一種基于共振隧穿機(jī)制的錐形縫隙天線的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于共振隧穿機(jī)制的錐形縫隙天線，屬于天線領(lǐng)域。本發(fā)明包括錐形縫隙天線，共振隧穿二極管(RTD)；共振隧穿二極管作為激勵(lì)器件，用于產(chǎn)生太赫茲(THz)波；錐形縫隙天線作為電磁波發(fā)射器件，用于把共振隧穿二極管產(chǎn)生的太赫茲波發(fā)射出去。所述RTD的上電極通過(guò)熱沉與錐形縫隙天線的左電極相連；所述RTD的下電極與錐形縫隙天線的右電極相連。本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)RTD芯片與其它芯片之間的水平功率傳輸，在超高速數(shù)據(jù)鏈路傳輸、無(wú)線通信和軍事國(guó)防等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用。
【專利說(shuō)明】一種基于共振隧穿機(jī)制的錐形縫隙天線【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及天線技術(shù)和太赫茲技術(shù)，特別涉及錐形縫隙天線技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]太赫茲(THz)波是指頻率在0.1THz到IOTHz范圍的電磁波，波長(zhǎng)大概在0.03mm到 3mm范圍內(nèi)，介于毫米波與紅外之間。但是由于THz波在空氣中較高的損耗，需要高增益的發(fā)射源和足夠靈敏的探測(cè)天線，使其無(wú)法在通信領(lǐng)域商業(yè)化，制約了技術(shù)的發(fā)展，因此這一頻段是有待開(kāi)發(fā)的空白頻段，也被稱為THz間隙。
[0003]由于THz所處的特殊電磁波譜位置，使其具有很多優(yōu)越的特性并具有非常重要的學(xué)術(shù)和應(yīng)用價(jià)值，如THz成像和THz波譜學(xué)在物理學(xué)、化學(xué)、生物醫(yī)學(xué)、天文學(xué)、材料科學(xué)等方面的應(yīng)用，以及在國(guó)家安全檢查、反恐緝毒等方面具有的獨(dú)特應(yīng)用價(jià)值。目前，THz技術(shù)被認(rèn)為是改變未來(lái)世界的十大技術(shù)之一。
[0004]發(fā)明人在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下缺點(diǎn)和不足:
[0005]目前國(guó)內(nèi)THz技術(shù)的研究主要針對(duì)太赫茲輻射源的研究，如半導(dǎo)體THz源、基于光子學(xué)的THz發(fā)生器、基于真空電子學(xué)的THz輻射源。而對(duì)于以隧穿振蕩二極管作為THz發(fā)生器，并與天線有效結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)芯片與芯片之間水平通信的研究，國(guó)內(nèi)還是一片空白。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了實(shí)現(xiàn)以隧穿 振蕩二極管作為激勵(lì)器件，以天線作為電磁波發(fā)射器件，來(lái)實(shí)現(xiàn)芯片之間的水平通信，本發(fā)明實(shí)施提供了一種錐形縫隙天線，所述技術(shù)方案如下:
[0007]集成RTD的錐形縫隙天線包括:振蕩器，錐形天線。
[0008]整個(gè)天線設(shè)計(jì)和RTD的結(jié)合以半摻雜的S1-1nP作為基質(zhì)，其中錐形縫隙天線的左右電極和熱沉分別由Au / Pd / Ti金屬構(gòu)成；RTD的上電極通過(guò)熱沉與縫隙天線的左電極相連；RTD的下電極與縫隙天線的右電極相連；天線末端的左右電極之間插入二氧化硅，形成了 MIM反射器；振蕩器與錐形天線的寬度不同，高頻電磁波在MIM反射器和錐形天線之間形成駐波；THz波由振蕩器產(chǎn)生后，最終可以通過(guò)錐形天線實(shí)現(xiàn)RTD芯片與其它芯片之間的水平通/[目。
[0009]所述錐形縫隙天線的左右電極和熱沉為Au / Pd / Ti金屬，也可以全部使用Au來(lái)代替；縫隙天線末端的左右電極之間插入二氧化硅，也可用硅代替；波導(dǎo)可以改用其他形式，高頻電磁波在MIM反射器和錐形天線之間形成駐波；錐形天線可以改成矩形喇叭和圓錐喇叭來(lái)實(shí)現(xiàn)芯片之間的水平通信。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】:
