[发明专利]一种基于共振隧穿机制的失调馈送缝隙阵列天线

说明书

技术领域

本发明涉及天线技术和太赫兹(THz)技术，特别涉及失调馈送缝隙阵列天线技术。

背景技术

THz波是指频率在0.1THz到10THz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。

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。

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：

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(RTD)作为THz发生器，与天线有效结合后形成的THz振荡器并实现其较大输出功率的研究，国内还是一片空白。

发明内容

为了提高共振隧穿二极管与天线结合后形成的THz振荡器的输出功率，本发明实施提供了一种失调馈送缝隙阵列天线，所述技术方案如下：

集成RTD的失调馈送缝隙阵列天线包括：两个失调馈送缝隙天线、两个共振隧穿二极管(RTD)以及在右电极上开T型缝隙起到耦合作用的MIM反射器。

整个天线设计和RTD的结合以半掺杂的Si-InP作为基质，其中失调馈送缝隙阵列天线的左右电极和热沉分别由Au/Pd/Ti金属构成；RTD1和RTD2的上电极通过热沉分别与失调缝隙天线1和失调馈送缝隙天线2的左电极相连；RTD1和RTD2的下电极分别与失调馈送缝隙天线1和失调馈送缝隙天线2的右电极相连；左右电极之间插入二氧化硅，形成MIM(金属-绝缘介质-金属)反射器；两个失调馈送缝隙天线之间引入一个MIM反射器，同时在MIM反射器的右电极开了一个T型缝隙，T型缝隙起到耦合作用；RTD1和RTD2与对应的失调馈送缝隙天线1和失调馈送缝隙天线2结合后形成两个THz振荡器，二者要同时振荡并且频率相同，这样振荡阵列可以产生一个较大的输出功率。

所述失调馈送缝隙阵列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；两失调馈送缝隙天线之间的T型缝隙可以由H型缝隙或П型缝隙代替；可以增加失调馈送缝隙天线的单元数，变成其它形式的阵列，例如一维线阵，二维面阵。

附图说明：

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。

图1是本发明的失调馈送缝隙阵列天线设计实例。

图2是本发明的T型缝隙设计实例。

具体实施方式：

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。

为了提高共振隧穿二极管与天线结合后形成的THz振荡器的输出功率，本发明实施提供了一种失调馈送缝隙阵列天线，详见下文描述：

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，与天线有效结合后形成的THz振荡器并实现其较大输出功率的研究，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阵列天线，可以大幅度提高THz振荡器输出功率。