一种太赫兹片上嵌入多路耦合器的功率合成天线的制作方法

文档序号:12276087阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种太赫兹片上嵌入多路耦合器的功率合成天线,其特征在于,自底向上依次包括地平面、耦合线圈、等长交叉双环天线;

该功率合成天线使用标准CMOS工艺,该工艺包含至少四层金属;地平面使用最底层金属Metal1;耦合线圈使用第二层金属Metal2;等长交叉的双环天线的结构使用最顶层金属层Metal4,受到加工工艺的限制,连接部分需要使用到第三层金属层Metal3,并且使用过孔进行连接;

所述地平面上开有环形的地平面开槽(7),地平面开槽(7)将地平面分割成地平面A(6)和圆形的地平面B(8),圆形的地平面B(8)位于环形的地平面开槽(7)的中心;地平面A(6)在环绕地平面开槽(7)的一周,均匀分布伸入地平面开槽(7)内部的凸起A(33)、凸起B(34)、凸起C(35)和凸起D(36),上述凸起用于信号注入端接地,在天线和地平面A(6)之间形成回路;地平面B(8)用于耦合线圈接地面使用;

所述耦合线圈为带有缺口的环形线圈,缺口处引出两条线接外部工作电路,用于进行四路差分信号输出;所述耦合线圈包括耦合线圈A(13)、耦合线圈B(14)、耦合线圈C(15)和耦合线圈D(16);耦合线圈按照相差物理角度90度、和伸入地平面开槽(7)的凸起相差45度分布在等长交叉双环天线的一周,且位于等长交叉双环天线下方;所述耦合线圈A(13)的接地线通过过孔A(9)连接地平面B(8);耦合线圈B(14)的接地线通过过孔B(10)连接地平面B(8);耦合线圈C(15)的接地线通过过孔C(11)连接地平面B(8);耦合线圈D(16)的接地线通过过孔D(12)连接地平面B(8);

所述等长交叉双环天线包括相互交叉的环A(23)和环B(24);环A(23)和环B(24)的主体部分位于金属层Metal4,环A(23)和环B(24)的交叉处呈180度分布,由于受到工艺的限制,该交叉处分别设有辅助连接A(17)和辅助连接B(18),且辅助连接A(17)和辅助连接B(18)均位于金属层Metal3,其中辅助连接B(18)通过过孔G(21)和过孔H(22)同环A(23)的主体部分相连;辅助连接A(17)通过过孔E(19)和过孔F(20)同环B(24)的主体部分相连;环A和环B的周长相等,为基波信号的波长。

2.根据权利要求1所述的太赫兹片上嵌入多路耦合器的功率合成天线,其特征在于,

所述凸起A(33)上设有信号注入正极性端A(25)、信号注入负极性端A(29),且信号注入正极性端A(25)接环A(23),用于注入相位为270度的基波信号;信号注入负极性端A(29)接环B(24),用于注入信号为90度的基波信号,信号注入正极性端A(25)和信号注入负极性端A(29)形成一对差分信号注入端口;

所述凸起B(34)上设有信号注入正极性端B(26)、信号注入负极性端B(30),且信号注入正极性端B(26)接环A(23),用于注入相位为0度的基波信号;信号注入负极性端B(30)接环B(24),用于注入信号为180度的基波信号,信号注入正极性端B(26)和信号注入负极性端B(30)形成一对差分信号注入端口;

所述凸起C(35)上设有信号注入正极性端C(27)、信号注入负极性端C(31),且信号注入正极性端C(27)接环A(23),用于注入相位为90度的基波信号;信号注入负极性端C(31)接环B(24),用于注入信号为270度的基波信号,信号注入正极性端C(27)和信号注入负极性端C(31)形成一对差分信号注入端口;

所述凸起D(36)上设有信号注入正极性端D(28)、信号注入负极性端D(32),且信号注入正极性端D(28)接环A(23),用于注入相位为180度的基波信号;信号注入负极性端D(32)接环B(24),用于注入信号为0度的基波信号,信号注入正极性端D(28)和信号注入负极性端D(32)形成一对差分信号注入端口。

3.根据权利要求1所述的太赫兹片上嵌入多路耦合器的功率合成天线,其特征在于,所述耦合线圈A(13)、耦合线圈B(14)、耦合线圈C(15)和耦合线圈D(16)的长度均为二次谐波波长的二分之一。

4.根据权利要求1所述的太赫兹片上嵌入多路耦合器的功率合成天线,其特征在于,

所述过孔A(9)、过孔B(10)、过孔C(11)和过孔D(12)的高度相等,且高度由过孔连接的金属层Metal1和Metal2之间的距离决定,材料为铜;

所述过孔E(19)、过孔F(20)、过孔G(21)和过孔H(22)的高度相等,且高度由过孔连接的辅助连接A(17)、辅助连接B(18)到环A(23)、环B(24)之间的距离决定,材料为铜。

5.根据权利要求1所述的太赫兹片上嵌入多路耦合器的功率合成天线,其特征在于,

所述用于连接耦合线圈A(13)的接地线和地平面B(8)的过孔A(9)的直径为耦合线圈A(13)的接地线的宽度;

所述用于连接耦合线圈B(14)的接地线和地平面B(8)的过孔B(10)的直径为耦合线圈B(14)的接地线的宽度;

所述用于连接耦合线圈C(15)的接地线和地平面B(8)的过孔C(11)的直径为耦合线圈C(15)的接地线的宽度;

所述用于连接耦合线圈D(16)的接地线和地平面B(8)的过孔D(12)的直径为耦合线圈D(16)的接地线的宽度;

所述用于连接辅助连接A(17)和环B(24)的过孔E(19)、过孔F(20)的直径为环B(24)的宽度;

所述用于连接辅助连接B(18)和环A(23)的过孔G(21)、过孔H(22)的直径为环A(23)的宽度。

6.根据权利要求1所述的太赫兹片上嵌入多路耦合器的功率合成天线,其特征在于,辅助连接A(17)的长度为环B(24)跨接距离、过孔E(19)的直径、过孔F(20)的直径三者之和;辅助连接B(18)的长度为环A(23)跨接距离、过孔G(21)的直径、过孔H(22)的直径三者之和。

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