[發(fā)明專利]一種高增益雙頻片上天線

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• 申請日: 2019-03-13
• 公開（公告）號: CN110085969A
• 公開（公告）日: 2019-08-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉馬良;蘭皓坤;朱樟明;楊銀堂
• 申請（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號: H01Q1/22
• 分類號: H01Q1/22;H01Q1/36;H01Q1/48;H01Q1/50;H01Q5/30
• 代理公司: 西安嘉思特知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 61230
• 代理人: 張捷

本發(fā)明涉及一種高增益雙頻片上天線，包括自下而上依次設(shè)置的饋源結(jié)構(gòu)、第一填充層和電磁帶隙結(jié)構(gòu)，其中，所述饋源結(jié)構(gòu)用于將高頻電流轉(zhuǎn)換成輻射的電磁波；所述第一填充層用于支撐所述電磁帶隙結(jié)構(gòu)；所述電磁帶隙結(jié)構(gòu)用于實(shí)現(xiàn)所述電磁波在特定頻帶范圍內(nèi)的傳播。本發(fā)明的高增益雙頻片上天線的電磁帶隙結(jié)構(gòu)采用雙層電磁帶隙結(jié)構(gòu)，饋源結(jié)構(gòu)中的金屬振子與二氧化硅層形成非中心對稱結(jié)構(gòu)，電磁波以非垂直角度入射到電磁帶隙結(jié)構(gòu)，從而使該片上天線可以在兩個頻帶工作，同時提升片上天線增益，而且所述饋源結(jié)構(gòu)采用減薄的硅襯底層，可以減少片上天線的電磁能量損耗，從而提升整個片上天線的增益。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于天線技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高增益雙頻片上天線。

背景技術(shù)

天線作為一種變換器，在無線電系統(tǒng)中用來發(fā)射或接受電磁波，它是無線系統(tǒng)中的重要組成部分。目前的天線包括傳統(tǒng)天線和集成天線，傳統(tǒng)天線為分離式天線，隨著微電子工藝的不斷發(fā)展，集成電路元件規(guī)模呈幾何級數(shù)增長，集成天線得到了科研人員的關(guān)注，集成天線即通過一些技術(shù)工藝，將天線尺寸降低到平方毫米級別。目前，集成天線包括片上天線(AOC)和封裝天線(AIP)，片上天線是通過半導(dǎo)體材料與工藝將天線與其他電路集成在同一個芯片上，封裝天線是通過封裝材料與工藝將天線集成在攜帶芯片的封裝內(nèi)。

隨著半導(dǎo)體技術(shù)以及封裝工藝的發(fā)展，片上天線和封裝天線逐漸替代傳統(tǒng)天線應(yīng)用在通信、雷達(dá)、個人電子消費(fèi)等領(lǐng)域。目前的片上天線由于標(biāo)準(zhǔn)CMOS(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)結(jié)構(gòu)中硅襯底的電阻較低，天線增益往往都比較低，只能用作短距離通信天線，且工作頻段為單一頻段，使得其在復(fù)雜環(huán)境下的適用性較低。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本發(fā)明提供了一種高增益雙頻片上天線。本發(fā)明要解決的技術(shù)問題通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

本發(fā)明提供了一種高增益雙頻片上天線，包括自下而上依次設(shè)置的饋源結(jié)構(gòu)、第一填充層和電磁帶隙結(jié)構(gòu)，其中，

所述饋源結(jié)構(gòu)用于將高頻電流轉(zhuǎn)換成輻射的電磁波；

所述第一填充層用于支撐所述電磁帶隙結(jié)構(gòu)；

所述電磁帶隙結(jié)構(gòu)用于實(shí)現(xiàn)所述電磁波在特定的頻帶范圍內(nèi)的傳播。

在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，所述饋源結(jié)構(gòu)包括自下而上依次設(shè)置的金屬地層、第一介質(zhì)層、硅襯底層、二氧化硅層和金屬振子，其中，所述金屬振子位于所述二氧化硅層上并且與所述二氧化硅層形成非中心對稱結(jié)構(gòu)。

在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，所述金屬振子為對稱振子，包括相互對稱的兩個帶狀金屬片，且兩個所述帶狀金屬片的對稱軸平行于所述二氧化硅層的寬度方向。

在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，所述二氧化硅層為長方形結(jié)構(gòu)，兩個所述帶狀金屬片的長度方向均與所述二氧化硅層的長度方向平行。

在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，所述金屬振子的中心點(diǎn)在所述二氧化硅層上表面上的投影與所述二氧化硅層上表面的中心點(diǎn)之間的距離為0.05mm-0.2mm。

在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，所述硅襯底層的厚度為100～200μm。

在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，所述第一填充層設(shè)置在所述金屬振子上。

在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，所述電磁帶隙結(jié)構(gòu)包括自下而上依次設(shè)置的第二介質(zhì)層、第二填充層和第三介質(zhì)層，所述第二介質(zhì)層設(shè)置在所述第一填充層上。

在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，所述第一介質(zhì)層、所述第二介質(zhì)層和所述第三介質(zhì)層分別為二氧化硅層、氮化硅層、氮氧化硅層、錳鋅鐵氧體層或鎳鋅鐵氧體層中的任一種。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：