一種基于共振隧穿機(jī)制的雙縫隙天線的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于共振隧穿機(jī)制的雙縫隙天線，屬于天線領(lǐng)域。本發(fā)明包括雙縫隙天線，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；雙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的上電極通過熱沉與雙縫隙天線的左電極相連；所述RTD的下電極與雙縫隙天線的右電極相連。本發(fā)明可以通過改變RTD在縫隙1的位置來發(fā)射不同頻段的THz波，同時(shí)提高了天線的輻射效率，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。
【專利說明】一種基于共振隧穿機(jī)制的雙縫隙天線【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)，特別涉及雙縫隙天線技術(shù)?！颈尘凹夹g(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)于以共振隧穿二極管作為THz發(fā)生器，并與天線有效結(jié)合來形成THz振蕩器的研究，國(guó)內(nèi)還是一片空白。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了實(shí)現(xiàn)以共振隧穿二極管作為激勵(lì)器件，以天線作為電磁波發(fā)射器件，結(jié)合在一起構(gòu)成的太赫茲振蕩器，本發(fā)明實(shí)施提供了一種雙縫隙天線，所述技術(shù)方案如下:
[0007]集成RTD的雙縫隙天線包括:雙縫隙天線，RTD0
[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)，其中雙縫隙天線的左右電極和熱沉分別由Au/Pd/Ti金屬構(gòu)成；RTD的上電極通過熱沉與雙縫隙天線的左電極相連；RTD的下電極與雙縫隙天線的右電極相連；左右電極之間插入二氧化硅，防止二者相互接觸，同時(shí)在縫隙I和縫隙2末端形成MIM(金屬-絕緣介質(zhì)-金屬)反射器；縫隙I和縫隙2的寬度不同，高頻電磁波在縫隙I和縫隙2之間形成駐波。
[0009]所述雙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；縫隙2可以換成其它形式的縫隙，例如T形縫隙、H形縫隙等。
【專利附圖】

【附圖說明】:
[0010]為了更清楚地說明發(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)明的雙縫隙天線設(shè)計(jì)實(shí)例?！揪唧w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)以共振隧穿二極管作為激勵(lì)器件，以天線作為電磁波發(fā)射器件結(jié)合形成的THz振蕩器，本發(fā)明實(shí)施提供了一種雙縫隙天線，詳見下文描述:
[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)于以共振隧穿二極管作為THz發(fā)生器，并與天線有效結(jié)合而形成的THz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，提出了一種雙縫隙天線，實(shí)現(xiàn)了 RTD與該雙縫隙天線有效結(jié)合形成的THz振蕩器。
[0015]圖1是本發(fā)明的雙縫隙天線設(shè)計(jì)實(shí)例。參照?qǐng)D1，其包括:雙縫隙天線、MM反射器，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*1000um，左右電極及熱沉可以全部由Au代替?？p隙I的長(zhǎng)度為lOOum，寬度為4um ；縫隙2的長(zhǎng)度為120um，寬度為2um。該THz振蕩器的振蕩頻率為300GHz?？梢哉{(diào)整縫隙I的長(zhǎng)度、RTD在縫隙I的位置寸以及縫隙2的尺寸，來滿足不同頻段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的阻抗匹配，提高輻射效率，可以改變整個(gè)雙縫隙天線的尺寸，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，為了提高天線的輻射效率，縫隙2可以換成其它形式的縫隙，例如T型縫隙、H型縫隙等，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)制的雙縫隙天線，該天線可以滿足發(fā)射不同頻段的THz波同時(shí)提高了天線的輻射效率。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)制的雙縫隙天線，該系統(tǒng)包括:雙縫隙天線、共振隧穿二極管(RTD)，其特征是: 所述RTD的上電極通過熱沉與雙縫隙天線的左電極相連；所述RTD的下電極與雙縫隙天線的右電極相連；左右電極之間插入二氧化硅，防止二者相互接觸，同時(shí)在縫隙I和縫隙2末端形成MIM(金屬-絕緣介質(zhì)-金屬)反射器；縫隙I和縫隙2的寬度不同，同時(shí)由于兩個(gè)MIM反射器的作用，這樣高頻電磁波在縫隙I和縫隙2之間形成駐波；通過調(diào)節(jié)RTD在縫隙I的位置，可以實(shí)現(xiàn)RTD與雙縫隙天線結(jié)合后滿足發(fā)射不同頻段太赫茲波的要求。
2.根據(jù)權(quán)利I要求，所述天線為雙縫隙天線，其特征是可以通過調(diào)整RTD在縫隙I的位置，來滿足發(fā)射不同頻段太赫茲波的要求，通過縫隙2來提高天線的輻射效率，縫隙2可以換成其它形式的縫隙，例如T型縫隙、H型縫隙等。
3.根據(jù)權(quán)利I要求，所述天線在兩個(gè)縫隙末端形成MIM反射器，并且縫隙I和縫隙2的寬度不同，高頻電磁波在縫隙I和縫隙2之間形成駐波。
【文檔編號(hào)】H01Q5/10GK103594821SQ201310631873
【公開日】2014年2月19日 申請(qǐng)日期:2013年11月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月27日
【發(fā)明者】李建雄, 李運(yùn)祥, 袁文東, 陳曉宇, 劉崇, 宋山林 申請(qǐng)人:天津工業(yè)大學(xué)