本實(shí)用新型涉及天線技術(shù)，尤其涉及一種基于SPiN二極管的SOI基固態(tài)等離子體可重構(gòu)偶極子天線。

背景技術(shù)：

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，無線通信技術(shù)在人們的生活中發(fā)揮著越來越重要的作用。無線通信利用無線電波進(jìn)行工作，而無線電波的接收和發(fā)送靠天線完成，天線的性能直接影響整個(gè)無線通信系統(tǒng)。

隨著無線系統(tǒng)向大容量、多功能、多頻段/超寬帶方向的發(fā)展，不同通信系統(tǒng)相互融合，使得在同一平臺上搭載的信息子系統(tǒng)數(shù)量增加，天線數(shù)量也相應(yīng)增加，但天線數(shù)量的增加對通信系統(tǒng)的電磁兼容性、成本、重量等方面有較大的負(fù)面影響。因此，無線通信系統(tǒng)要求天線能根據(jù)實(shí)際使用環(huán)境來改變其電特性，即實(shí)現(xiàn)天線特性的“可重構(gòu)”?？芍貥?gòu)天線具有多個(gè)天線的功能，減少了系統(tǒng)中天線的數(shù)量。其中，可重構(gòu)微帶天線因其體積較小，剖面低等優(yōu)點(diǎn)受到可重構(gòu)天線研究領(lǐng)域的關(guān)注。

目前的頻率可重構(gòu)微帶天線的各部分有互耦影響，頻率跳變慢，饋源結(jié)構(gòu)復(fù)雜，隱身性能不佳，剖面高，集成加工的難度高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，為解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)缺陷和不足，本實(shí)用新型提供一種基于SPiN二極管的SOI基固態(tài)等離子體可重構(gòu)偶極子天線。

本實(shí)用新型提供一種基于SPiN二極管的SOI基固態(tài)等離子體可 重構(gòu)偶極子天線，包括：

SOI半導(dǎo)體基片(1)；

采用半導(dǎo)體工藝固定在SOI半導(dǎo)體基片(1)上的第一天線臂(2)、第二天線臂(3)和同軸饋線(4)和第一直流偏置線(5)、第二直流偏置線(6)、第三直流偏置線(7)、第四直流偏置線(8)、第五直流偏置線(9)、第六直流偏置線(10)、第七直流偏置線(11)、第八直流偏置線(12)；

其中，第一直流偏置線(5)、第二直流偏置線(6)、第三直流偏置線(7)、第四直流偏置線(8)、第五直流偏置線(9)、第六直流偏置線(10)、第七直流偏置線(11)、第八直流偏置線(12)采用化學(xué)氣相淀積的方法固定于SOI半導(dǎo)體基片(1)上，其材料為銅、鋁或經(jīng)過摻雜的多晶硅中的任意一種；

第一天線臂(2)和第二天線臂(3)分別設(shè)置于同軸饋線(4)的兩側(cè)，第一天線臂(2)包括依次串接的第一SPiN二極管串(w1)、第二SPiN二極管串(w2)及第三SPiN二極管串(w3)，第二天線臂(3)包括依次串接的第四SPiN二極管串(w4)、第五SPiN二極管串(w5)及第六SPiN二極管串(w6)；

其中，第一SPiN二極管串(w1)的長度等于第六SPiN二極管串(w6)的長度，第二SPiN二極管串(w2)的長度等于第五SPiN二極管串(w5)的長度，第三SPiN二極管串(w3)的長度等于第四SPiN二極管串(w4)的長度；第一天線臂(2)和第二天線臂(3)的長度為其接收或發(fā)送的電磁波波長的四分之一；

其中，SPiN二極管串中的SPiN二極管包括P+區(qū)(27)、N+區(qū)(26) 和本征區(qū)(22)，且還包括第一金屬接觸區(qū)(23)和第二金屬接觸區(qū)(24)；其中，

第一金屬接觸區(qū)(23)分別電連接P+區(qū)(27)與直流偏置電壓的正極，第二金屬接觸區(qū)(24)分別電連接N+區(qū)(26)與直流偏置電壓的負(fù)極，以使對應(yīng)SPiN二極管串被施加直流偏置電壓后其所有SPiN二極管處于正向?qū)顟B(tài)；

