[实用新型]一种蘑菇型人工磁导体结构及偶极子天线和单端电感

说明书

技术领域

本实用新型涉及人工磁导体，特别涉及一种蘑菇型人工磁导体结构及其所构成的偶极子天线和单端电感。

背景技术

片上天线与片上螺旋电感等是组成射频集成电路的重要无源元件，广泛地应用于低噪声放大器、功率放大器、混频器等电路模块中。

采用CMOS工艺实现的集成电路能够大大降低成本。但CMOS工艺以硅材料为衬底，具有较高的介电常数和电导率，高介电常数使片上天线辐射的大部分电磁能量以表面波的形式存在于硅衬底中，而硅衬底高电导率使得存在于表面波的电磁能量大部分以热的形式耗散，从而导致CMOS工艺片上天线辐射效率低。

片上螺旋电感由于电流路径为螺旋状，在高频下会感应出漩涡电流，由于硅衬底的电导率偏高，漩涡电流通过硅衬底而传导，导致片上螺旋电感的品质因数降低。

实用新型内容

为克服上述现有技术的缺陷与不足，本实用新型提供一种蘑菇型人工磁导体结构及偶极子天线和单端电感。

本实用新型的方案是：

一种蘑菇型人工磁导体结构，包括两条呈十字型交叉、长度相等的中心金属条，两条中心金属条的交叉处通过金属过孔接地，每条中心金属条上还带有若干一端与其所接触的中心金属条垂直的垂直金属条，所述垂直金属条的长度是中心金属条的一半，每条中心金属条上的垂直金属条数量相等，且呈中心对称分布。

优选的，位于两条中心金属条的十字型右上与左下部分的垂直金属条为横向金属条，位于两条中心金属条的十字型左上与右下部分的垂直金属条为纵向金属条。

优选的，位于两条中心金属条的十字型右上与左下部分的垂直金属条为纵向金属条，位于两条中心金属条的十字型左上与右下部分的垂直金属条为横向金属条。

优选的，所述蘑菇型人工磁导体结构为CMOS工艺结构第一层或其他非顶层金属构成。

优选的，所述中心金属条和垂直金属条的宽度为1.8-2.2微米，垂直金属条之间的间隙与中心金属条的宽度相等，中心金属条的长度为81-99微米。

一种加载了蘑菇型人工磁导体结构的偶极子天线，所述偶极子天线由CMOS工艺结构的顶层金属构成，分为两个单臂，两个单臂的中心处为馈点，所述CMOS工艺结构的第一层金属为由4×10个权利要求1-5任意一项所述的蘑菇型人工磁导体结构。

优选的，所述偶极子天线单臂长为438.5-536.5微米，宽为11-14微米。

一种加载了蘑菇型人工磁导体结构的单端电感，所述单端电感包括由CMOS工艺结构的顶层金属构成的螺旋电感线，和由次顶层金属构成的金属过线，所述CMOS工艺结构的第一层金属为3×3个权利要求1-5任意一项所述的蘑菇型人工磁导体结构，所述蘑菇型人工磁导体结构位于螺旋电感线的正下方。

优选的，所述螺旋电感线的外径为252-308微米，螺旋电感线与过线宽为9-11微米，螺旋电感线的间距为0.8-1.2微米。

本实用新型的有益效果：

(1)本实用新型提出的一种蘑菇型人工磁导体结构，该结构能够与CMOS工艺兼容，在片上天线与硅衬底间起到电隔离的作用，并在特定频段内具有抑制表面波的特性，进而提高片上天线辐射效率；

(2)本实用新型提出的蘑菇型人工磁导体结构不仅能够提高片上天线辐射效率，而且能够隔离片上螺旋无源元件的漩涡电流，提高片上螺旋无源元件的品质因数。

附图说明

图1为本实用新型提出的蘑菇型人工磁导体单元结构图；

图2为加载本实用新型人工磁导体结构的偶极子天线版图结构；

图3为传统单端电感版图结构；

图4为加载本实用新型人工磁导体结构的单端电感版图结构；

图5为本实用新型所述具体实施方式的蘑菇型人工磁导体结构的反射相频特性曲线；

图6为本实用新型实施例的蘑菇型人工磁导体结构的反射幅频特性曲线；

图7为传统单端电感与加载本实用新型人工磁导体结构的单端电感的品质因数比较图；

图8为传统单端电感与加载本实用新型人工磁导体结构的单端电感的电感值比较图。

具体实施方式