[发明专利]一种基于共振隧穿机制的失调馈送缝隙天线

说明书

技术领域

本发明涉及天线技术和太赫兹技术，特别涉及失调馈送缝隙天线技术。

背景技术

太赫兹(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作为THz发生器，并与天线有效结合而形成的太赫兹振荡器的研究，国内还是一片空白。

发明内容

为了实现以共振隧穿二极管作为激励器件，以天线作为电磁波发射器件，结合在一起构成的太赫兹振荡器，本发明实施提供了一种失调馈送缝隙天线，所述技术方案如下：

集成RTD的失调馈送缝隙天线系统，包括：RTD，失调馈送缝隙天线，MIM(金属-绝缘介质-金属)反射器。

整个天线设计和RTD的结合以半掺杂的Si-lnP作为基质，其中缝隙天线的左右电极和热沉分别由Au／Pd／Ti金属构成；RTD的上电极通过热沉与缝隙天线的左电极相连；RTD的下电极与缝隙天线的右电极相连；缝隙天线末端的左右电极之间插入二氧化硅，防止二者相互接触，同时在缝隙天线两端形成MIM(金属-绝缘介质-金属)反射器，这样高频电磁波就在两个MIM反射器之间形成驻波；RTD距离缝隙天线中心有一定的偏移量S，通过改变偏移量S，可以满足RTD在不同频段的振荡，实现RTD与缝隙天线结合后满足发射不同频段的太赫兹波的要求。

所述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；左电极通过热沉与RTD的上电极相连，右电极与RTD的下电极相连；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，这样在缝隙天线两端形成了MIM反射器，高频电磁波在两个MIM反射器之间形成驻波。

所述天线为失调馈送缝隙天线，其特征是可以通过改变RTD距离缝隙天线中心的偏移量S，来实现不同频段太赫兹波的发射要求。

所述缝隙天线由于被热沉分割可以等效为长缝天线和短缝天线，且二者具有不同的振荡频率，而整个缝隙天线的频率主要由短缝天线决定。

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是本发明实施例提供的结构示意图。

图2是本发明的失调馈送缝隙天线设计实例。

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。

为了实现以共振隧穿二极管作为激励器件，以天线作为电磁波发射器件结合在一起构成的太赫兹振荡器，本发明实施提供了一种失调馈送缝隙天线，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，并与天线有效结合而形成的太赫兹振荡器的研究，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天线，实现了RTD与该缝隙天线的有效结合而形成的太赫兹振荡器。

图1是本发明实施例提供的结构示意图。参照图1，失调馈送缝隙天线可以分为长缝天线和短缝天线，二者具有不同的振荡频率，长缝天线决定了天线的低频部分，短缝天线决定了天线的高频部分，这样整个缝隙天线的频率主要是由短缝天线来决定。通过调整RTD偏离缝隙天线中心的偏移量S，可以满足RTD在不同频段的振荡，实现RTD与缝隙天线结合后满足不同频段的太赫兹波的要求。