[发明专利]一种基于硅通孔的三维结构差分片上天线

摘要

本发明公开了一种基于硅通孔的三维结构差分片上天线，包括：高阻硅基板（1）、顶层二氧化硅层（2）、底层二氧化硅层（3）和金属地板（4），还包括：硅通孔（5）、差分馈线（6）、顶层金属条带（7）、底层金属条带（8）和终端短路匹配线（9）。工作时，差分射频信号通过差分馈线（6）一端的信号硅通孔（5）进入与差分馈线（6）另一端连接的顶层金属条带（7），顶层金属条带（7）与底层金属条带（8）通过硅通孔（5）连接构成双层金属条带，射频信号通过双层金属条带向外辐射。本发明实现了基于硅通孔的片上天线三维化和小型化，满足天线与芯片互联时差分馈电的需求，适用于微系统天线与功能芯片的三维堆叠高度集成应用。

主权项

1.一种基于硅通孔的三维结构差分片上天线，包括：高阻硅基板(1)、顶层二氧化硅层(2)、底层二氧化硅层(3)和金属地板(4)，其特征在于还包括：硅通孔(5)、差分馈线(6)、顶层金属条带(7)、底层金属条带(8)和终端短路匹配线(9)；基于硅通孔的三维结构差分片上天线的金属地板(4)为矩形结构，置于整个片上天线的最底层；底层二氧化硅层(3)、高阻硅基板(1)和顶层二氧化硅层(2)均为矩形且尺寸大于金属地板(4)，三者依次堆叠在金属地板(4)上；顶层金属条带(7)置于顶层二氧化硅的上方，位于整个片上天线的最顶层；底层金属条带(8)与金属地板(4)位于同层，并围绕在金属地板(4)周围，顶层金属条带(7)与底层金属条带(8)通过硅通孔(5)连接；差分馈线(6)为两根尺寸相同的金属条带，差分馈线(6)与顶层金属条带(7)同层，每个差分馈线(6)的一端与信号硅通孔(5)连接，另一端与顶层金属条带(7)连接；终端短路匹配线(9)与顶层金属条带(7)同层，终端短路匹配线(9)的一端与接地硅通孔(5)连接，另一端与顶层金属条带(7)连接；工作时，差分射频信号通过差分馈线(6)一端的信号硅通孔(5)进入与差分馈线(6)另一端连接的顶层金属条带(7)，顶层金属条带(7)与底层金属条带(8)通过硅通孔(5)连接构成双层金属条带，射频信号通过双层金属条带向外辐射；高阻硅基板(1)、顶层二氧化硅层(2)和底层二氧化硅层(3)为天线的介质载体，金属地板(4)隔绝天线下方器件对天线性能的影响，通过调节终端短路匹配线(9)的长度使天线工作在端口匹配状态，获得良好的辐射性能；差分片上天线的体积为0.064λ₀×0.04λ₀×0.003λ₀，λ₀为天线在空气介质中工作时对应的电磁波波长。