[发明专利]基于SPiN二极管的SOI基固态等离子体可重构偶极子天线

说明书

技术领域

本发明涉及天线技术，尤其涉及一种基于SPiN二极管的SOI基固态等离子体可重构偶极子天线。

背景技术

随着科学技术的进一步发展，无线通信技术在人们的生活中发挥着越来越重要的作用。无线通信利用无线电波进行工作，而无线电波的接收和发送靠天线完成，天线的性能直接影响整个无线通信系统。

随着无线系统向大容量、多功能、多频段/超宽带方向的发展，不同通信系统相互融合，使得在同一平台上搭载的信息子系统数量增加，天线数量也相应增加，但天线数量的增加对通信系统的电磁兼容性、成本、重量等方面有较大的负面影响。因此，无线通信系统要求天线能根据实际使用环境来改变其电特性，即实现天线特性的“可重构”。可重构天线具有多个天线的功能，减少了系统中天线的数量。其中，可重构微带天线因其体积较小，剖面低等优点受到可重构天线研究领域的关注。

目前的频率可重构微带天线的各部分有互耦影响，频率跳变慢，馈源结构复杂，隐身性能不佳，剖面高，集成加工的难度高。

发明内容

因此，为解决上述现有技术存在的技术缺陷和不足，本发明提供一种基于SPiN二极管的SOI基固态等离子体可重构偶极子天线。

本发明提供一种基于SPiN二极管的SOI基固态等离子体可重构偶极子天线，包括：

SOI半导体基片(1)；

采用半导体工艺固定在SOI半导体基片(1)上的第一天线臂(2)、第二天线臂(3)和同轴馈线(4)和第一直流偏置线(5)、第二直流偏置线(6)、第三直流偏置线(7)、第四直流偏置线(8)、第五直流偏置线(9)、第六直流偏置线(10)、第七直流偏置线(11)、第八直流偏置线(12)；

其中，第一直流偏置线(5)、第二直流偏置线(6)、第三直流偏置线(7)、第四直流偏置线(8)、第五直流偏置线(9)、第六直流偏置线(10)、第七直流偏置线(11)、第八直流偏置线(12)采用化学气相淀积的方法固定于SOI半导体基片(1)上，其材料为铜、铝或经过掺杂的多晶硅中的任意一种；

第一天线臂(2)和第二天线臂(3)分别设置于同轴馈线(4)的两侧，第一天线臂(2)包括依次串接的第一SPiN二极管串(w1)、第二SPiN二极管串(w2)及第三SPiN二极管串(w3)，第二天线臂(3)包括依次串接的第四SPiN二极管串(w4)、第五SPiN二极管串(w5)及第六SPiN二极管串(w6)；

其中，第一SPiN二极管串(w1)的长度等于第六SPiN二极管串(w6)的长度，第二SPiN二极管串(w2)的长度等于第五SPiN二极管串(w5)的长度，第三SPiN二极管串(w3)的长度等于第四SPiN二极管串(w4)的长度；第一天线臂(2)和第二天线臂(3)的长度为其接收或发送的电磁波波长的四分之一；

其中，SPiN二极管串中的SPiN二极管包括P+区(27)、N+区(26)和本征区(22)，且还包括第一金属接触区(23)和第二金属接触区(24)；其中，

第一金属接触区(23)分别电连接P+区(27)与直流偏置电压的正极，第二金属接触区(24)分别电连接N+区(26)与直流偏置电压的负极，以使对应SPiN二极管串被施加直流偏置电压后其所有SPiN二极管处于正向导通状态；

同轴馈线(4)的内芯线焊接于第一天线臂(2)的金属片，第一天线臂(2)的金属片与直流偏置线(5)相连；同轴馈线(4)的屏蔽层焊接于第二天线臂(3)的金属片，第二天线臂(3)的金属片与第二直流偏置线(6)相连；第一直流偏置线(5)、第二直流偏置线(6)均与直流偏置电压的负极相连，以形成公共负极；

由第三直流偏置线(7)和第八直流偏置线(12)形成第一直流偏置线组(7、12)，由第四直流偏置线(8)和第七直流偏置线(11)形成第二直流偏置线组(8、11)，由第五直流偏置线(9)和第六直流偏置线(10)形成第三直流偏置线组(9、10)，在天线工作中仅选择第一直流偏置线组(7、12)、第二直流偏置线组(8、11)及第三直流偏置线组(9、10)中的一组与直流偏置电压的正极相连，以使不同长度的二极管串处于导通状态，二极管在本征区(22)产生具有类金属特性的固态等离子体以用于天线的辐射结构，以形成不同长度的天线臂进而实现天线工作频率的可重构。

本发明提供一种基于SPiN二极管的SOI基固态等离子体可重构偶极子天线，包括：

SOI半导体基片(1)；

固定在SOI半导体基片(1)上的第一天线臂(2)、第二天线臂(3)和同轴馈线(4)；