[0010]為了更清楚地說(shuō)明發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)附圖獲得其他的附圖。
[0011]圖1是本發(fā)明的錐形縫隙天線設(shè)計(jì)實(shí)例。
【具體實(shí)施方式】:
[0012]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0013]為了實(shí)現(xiàn)以隧穿振蕩二極管作為激勵(lì)器件，以天線作為電磁波發(fā)射器件結(jié)合在來(lái)實(shí)現(xiàn)芯片之間的水平通信，本發(fā)明實(shí)施提供了一種錐形縫隙天線，詳見(jiàn)下文描述:
[0014]目前國(guó)內(nèi)THz技術(shù)的研究主要針對(duì)太赫茲輻射源的研究，如半導(dǎo)體THz源、基于光子學(xué)的THz發(fā)生器、基于真空電子學(xué)的THz輻射源。而對(duì)于以隧穿振蕩二極管作為THz發(fā)生器，并與天線有效結(jié)合而形成的太赫茲振蕩器的研究，國(guó)內(nèi)還是一片空白。本發(fā)明基于共振隧穿機(jī)制，提出了一種錐形縫隙天線，實(shí)現(xiàn)了 RTD芯片與其它芯片之間的水平通信。
[0015]圖1是本發(fā)明的錐形縫隙天線設(shè)計(jì)實(shí)例。參照?qǐng)D1，其包括:振蕩器、錐形天線、半摻雜的S1-1nP基質(zhì)。半摻雜的S1-1nP基質(zhì)的厚度為200um，整個(gè)天線的面積為500um*1200um,左右電極及熱沉可以由Au代替。當(dāng)振蕩器縫隙長(zhǎng)度為200um，錐形天線長(zhǎng)度為700um?？梢哉{(diào)整振蕩器、錐形天線的尺寸，來(lái)滿足不同頻段THz頻段的要求，同時(shí)實(shí)現(xiàn)RTD與天線結(jié)合后滿足最大的輻射效率。
[0016]進(jìn)一步地，為了實(shí)現(xiàn)縫隙天線與RTD的阻抗達(dá)到匹配，提高輻射效率，可以改變整個(gè)錐形縫隙天線的尺寸，具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，本發(fā)明實(shí)施例對(duì)此不作限制。
[0017]進(jìn)一步地，為了適應(yīng)工程設(shè)計(jì)要求，錐形天線可以采用矩形喇叭和圓形喇叭，具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，本發(fā)明實(shí)施例對(duì)此不作限制。
[0018]綜上所述，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種基于共振隧穿機(jī)制的錐形縫隙天線，該天線可以實(shí)現(xiàn)芯片之間的水平通信。該發(fā)明將在超高速數(shù)據(jù)鏈路傳輸、無(wú)線通信和軍事國(guó)防等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用。
[0019]本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解附圖只是一個(gè)優(yōu)先實(shí)施例的示意圖，上述本發(fā)明實(shí)施例序號(hào)僅僅為了描述，不代表實(shí)施例的優(yōu)劣。
[0020]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于共振隧穿機(jī)制的錐形縫隙天線，該系統(tǒng)包括:振蕩器、錐形天線，其特征是: 所述共振隧穿二極管(RTD)的上電極通過(guò)熱沉與錐形縫隙天線的左電極相連；所述RTD的下電極與錐形縫隙天線的右電極相連；左右電極之間插入二氧化硅，形成MM(金屬-絕緣介質(zhì)-金屬)反射器；振蕩器與錐形天線的寬度不同，高頻電磁波在MIM反射器和錐形天線之間形成駐波；太赫茲(THz)波由振蕩器產(chǎn)生后，最終可以通過(guò)錐形天線實(shí)現(xiàn)RTD芯片與其它芯片之間的水平通信。
2.根據(jù)權(quán)利I要求，所述天線為錐形縫隙天線，其特征是在振蕩器末端開(kāi)錐形口，實(shí)現(xiàn)水平通信，該錐形天線可以是矩形喇叭、圓錐形喇叭。
3.根據(jù)權(quán)利I要求，高頻電磁波在MIM反射器與錐形天線之間形成駐波。
【文檔編號(hào)】H01Q13/02GK103594820SQ201310566273
【公開(kāi)日】2014年2月19日 申請(qǐng)日期:2013年11月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月11日
【發(fā)明者】李建雄, 李運(yùn)祥, 陳曉宇, 蔣昊林 申請(qǐng)人:天津工業(yè)大學(xué)