[发明专利]一种片上天线及天线阵

说明书

本发明公开一种片上天线及天线阵，包括天线基板、设置所述天线基板上表面的贴片天线单元及设置于所述天线基板下表面的CMOS单元，所述CMOS单元包括准同轴馈电结构和共面波导馈电结构，所述贴片天线单元设置有馈电探针，所述准同轴馈电结构与所述馈电探针连接，所述共面波导馈电结构与所述准同轴馈电结构连接；本发明所述片上天线的结构在当前加工、工艺条件下具备好的工程实现性；且采用准同轴馈电结构和共面波导馈电结构，使得所述片上天线具备高的馈电效率，同时使天线具备多通道馈电能力以及耦合校正功能。

技术领域

本发明涉及天线技术领域，具体涉及一种片上天线及天线阵。

背景技术

随着毫米波技术的发展，毫米波天线、雷达应用越来越多。随着加工和制备工艺的提高，产品的集成度更高、体积更小。片上天线是在晶圆、集成电路、芯片上设计的天线，具有集成度高、结构紧凑、精细的特点，突破了传统天线和有源电路、组件独立设计再集成的模式。而针对CMOS(Complementary Metal OxideSemiconductor互补金属氧化物半导体)结构，为多层金属和氧化物交替堆叠的层状结构，一般附着在硅、锗、砷化镓等基底上。传统的毫米波天线尺寸参数为毫米级，CMOS结构尺寸及维度为微米级，片上天线的结构需将天线单元和CMOS结构二者直接互连，采用常规设置时，天线单元和CMOS结构在尺寸维度上会出现数量级的差异，天线单元和CMOS结构之间结构设置困难。

鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本发明。

发明内容

为解决上述技术缺陷，本发明采用的技术方案在于，提供一种片上天线，包括天线基板、设置所述天线基板上表面的贴片天线单元及设置于所述天线基板下表面的CMOS单元，所述CMOS单元包括准同轴馈电结构和共面波导馈电结构，所述贴片天线单元设置有馈电探针，所述准同轴馈电结构与所述馈电探针连接，所述共面波导馈电结构与所述准同轴馈电结构连接。

较佳的，所述天线基板上表面设置所述贴片天线单元，在所述天线基板下设置圆环形馈电通道，所述圆环形馈电通道内侧设置有探针金属贴片，所述探针金属柱与所述探针金属贴片上表面连接，所述圆环形馈电通道的外侧覆铜部作为天线反射地。

较佳的，所述贴片天线单元设置为金属膜，所述贴片天线单元包括三个平行设置的贴片单体，所述馈电探针连接在位于中间位置的所述贴片单体上。

较佳的，所述馈电探针包括若干垂直集束分布的探针金属柱，在所述天线基板内的相邻介质层之间均设置有探针金属贴片，所述探针金属贴片对应所述探针金属柱设置，所述探针金属贴片与相邻所述介质层上的所述探针金属柱均连接。

较佳的，所述准同轴馈电结构包括馈电金属柱和在所述馈电金属柱外围环形分布的围栏金属柱；所述馈电金属柱垂直集束分布构成所述准同轴馈电结构的正极，所述围栏金属柱构成所述准同轴馈电结构的地，所述准同轴馈电结构的正极与所述馈电探针互连。

较佳的，垂直集束分布的所述馈电金属柱位于所述CMOS单元的氧化物层，所述馈电金属贴片位于所述CMOS单元的金属层，所述馈电金属贴片与相邻所述氧化物层中的所述馈电金属柱均连接，所述CMOS单元的各所述金属层均设置有CMOS馈电通道，所述CMOS馈电通道内部为所述馈电金属贴片，所述CMOS馈电通道外侧的金属层部分作为馈电地。

较佳的，在一所述金属层设置有共面波导馈电通道，所述共面波导馈电结构的长条形馈电线设置在所述共面波导馈电通道内，所述共面波导馈电通道宽度大于所述馈电线宽度，使所述长条形馈电线两侧设置有非金属区，所述馈电线从所述金属层所在的所述准同轴馈电结构的正极引出形成馈电接口。

较佳的，所述共面波导馈电通道设置有第一金属地层和第二金属地层，所述第一金属地层和所述第二金属地层分别设置于所述共面波导馈电通道的上方和下方，所述第一金属地层和所述第二金属地层的长度不同。