同軸饋線(4)的內(nèi)芯線焊接于第一天線臂(2)的金屬片，第一天線臂(2)的金屬片與直流偏置線(5)相連；同軸饋線(4)的屏蔽層焊接于第二天線臂(3)的金屬片，第二天線臂(3)的金屬片與第二直流偏置線(6)相連；第一直流偏置線(5)、第二直流偏置線(6)均與直流偏置電壓的負(fù)極相連，以形成公共負(fù)極；

由第三直流偏置線(7)和第八直流偏置線(12)形成第一直流偏置線組(7、12)，由第四直流偏置線(8)和第七直流偏置線(11)形成第二直流偏置線組(8、11)，由第五直流偏置線(9)和第六直流偏置線(10)形成第三直流偏置線組(9、10)，在天線工作中僅選擇第一直流偏置線組(7、12)、第二直流偏置線組(8、11)及第三直流偏置線組(9、10)中的一組與直流偏置電壓的正極相連，以使不同長度的二極管串處于導(dǎo)通狀態(tài)，二極管在本征區(qū)(22)產(chǎn)生具有類金屬特性的固態(tài)等離子體以用于天線的輻射結(jié)構(gòu)，以形成不同長度的天線臂進(jìn)而實(shí)現(xiàn)天線工作頻率的可重構(gòu)。

本實(shí)用新型提供一種基于SPiN二極管的SOI基固態(tài)等離子體可重構(gòu)偶極子天線，包括：

SOI半導(dǎo)體基片(1)；

固定在SOI半導(dǎo)體基片(1)上的第一天線臂(2)、第二天線臂(3)和同軸饋線(4)；

第一天線臂(2)和第二天線臂(3)分別設(shè)置于同軸饋線(4)的兩側(cè)且包括多個(gè)SPiN二極管串，在天線處于工作狀態(tài)時(shí)，第一天線臂(2)和第二天線臂(3)根據(jù)多個(gè)SPiN二極管串的導(dǎo)通與關(guān)斷實(shí)現(xiàn)天線臂長度的調(diào)節(jié)。

在本實(shí)用新型提供的一個(gè)實(shí)施例中，該基于SPiN二極管的SOI基固態(tài)等離子體可重構(gòu)偶極子天線的第一天線臂(2)包括依次串接的第一SPiN二極管串(w1)、第二SPiN二極管串(w2)及第三SPiN二極管串(w3)，第二天線臂(3)包括依次串接的第四SPiN二極管串(w4)、第五SPiN二極管串(w5)及第六SPiN二極管串(w6)；

其中，第一SPiN二極管串(w1)的長度等于第六SPiN二極管串(w6)的長度，第二SPiN二極管串(w2)的長度等于第五SPiN二極管串(w5)的長度，第三SPiN二極管串(w3)的長度等于第四SPiN二極管串(w4)的長度。

在本實(shí)用新型提供的一個(gè)實(shí)施例中，該基于SPiN二極管的SOI基固態(tài)等離子體可重構(gòu)偶極子天線還包括第一直流偏置線(5)、第二直流偏置線(6)、第三直流偏置線(7)、第四直流偏置線(8)、第五直流偏置線(9)、第六直流偏置線(10)、第七直流偏置線(11)、第八直流偏置線(12)，其中，

第一直流偏置線(5)設(shè)置于第三二極管串(w3)的一端，第二直流偏 置線(6)設(shè)置于第四SPiN二極管串(w4)的一端，第三直流偏置線(7)設(shè)置于第一SPiN二極管串(w1)的一端，第八直流偏置線(12)設(shè)置于第六SPiN二極管串(w6)的一端；

