一种基于共振隧穿机制的失调馈送缝隙天线的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于共振隧穿机制的失调馈送缝隙天线，属于天线领域。本发明包括失调馈送缝隙天线，共振隧穿二极管(RTD)；共振隧穿二极管作为激励器件，用于产生太赫兹波；失调馈送缝隙天线作为电磁波发射器件，用于把共振隧穿二极管产生的太赫兹波发射出去。所述RTD的上电极通过热沉与失调馈送缝隙天线的左电极相连；所述RTD的下电极与失调馈送缝隙天线的右电极相连。本发明在超高速数据链路传输、无线通信和军事国防等领域具有重要应用。
【专利说明】一种基于共振隧穿机制的失调馈送缝隙天线【技术领域】
[0001]本发明涉及天线技术和太赫兹技术，特别涉及失调馈送缝隙天线技术。
【背景技术】
[0002]太赫兹(THz)波是指频率在0.1THz到IOTHz范围的电磁波，波长大概在0.03mm到 3mm范围内，介于毫米波与红外之间。但是由于THz波在空气中较高的损耗，需要高增益的发射源和足够灵敏的探测天线，使其无法在通信领域商业化，制约了技术的发展，因此这一频段是有待开发的空白频段，也被称为THz间隙。
[0003]由于THz所处的特殊电磁波谱位置，使其具有很多优越的特性并具有非常重要的学术和应用价值，如THz成像和THz波谱学在物理学、化学、生物医学、天文学、材料科学等方面的应用，以及在国家安全检查、反恐缉毒等方面具有的独特应用价值。目前，THz技术被认为是改变未来世界的十大技术之一。
[0004]发明人在实现本发明的过程中，发现现有技术至少存在以下缺点和不足:
[0005]目前国内THz技术的研究主要针对太赫兹辐射源的研究，如半导体THz源、基于光子学的THz发生器、基于真空电子学的THz辐射源。而对于以共振隧穿二极管作为THz发生器，并与天线有效结合而形成的太赫兹振荡器的研究，国内还是一片空白。
【发明内容】
[0006]为了实现以共振隧穿二极管作为激励器件，以天线作为电磁波发射器件，结合在一起构成的太赫兹振荡器，本发明实施提供了一种失调馈送缝隙天线，所述技术方案如下:`
[0007]集成RTD的失调馈送缝隙天线系统，包括:RTD，失调馈送缝隙天线，MM (金属-绝缘介质_金属)反射器。
[0008]整个天线设计和RTD的结合以半掺杂的S1-1nP作为基质，其中缝隙天线的左右电极和热沉分别由Au / Pd / Ti金属构成；RTD的上电极通过热沉与缝隙天线的左电极相连；RTD的下电极与缝隙天线的右电极相连；缝隙天线末端的左右电极之间插入二氧化硅，防止二者相互接触，同时在缝隙天线两端形成MIM(金属-绝缘介质-金属)反射器，这样高频电磁波就在两个MM反射器之间形成驻波；RTD距离缝隙天线中心有一定的偏移量S，通过改变偏移量S，可以满足RTD在不同频段的振荡，实现RTD与缝隙天线结合后满足发射不同频段的太赫兹波的要求。
[0009]所述天线的左右电极和热沉为Au / Pd / Ti金属，也可以全部使用Au来代替；左电极通过热沉与RTD的上电极相连，右电极与RTD的下电极相连；缝隙天线末端的左右电极之间插入二氧化硅，也可用硅代替，这样在缝隙天线两端形成了 MIM反射器，高频电磁波在两个MIM反射器之间形成驻波。
[0010]所述天线为失调馈送缝隙天线，其特征是可以通过改变RTD距离缝隙天线中心的偏移量S，来实现不同频段太赫兹波的发射要求。[0011]所述缝隙天线由于被热沉分割可以等效为长缝天线和短缝天线，且二者具有不同的振荡频率,而整个缝隙天线的频率主要由短缝天线决定。
【专利附图】
【附图说明】:
[0012]为了更清楚地说明发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造劳动性的前提下，还可以根据附图获得其他的附图。
[0013]图1是本发明实施例提供的结构示意图。
[0014]图2是本发明的失调馈送缝隙天线设计实例。
【具体实施方式】:
[0015]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
