[发明专利]一种应用于毫米波频段的L形宽带宽波束圆极化片上天线

说明书

本发明属于无线通信技术领域，提供一种基于CMOS工艺的应用于毫米波频段的L形宽带宽波束圆极化片上天线，用以解决电磁波传输中的散射问题。本发明包括从下往上依次层叠的接地层1、硅衬底层2、二氧化硅层3及钝化层4，二氧化硅层中设置由分形天线变形形成的L形天线5。本发明中，片上天线能够与CMOS芯片集成，去除了芯片间互连线的影响，使得天线结构更加简单，大大降低制造精度及可靠性的需求，减小了集成的成本，简化了芯片间信号传输的匹配问题，同时极大的节省了系统占用的面积；同时，该片上天线具有宽带宽特性，适用于多个频段的信号传输；并且具有圆极化特性，能够减少极化失配的影响，且在接受信号时去除散射波的影响，消除了多径干扰。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，涉及毫米波集成电路和片上天线技术，特别涉及一种基于CMOS工艺的应用于毫米波频段的L形宽带宽波束圆极化片上天线。

背景技术

随着无线通信技术的迅速发展以及智能终端的大范围普及，低频段的资源被大量使用，这使得无线通信系统分配的频谱资源变得日益拥挤，系统容量变得日益匮乏，为了解决系统容量匮乏以及频谱资源短缺问题，研究者们将目光转向了更加广阔的毫米波段。作为收发射频信号的无源器件，天线是通信系统的核心，如何增加天线的频谱数据传输量是毫米波通信发展的重大挑战。57～64GHz是目前最热门的毫米波频段之一，适用于高带宽短距离无线通信系统；这样的高频下天线的尺寸较小，极为适合与芯片集成在一起，而CMOS工艺提供了这样一个集成的平台。目前将天线与芯片集成在一起的技术分为片上天线与封装天线两种，与封装天线相比，片上天线直接放置在芯片上，去除了芯片间互连线的影响，使得结构变得简单，降低了制造精度可靠性的需求，减小了集成的成本。

圆极化电磁波的电场强度矢量随时间变化，传输轨迹在传输方向法平面投影为圆形。圆极化天线可以接受任意极化的电磁波，减少极化失配的影响；同时圆极化波具有旋向正交性，在遇到障碍物后散射形成的波的旋向相反，这样就使得直射波与散射波区分开来，在接受天线处就可以只接受直射波，消除了多径干扰。圆极化天线由于它良好的性能，被广泛用于雷达系统，空间和卫星通信和无线应用等方面。

基于此，本发明提供一种基于CMOS工艺的应用于毫米波频段的L形宽带宽波束圆极化片上天线。

发明内容

本发明的目的在于针对毫米波频段和片上天线设计，解决电磁波传输中的散射问题，提出了一种基于CMOS工艺的应用于毫米波频段的L形宽带宽波束圆极化片上天线，用以接受不同极化的电磁波，减少极化失配影响。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种应用于毫米波频段的L形宽带宽波束圆极化片上天线，包括从下往上依次层叠的接地层1、硅衬底层2、二氧化硅层3及钝化层4；其特征在于，所述二氧化硅层中设置有L形天线5，所述L形天线5包括：L形辐射贴片6、馈线7以及GSG焊盘8，所述L型辐射贴片6通过馈线7连接到GSG焊盘8的信号端；

所述L型辐射贴片6由分形天线切角形成，所述分形天线由共顶点设置的第五等腰三角形贴片6-5、第四等腰三角形贴片6-4、第二等腰三角形贴片6-2、第一等腰三角形贴片6-1与第三等腰三角形贴片6-3沿顺时针方向依次拼接构成，每个等腰三角形贴片的顶角均为72°，第五、第四、第三、第二等腰三角形贴片的腰长分别为第一等腰三角形贴片的腰长的5、4、3、2倍，所述馈线连接于第五等腰三角形贴片的底边上、且位于中点；

所述切角为L形切角，所述L型切角的长边与馈线的上边缘重合；所述L型切角的短边垂直于馈线，且位于第四等腰三角形贴片6-4邻接第五等腰三角形贴片6-5一侧的底角与第二等腰三角形贴片6-2邻接第四等腰三角形贴片6-4一侧的底角之间。

进一步的，所述馈线7呈直线，其宽度与GSG焊盘的信号端口的宽度相同。

进一步的，所述GSG焊盘8的两个接地端口还分别设置有矩形金属填充结构9。

本发明的有益效果在于：