第五直流偏置線(9)設(shè)置于第三二極管串(w3)和第二二極管串(w2)串接形成的節(jié)點(diǎn)處，第六直流偏置線(10)設(shè)置于第四SPiN二極管串(w4)和第五SPiN二極管串(w5)串接形成的節(jié)點(diǎn)處，第四直流偏置線(8)設(shè)置于第一SPiN二極管串(w1)和第二SPiN二極管串(w2)串接形成的節(jié)點(diǎn)處，第七直流偏置線(11)設(shè)置于第五SPiN二極管串(w5)和第六SPiN二極管串(w6)串接形成的節(jié)點(diǎn)處。

在本實(shí)用新型提供的一個(gè)實(shí)施例中，該基于SPiN二極管的SOI基固態(tài)等離子體可重構(gòu)偶極子天線的第一直流偏置線(5)、第二直流偏置線(6)、第三直流偏置線(7)、第四直流偏置線(8)、第五直流偏置線(9)、第六直流偏置線(10)、第七直流偏置線(11)及第八直流偏置線(12)采用化學(xué)氣相淀積的方法固定于SOI半導(dǎo)體基片(1)上，其材料為銅、鋁或經(jīng)過摻雜的多晶硅中的任意一種。

在本實(shí)用新型提供的一個(gè)實(shí)施例中，該基于SPiN二極管的SOI基固態(tài)等離子體可重構(gòu)偶極子天線的同軸饋線(4)的內(nèi)芯線焊接于第一天線臂(2)的金屬片，第一天線臂(2)的金屬片與直流偏置線(5)相連；同軸饋線(4)的屏蔽層焊接于第二天線臂(3)的金屬片，第二天線臂(3)的金屬片與第二直流偏置線(6)相連；第一直流偏置線(5)、第二直流偏置線(6)均與直流偏置電壓的負(fù)極相連，以形成公共負(fù)極。

在本實(shí)用新型提供的一個(gè)實(shí)施例中，該基于SPiN二極管的SOI 基固態(tài)等離子體可重構(gòu)偶極子天線的SPiN二極管串中的SPiN二極管包括P+區(qū)(27)、N+區(qū)(26)和本征區(qū)(22)，且還包括第一金屬接觸區(qū)(23)和第二金屬接觸區(qū)(24)；其中，

第一金屬接觸區(qū)(23)分別電連接P+區(qū)(27)與直流偏置電壓的正極，第二金屬接觸區(qū)(24)分別電連接N+區(qū)(26)與直流偏置電壓的負(fù)極，以使對應(yīng)SPiN二極管串被施加直流偏置電壓后其所有SPiN二極管處于正向?qū)顟B(tài)。

在本實(shí)用新型提供的一個(gè)實(shí)施例中，基于SPiN二極管的SOI基固態(tài)等離子體可重構(gòu)偶極子天線，由第三直流偏置線(7)和第八直流偏置線(12)形成第一直流偏置線組(7、12)，由第四直流偏置線(8)和第七直流偏置線(11)形成第二直流偏置線組(8、11)，由第五直流偏置線(9)和第六直流偏置線(10)形成第三直流偏置線組(9、10)，在天線工作中僅選擇第一直流偏置線組(7、12)、第二直流偏置線組(8、11)及第三直流偏置線組(9、10)中的一組與直流偏置電壓的正極相連，以形成不同長度的天線臂進(jìn)而實(shí)現(xiàn)天線工作頻率的可重構(gòu)。

在本實(shí)用新型提供的一個(gè)實(shí)施例中，第一天線臂(2)和第二天線臂(3)的長度為其接收或發(fā)送的電磁波波長的四分之一。

在本實(shí)用新型提供的一個(gè)實(shí)施例中，第一天線臂(2)包括的SPiN二極管串個(gè)數(shù)和第二天線臂(3)包括的SPiN二極管串個(gè)數(shù)相同，第一天線臂(2)的二極管串和第二天線臂(3)的二極管串以同軸饋線(4)為對稱軸進(jìn)行對稱分布，第一天線臂(2)的任一SPiN二極管串和與該SPiN二極管串對稱的第二天線臂(3)的對應(yīng)SPiN二極管串長度相等。

