁導(dǎo)體，特別涉及一種蘑菇型人工磁導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其所構(gòu)成的偶極子天線和單端電感。

背景技術(shù)

片上天線與片上螺旋電感等是組成射頻集成電路的重要無源元件，廣泛地應(yīng)用于低噪聲放大器、功率放大器、混頻器等電路模塊中。

采用CMOS工藝實(shí)現(xiàn)的集成電路能夠大大降低成本。但CMOS工藝以硅材料為襯底，具有較高的介電常數(shù)和電導(dǎo)率，高介電常數(shù)使片上天線輻射的大部分電磁能量以表面波的形式存在于硅襯底中，而硅襯底高電導(dǎo)率使得存在于表面波的電磁能量大部分以熱的形式耗散，從而導(dǎo)致CMOS工藝片上天線輻射效率低。

片上螺旋電感由于電流路徑為螺旋狀，在高頻下會(huì)感應(yīng)出漩渦電流，由于硅襯底的電導(dǎo)率偏高，漩渦電流通過硅襯底而傳導(dǎo)，導(dǎo)致片上螺旋電感的品質(zhì)因數(shù)降低。

實(shí)用新型內(nèi)容

為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷與不足，本實(shí)用新型提供一種蘑菇型人工磁導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及偶極子天線和單端電感。

本實(shí)用新型的方案是：

一種蘑菇型人工磁導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，包括兩條呈十字型交叉、長(zhǎng)度相等的中心金屬條，兩條中心金屬條的交叉處通過金屬過孔接地，每條中心金屬條上還帶有若干一端與其所接觸的中心金屬條垂直的垂直金屬條，所述垂直金屬條的長(zhǎng)度是中心金屬條的一半，每條中心金屬條上的垂直金屬條數(shù)量相等，且呈中心對(duì)稱分布。

優(yōu)選的，位于兩條中心金屬條的十字型右上與左下部分的垂直金屬條為橫向金屬條，位于兩條中心金屬條的十字型左上與右下部分的垂直金屬條為縱向金屬條。

優(yōu)選的，位于兩條中心金屬條的十字型右上與左下部分的垂直金屬條為縱向金屬條，位于兩條中心金屬條的十字型左上與右下部分的垂直金屬條為橫向金屬條。

優(yōu)選的，所述蘑菇型人工磁導(dǎo)體結(jié)構(gòu)為CMOS工藝結(jié)構(gòu)第一層或其他非頂層金屬構(gòu)成。

優(yōu)選的，所述中心金屬條和垂直金屬條的寬度為1.8-2.2微米，垂直金屬條之間的間隙與中心金屬條的寬度相等，中心金屬條的長(zhǎng)度為81-99微米。

一種加載了蘑菇型人工磁導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的偶極子天線，所述偶極子天線由CMOS工藝結(jié)構(gòu)的頂層金屬構(gòu)成，分為兩個(gè)單臂，兩個(gè)單臂的中心處為饋點(diǎn)，所述CMOS工藝結(jié)構(gòu)的第一層金屬為由4×10個(gè)權(quán)利要求1-5任意一項(xiàng)所述的蘑菇型人工磁導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選的，所述偶極子天線單臂長(zhǎng)為438.5-536.5微米，寬為11-14微米。

一種加載了蘑菇型人工磁導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的單端電感，所述單端電感包括由CMOS工藝結(jié)構(gòu)的頂層金屬構(gòu)成的螺旋電感線，和由次頂層金屬構(gòu)成的金屬過線，所述CMOS工藝結(jié)構(gòu)的第一層金屬為3×3個(gè)權(quán)利要求1-5任意一項(xiàng)所述的蘑菇型人工磁導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，所述蘑菇型人工磁導(dǎo)體結(jié)構(gòu)位于螺旋電感線的正下方。

優(yōu)選的，所述螺旋電感線的外徑為252-308微米，螺旋電感線與過線寬為9-11微米，螺旋電感線的間距為0.8-1.2微米。

本實(shí)用新型的有益效果：

(1)本實(shí)用新型提出的一種蘑菇型人工磁導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)能夠與CMOS工藝兼容，在片上天線與硅襯底間起到電隔離的作用，并在特定頻段內(nèi)具有抑制表面波的特性，進(jìn)而提高片上天線輻射效率；

(2)本實(shí)用新型提出的蘑菇型人工磁導(dǎo)體結(jié)構(gòu)不僅能夠提高片上天線輻射效率，而且能夠隔離片上螺旋無源元件的漩渦電流，提高片上螺旋無源元件的品質(zhì)因數(shù)。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型提出的蘑菇型人工磁導(dǎo)體單元結(jié)構(gòu)圖；

圖2為加載本實(shí)用新型人工磁導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的偶極子天線版圖結(jié)構(gòu)；

圖3為傳統(tǒng)單端電感版圖結(jié)構(gòu)；

圖4為加載本實(shí)用新型人工磁導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的單端電感版圖結(jié)構(gòu)；

圖5為本實(shí)用新型所述具體實(shí)施方式的蘑菇型人工磁導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的反射相頻特性曲線；

圖6為本實(shí)用新型實(shí)施例的蘑菇型人工磁導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的反射幅頻特性曲線；

圖7為傳統(tǒng)單端電感與加載本實(shí)用新型人工磁導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的單端電感的品質(zhì)因數(shù)比較圖；

圖8為傳統(tǒng)單端電感與加載本實(shí)用新型人工磁導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的單端電感的電感值比較圖。

具體實(shí)施方式