[發明專利]一種加載螺旋交織型人工磁導體的E波段片上天線

在審

• 申請號: 201711441179.4
• 申請日: 2017-12-27
• 公開（公告）號: CN108258435A
• 公開（公告）日: 2018-07-06
• 發明（設計）人: 劉桂;郅瑞行;陳博;李理敏
• 申請（專利權）人: 溫州大學
• 主分類號: H01Q19/30
• 分類號: H01Q19/30;H01Q1/38;H01Q1/52;H01Q15/00
• 代理公司: 溫州名創知識產權代理有限公司 33258
• 代理人: 陳加利

本發明公開一種加載螺旋交織型人工磁導體的E波段片上天線，包括由上到下的鈍化層、二氧化硅層、硅襯底層，所述二氧化硅層中包含九層金屬層，從上到下依次為M9到M1金屬層，八木宇田天線的主單元位于M9金屬層，加載的螺旋交織型人工磁導體位于M1金屬層，螺旋交織型人工磁導體由呈周期陣列方式分布的多個螺旋交織型人工磁導體單元組成。本發明設計的天線，可以減少硅襯底對天線輻射功率的損耗，進而提升天線的輻射效率和增益。

技術領域

本發明涉及人工磁導體，特別涉及一種加載螺旋交織型人工磁導體結構的E波段片上天線。

背景技術

隨著各種無線設備的廣泛使用，現有頻譜資源越來越緊缺，數據傳輸變得非常的擁擠，迫切需要更高頻段、更大帶寬來滿足高速互連傳輸需求。近年來毫米波系統由于具有更大的帶寬、更高的傳輸速率得到廣泛的關注，其中E波段毫米波有多個頻段得到了開發利用，包括76-77GHz用于毫米波汽車防撞雷達，71-76GHz、81-86GHz用于點對點高速無線通信，在毫米波頻段，天線的尺寸進一步減小，因此在芯片上設計相應天線成為可能。

由于CMOS工藝低成本和便于大規模生產的優點，基于CMOS工藝的E波段片上天線逐漸成為短距離無線通信的研究熱點，但CMOS工藝以硅為襯底，硅的低電阻率（10Ω.cm）和低電子遷移率特性很大程度上損耗了天線的電磁能量，導致天線的增益和輻射效率較低，無法滿足短距離無線通信的技術指標要求。

發明內容

本發明實施例提供一種提高天線輻射效率與增益的加載螺旋交織型人工磁導體的E波段片上天線。

為實現上述目的，本發明的技術方案是包括由上到下的鈍化層、二氧化硅層、硅襯底層，所述二氧化硅層中包含九層金屬層，從上到下依次為M9到M1金屬層，該E波段片上天線選用八木-宇田天線，八木-宇田天線的主單元位于M9金屬層，加載的螺旋交織型人工磁導體位于M1金屬層，螺旋交織型人工磁導體由呈周期陣列方式分布的多個螺旋交織型人工磁導體單元組成。

進一步設置是所述的八木-宇田天線的主單元包括位于M9金屬層的激勵器、兩條引向器，該八木-宇田天線還包括位于M1金屬層的反射器。

進一步設置是螺旋交織型人工磁導體單元由四個尺寸相同的平面螺旋線構成，相鄰的所述平面螺旋線之間通過依次旋轉90°得到，呈中心對稱分布。

進一步設置是所述的螺旋交織型人工磁導體由螺旋交織型人工磁導體單元以3×10個單元陣列方式布置，位于天線激勵器的正下方。

本發明還提供一種螺旋交織型人工磁導體，螺旋交織型人工磁導體由呈周期陣列方式分布的多個螺旋交織型人工磁導體單元組成，螺旋交織型人工磁導體單元由四個尺寸相同的平面螺旋線構成，相鄰的所述平面螺旋線之間通過依次旋轉90°得到，呈中心對稱分布。

本發明的有益效果：

（1）本發明提出的一種螺旋交織型人工磁導體結構，該結構能夠與CMOS工藝兼容，在片上天線與硅襯底間起到電磁隔離的作用，并在特定頻段內具有抑制表面波的特性，進而提高片上天線輻射效率與增益；

（2）E波段片上天線選用的八木-宇田天線，具有高指向輻射場型的特性，適合于設計CMOS片上集成天線，可有效提高天線的功率增益。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，根據這些附圖獲得其他的附圖仍屬于本發明的范疇。

圖1是本發明實施例CMOS工藝的橫截面圖；

圖2是本發明實施例基于人工磁導體的E波段片上天線的俯視圖；