本實(shí)用新型的提供的一種基于SPiN二極管的SOI基固態(tài)等離子體可重構(gòu)偶極子天線的優(yōu)點(diǎn)在于：

1、體積小、剖面低，結(jié)構(gòu)簡單、易于加工。

2、采用同軸電纜作為饋源，無復(fù)雜饋源結(jié)構(gòu)。

3、采用SPiN二極管作為天線的基本組成單元，只需通過控制其導(dǎo)通或斷開，即可實(shí)現(xiàn)頻率的可重構(gòu)。

4、所有組成部分均在半導(dǎo)體基片一側(cè)，易于制版加工。

附圖說明

為了更清晰地說明本實(shí)用新型或現(xiàn)有技術(shù)的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹。顯而易見地，下面描述中的附圖是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他附圖。下面將結(jié)合附圖，對本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)的說明。

圖1為本實(shí)用新型提供的一種基于SPiN二極管的SOI基頻率可重構(gòu)偶極子天線結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型提供的SPiN二極管的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本實(shí)用新型的附圖，對本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述。顯然，所描述的實(shí)施例是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng) 造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。

圖1為本實(shí)用新型提供的一種基于SPiN二極管的SOI基頻率可重構(gòu)偶極子天線結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，該天線包括：SOI半導(dǎo)體基片(1)；

固定在SOI半導(dǎo)體基片(1)上的第一天線臂(2)、第二天線臂(3)和同軸饋線(4)；優(yōu)選的，同軸饋線采用低損耗同軸線纜。

第一天線臂(2)和第二天線臂(3)分別設(shè)置于同軸饋線(4)的兩側(cè)且包括多個(gè)SPiN二極管串，在天線處于工作狀態(tài)時(shí)，第一天線臂(2)和第二天線臂(3)根據(jù)多個(gè)SPiN二極管串的導(dǎo)通與關(guān)斷實(shí)現(xiàn)天線臂長度的調(diào)節(jié)。

本實(shí)用新型的實(shí)施例實(shí)現(xiàn)了該天線的頻率可重構(gòu)且構(gòu)造無復(fù)雜饋源結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單，易于加工。

進(jìn)一步的，請參見圖1，第一天線臂(2)包括依次串接的第一SPiN二極管串(w1)、第二SPiN二極管串(w2)及第三SPiN二極管串(w3)，第二天線臂(3)包括依次串接的第四SPiN二極管串(w4)、第五SPiN二極管串(w5)及第六SPiN二極管串(w6)；

其中，第一SPiN二極管串(w1)的長度等于第六SPiN二極管串(w6)的長度，第二SPiN二極管串(w2)的長度等于第五SPiN二極管串(w5)的長度，第三SPiN二極管串(w3)的長度等于第四SPiN二極管串(w4)的長度。

進(jìn)一步的，請參見圖1，該天線還包括第一直流偏置線(5)、第二 直流偏置線(6)、第三直流偏置線(7)、第四直流偏置線(8)、第五直流偏置線(9)、第六直流偏置線(10)、第七直流偏置線(11)、第八直流偏置線(12)，其中，

第一直流偏置線(5)設(shè)置于第三二極管串(w3)的一端，第二直流偏置線(6)設(shè)置于第四SPiN二極管串(w4)的一端，第三直流偏置線(7)設(shè)置于第一SPiN二極管串(w1)的一端，第八直流偏置線(12)設(shè)置于第六SPiN二極管串(w6)的一端；

第五直流偏置線(9)設(shè)置于第三二極管串(w3)和第二二極管串(w2)串接形成的節(jié)點(diǎn)處，第六直流偏置線(10)設(shè)置于第四SPiN二極管串(w4)和第五SPiN二極管串(w5)串接形成的節(jié)點(diǎn)處，第四直流偏置線(8)設(shè)置于第一SPiN二極管串(w1)和第二SPiN二極管串(w2)串接形成的節(jié)點(diǎn)處，第七直流偏置線(11)設(shè)置于第五SPiN二極管串(w5)和第六SPiN二極管串(w6)串接形成的節(jié)點(diǎn)處。

