[发明专利]一种体声波磁电阵列天线及制备方法

说明书

本发明公开了一种体声波磁电阵列天线，包括安装于硅基上的N个阵元，阵元均为同一结构的体声波磁电天线；体声波磁电天线由空腔型体声波谐振器和磁致伸缩薄膜复合组成；空腔型体声波谐振器包括从下到上堆叠组合的硅基底、隔离层、空气腔、种子层、下电极层、压电层和上电极层；磁致伸缩薄膜制作成磁致伸缩层并置于上电极层上；阵元均为等幅同相馈电且馈电方式为交流电压馈电，阵列类型为直线阵或平面阵；本发明提供的体声波磁电阵列天线及制备方法，在同一个硅片上同时制备出的多个体声波磁电天线进行组阵，实现增强天线的方向性、提高天线的辐射增益和使之更适用于无线通信中的应用场合的目的。

技术领域

本发明涉及天线领域，特别涉及一种体声波磁电阵列天线及制备方法。

背景技术

在射频前端器件中，天线作为与外界信息交换的窗口具有越来越重要的作用。目前的天线市场中主要以基于电流传导工作原理的电小天线为主导，但由于其通过电磁谐振向外场辐射电磁波，因此其尺寸通常较大，难以实现小型化，同时由于电流的镜像作用还有阻抗匹配困难、辐射效率低等缺点。体声波磁电天线利用声谐振向外场辐射电磁波，由于声波的波长远小于电磁波波长，其器件尺寸可以实现大幅微缩。同时其工作过程中不涉及电流传导，从根本上解决了电小天线阻抗匹配困难和辐射效率过低的问题。体声波磁电天线由压电层和磁致伸缩层交叉复合构成。

但是，由于体声波磁电天线的尺寸通常在微米量级，辐射区面积较小，单个体声波磁电天线的增益较低、方向性差。这就导致了体声波磁电天线在射频系统中应用时，低的辐射增益限制其应用范围。现有的技术方案采取采用在单个体声波磁电天线上制备多层磁致伸缩层 (辐射层)来提高辐射增益。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的体声波磁电阵列天线及其制备方法，在同一个硅片上同时制备出的多个体声波磁电天线进行组阵，实现增强天线的方向性、提高天线的辐射增益和使之更适用于无线通信中的应用场合的目的。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

第一方面，本发明提供了一种体声波磁电阵列天线，包括安装于硅基上的N个阵元，阵元均为同一结构的体声波磁电天线；体声波磁电天线由空腔型体声波谐振器和磁致伸缩薄膜复合组成；空腔型体声波谐振器包括从下到上堆叠组合的硅基底、隔离层、空气腔、种子层、下电极层、压电层和上电极层；磁致伸缩薄膜制作成磁致伸缩层并置于上电极层上。

本发明的有益效果为：

本发明中的体声波磁电阵列天线通过对在同一个硅片上同时制备出的多个体声波磁电天线进行组阵的方法，可以实现增强天线的方向性、提高天线的辐射增益，克服了由于单个阵元辐射区面积小造成的问题，使之更适用于无线通信中的应用场合。并且利用微纳米加工工艺可以在硅基上批量化制备体声波磁电天线阵列，包括直线阵列、平面阵列、空间阵列等。

进一步地，阵元均为等幅同相馈电，馈电方式为交流电压馈电。

该进一步方案的有益效果为：保证各个阵元两端具有相同的激励信号，以产生等幅同相的电磁波辐射信号。

进一步地，阵元的阵列类型为直线阵和平面阵的其中一种，平面阵形状为正方形和圆形中的一种。

该进一步方案的有益效果为：保证不同位置的阵元所产生的电磁波辐射信号可以沿径向、横向和纵向叠加。

进一步地，阵元采用并联-串联馈电方式，阵元激励电压幅值比为U₁:U₂:U₃…U_N＝1:1:1…1。

该进一步方案的有益效果为：可以通过调整馈线的长度来保证馈源信号到达各个阵元时相位相同。

进一步地，每个相邻的阵元端口间距相等，为整数倍个0.5-1个波长。