[0016]为了实现以共振隧穿二极管作为激励器件，以天线作为电磁波发射器件结合在一起构成的太赫兹振荡器，本发明实施提供了 一种失调馈送缝隙天线，详见下文描述:
[0017]目前国内THz技术的研究主要针对太赫兹辐射源的研究，如半导体THz源、基于光子学的THz发生器、基于真空电子学的THz辐射源。而对于以共振隧穿二极管作为THz发生器，并与天线有效结合而形成的太赫兹振荡器的研究，国内还是一片空白。本发明基于共振隧穿机制，提出了一种失调馈送缝隙天线，实现了 RTD与该缝隙天线的有效结合而形成的太赫兹振荡器。
[0018]图1是本发明实施例提供的结构示意图。参照图1，失调馈送缝隙天线可以分为长缝天线和短缝天线，二者具有不同的振荡频率，长缝天线决定了天线的低频部分，短缝天线决定了天线的高频部分，这样整个缝隙天线的频率主要是由短缝天线来决定。通过调整RTD偏离缝隙天线中心的偏移量S，可以满足RTD在不同频段的振荡，实现RTD与缝隙天线结合后满足不同频段的太赫兹波的要求。
[0019]图2是本发明的失调馈送缝隙天线设计实例。参照图2，其包括:RTD，缝隙天线，半掺杂的S1-1nP基质，MM发生器。半掺杂的S1-1nP基质的厚度为10um，整个天线的面积为600um*1200um，左右电极可以全部由Au代替。当缝隙天线在缝隙长度为120um，偏移量S = O时，其振荡频率为330GHz ;当偏移量S = 50um时，其振荡频率可以达到ITHz。这样就可以根据RTD的振荡频率，合适地调整偏移量S，使RTD与缝隙天线更好的结合，达到欲设计的振荡频率。
[0020]进一步地，为了实现缝隙天线与RTD的阻抗匹配，提高辐射效率，可以改变缝隙的长度以及改变整个天线的尺寸，具体实现时，本发明实施例对此不作限制。
[0021]进一步地，为了适应工程设计要求，缝隙可以是其它形状，如U形缝隙，L形缝隙，T形缝隙，缝隙天线结构可以采用波导缝隙天线，平面缝隙天线，具体实现时，本发明实施例对此不作限制。
[0022]综上所述，本发明实施例提供了一种基于共振隧穿机制的失调馈送缝隙天线，该天线可以与共振隧穿二级管结合形成太赫兹振荡器。该发明将在超高速数据链路传输、无线通信和军事国防等领域具有重要应用。
[0023]本领域技术人员可以理解附图只是一个优先实施例的示意图，上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
[0024]以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种基于共振隧穿机制的失调馈送缝隙天线，其特征是: 所述共振隧穿二极管(RTD)的上电极通过热沉与缝隙天线的左电极相连；所述RTD的下电极与缝隙天线的右电极相连；左右电极之间插入二氧化硅，防止二者相互接触，同时在缝隙天线两端形成MIM(金属-绝缘介质-金属)反射器；RTD距离缝隙天线的中心有一定的偏移量S，通过改变偏移量S的大小，可以满足RTD在不同频段的振荡，实现RTD与缝隙天线结合后满足发射不同频段的太赫兹波的要求；所述缝隙天线可以分为长缝天线和短缝天线，且二者具有不同的振荡频率，而整个缝隙天线的频率主要由短缝天线决定。
2.根据权利I要求，所述天线为失调馈送缝隙天线，其特征是可以通过改变RTD距离缝隙天线中心的偏移量S，来实现不同频段太赫兹波的发射要求，该缝隙天线可以是波导缝隙天线和平面缝隙天线。
3.根据权利I要求，所述天线在缝隙两端形成MIM反射器，其特征是在缝隙天线两端的左右电极之间插入二氧化硅，高频电磁波在两个M頂反射器之间形成驻波，该反射器中的二氧化硅可以换成硅等绝缘介质。
4.根据权利I的要求，所述失调馈送缝隙天线可以分为长缝天线和短缝天线，并且主要由短缝天线决定整个缝隙天线的振荡频率。
【文档编号】H01Q5/10GK103560327SQ201310566339
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2013年11月11日 优先权日:2013年11月11日
【发明者】李建雄, 李运祥, 陈晓宇, 蒋昊林 申请人:天津工业大学