優(yōu)選的，第一直流偏置線(5)、第二直流偏置線(6)、第三直流偏置線(7)、第四直流偏置線(8)、第五直流偏置線(9)、第六直流偏置線(10)、第七直流偏置線(11)及第八直流偏置線(12)采用化學(xué)氣相淀積的方法固定于SOI半導(dǎo)體基片(1)上，其材料為銅、鋁或經(jīng)過摻雜的多晶硅中的任意一種。

進(jìn)一步的，請參見圖1，同軸饋線(4)的內(nèi)芯線焊接于第一天線臂(2)的金屬片，第一天線臂(2)的金屬片與直流偏置線(5)相連；同軸饋線(4)的屏蔽層焊接于第二天線臂(3)的金屬片，第二天線臂(3)的金屬片與第二直流偏置線(6)相連；第一直流偏置線(5)、第二直流偏置線 (6)均與直流偏置電壓的負(fù)極相連，以形成公共負(fù)極。

圖2為本實(shí)用新型提供的SPiN二極管的結(jié)構(gòu)示意圖。請參見圖2，在本實(shí)用新型提供的實(shí)施例中，SPiN二極管串中的SPiN二極管包括P+區(qū)(27)、N+區(qū)(26)和本征區(qū)(22)，且還包括第一金屬接觸區(qū)(23)和第二金屬接觸區(qū)(24)；其中，

第一金屬接觸區(qū)(23)分別電連接P+區(qū)(27)與直流偏置電壓的正極，第二金屬接觸區(qū)(24)分別電連接N+區(qū)(26)與直流偏置電壓的負(fù)極，以使對應(yīng)SPiN二極管串被施加直流偏置電壓后其所有SPiN二極管處于正向?qū)顟B(tài)。

進(jìn)一步的，請參見圖2，由第三直流偏置線(7)和第八直流偏置線(12)形成第一直流偏置線組(7、12)，由第四直流偏置線(8)和第七直流偏置線(11)形成第二直流偏置線組(8、11)，由第五直流偏置線(9)和第六直流偏置線(10)形成第三直流偏置線組(9、10)，在天線工作中僅選擇第一直流偏置線組(7、12)、第二直流偏置線組(8、11)及第三直流偏置線組(9、10)中的一組與直流偏置電壓的正極相連，以形成不同長度的天線臂進(jìn)而實(shí)現(xiàn)天線工作頻率的可重構(gòu)。

從輻射效率和阻抗匹配的角度考慮，優(yōu)選的，第一天線臂(2)和第二天線臂(3)的長度為其接收或發(fā)送的電磁波波長的四分之一。

在本實(shí)用新型的另一個(gè)實(shí)施例中，第一天線臂(2)包括的SPiN二極管串個(gè)數(shù)和第二天線臂(3)包括的SPiN二極管串個(gè)數(shù)相同，第一天線臂(2)的二極管串和第二天線臂(3)的二極管串以同軸饋線(4)為對稱軸進(jìn)行對稱分布，第一天線臂(2)的任一SPiN二極管串和與該SPiN 二極管串對稱的第二天線臂(3)的對應(yīng)SPiN二極管串長度相等。

在本實(shí)施例中，第一天線臂(2)和第二天線臂(3)包括的二極管串個(gè)數(shù)可根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行調(diào)整。在工作過程中，通過控制各個(gè)二極管串的導(dǎo)通與否，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)第一天線臂(2)和第二天線臂(3)的臂長可調(diào)節(jié)。

采用本實(shí)施方式的頻率可重構(gòu)偶極子天線體積小、結(jié)構(gòu)簡單、易于加工、無復(fù)雜饋源結(jié)構(gòu)、頻率可快速跳變，且天線關(guān)閉時(shí)將處于電磁波隱身狀態(tài)，可用于各種跳頻電臺或設(shè)備；由于其所有組成部分均在半導(dǎo)體基片一側(cè)，為平面結(jié)構(gòu)，易于組陣，可用作相控陣天線的基本組成單元。

綜上，本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對本實(shí)用新型的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本實(shí)用新型的方法及其核心思想；同時(shí)，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本實(shí)用新型的思想，在具體實(shí)施方式及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，綜上，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本實(shí)用新型的限制，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)以所附的權(quán)利要求為準(zhǔn)。