一种基于共振隧穿机制的双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双缝隙天线，属于天线领域。本发明包括双缝隙天线，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(THz)波；双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双缝隙天线的左电极相连；所述RTD的下电极与双缝隙天线的右电极相连。本发明可以通过改变RTD在缝隙1的位置来发射不同频段的THz波，同时提高了天线的辐射效率，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双缝隙天线【技术领域】
[0001]本发明涉及天线技术和太赫兹技术，特别涉及双缝隙天线技术。【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，并与天线有效结合来形成THz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双缝隙天线，所述技术方案如下:
[0007]集成RTD的双缝隙天线包括:双缝隙天线，RTD0
[0008]整个天线设计和RTD的结合以半掺杂的S1-1nP作为基质，其中双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双缝隙天线的左电极相连；RTD的下电极与双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I和缝隙2末端形成MIM(金属-绝缘介质-金属)反射器；缝隙I和缝隙2的宽度不同，高频电磁波在缝隙I和缝隙2之间形成驻波。
[0009]所述双缝隙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；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；缝隙2可以换成其它形式的缝隙，例如T形缝隙、H形缝隙等。
【专利附图】
【附图说明】:
[0010]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。
[0011]图1是本发明的双缝隙天线设计实例。【具体实施方式】:
[0012]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。
[0013]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形成的THz振荡器，本发明实施提供了一种双缝隙天线，详见下文描述:
[0014]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THz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，提出了一种双缝隙天线，实现了 RTD与该双缝隙天线有效结合形成的THz振荡器。
[0015]图1是本发明的双缝隙天线设计实例。参照图1，其包括:双缝隙天线、MM反射器，半掺杂的S1-1nP基质。半掺杂的S1-1nP基质的厚度为200um，整个天线的面积为500um*1000um，左右电极及热沉可以全部由Au代替。缝隙I的长度为lOOum，宽度为4um ；缝隙2的长度为120um，宽度为2um。该THz振荡器的振荡频率为300GHz。可以调整缝隙I的长度、RTD在缝隙I的位置寸以及缝隙2的尺寸，来满足不同频段THz频段的要求，同时实现RTD与天线结合后满足最大的辐射效率。
[0016]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，可以改变整个双缝隙天线的尺寸，具体实现时，本发明实施例对此不作限制。
[0017]进一步地，为了提高天线的辐射效率，缝隙2可以换成其它形式的缝隙，例如T型缝隙、H型缝隙等，具体实现时，本发明实施例对此不作限制。
[0018]综上所述，本发明实施例提供了一种基于共振隧穿机制的双缝隙天线，该天线可以满足发射不同频段的THz波同时提高了天线的辐射效率。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。
[0019]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。
[0020]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双缝隙天线，该系统包括:双缝隙天线、共振隧穿二极管(RTD)，其特征是: 所述RTD的上电极通过热沉与双缝隙天线的左电极相连；所述RTD的下电极与双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I和缝隙2末端形成MIM(金属-绝缘介质-金属)反射器；缝隙I和缝隙2的宽度不同，同时由于两个MIM反射器的作用，这样高频电磁波在缝隙I和缝隙2之间形成驻波；通过调节RTD在缝隙I的位置，可以实现RTD与双缝隙天线结合后满足发射不同频段太赫兹波的要求。
2.根据权利I要求，所述天线为双缝隙天线，其特征是可以通过调整RTD在缝隙I的位置，来满足发射不同频段太赫兹波的要求，通过缝隙2来提高天线的辐射效率，缝隙2可以换成其它形式的缝隙，例如T型缝隙、H型缝隙等。
3.根据权利I要求，所述天线在两个缝隙末端形成MIM反射器，并且缝隙I和缝隙2的宽度不同，高频电磁波在缝隙I和缝隙2之间形成驻波。
【文档编号】H01Q5/10GK103594821SQ201310631873
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年11月27日 优先权日:2013年11月27日
【发明者】李建雄, 李运祥, 袁文东, 陈晓宇, 刘崇, 宋山林 申请人:天津工业大学