Si CMOS基板上ミリ波帯オンチップダイポール•ループ•パッチアンテナの放射効率の電磁界シミュレーション

摘要

Si CMOS基板上オンチップダイポール、ループ、パッチアンテナの放射効率の電磁界シミュレーションを行った。ウェル層の等価媒質定数は厚さ1μm、導電率10~5 S/mと仮定すると実験値と計算値がよく一致することが確認できた。オンチップダイポールアンテナ、ループアンテナについて放射効率のシリコン基板の導電率依存性を調べ、導電率0.1 S/m(抵抗率 1kΩ cm)以下であると損失が無視でき、アンテナの形状に依存しないことがわかつた。オンチップパッチアンテナの損失は導体損が主要因であり、パッチ導体とグランド板の高さが100 μm 以上になると導体損が無視できることがシミュレーション結果からわかった。%Electromagnetic simulation of radiation efficiency for on-chip dipole, loop and patch antennas were performed. It was confirmed that the equivalent material property of a well layer can be expressed with uniform material with conductivity of 10~5 S/m and thickness of 1 μm. It was also found that high radiation efficiency can be obtained when the conductivity of a silicon substrate is smaller than 0.1 S/m, or resistivity of 1 kΩ cm. The conductor loss is dominant in a patch antenna, and it can be neglected when the height between a patch and ground plane is larger than 100 μm.