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基可重構(gòu)等離子全息天線。

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無線通信系統(tǒng)。在實(shí)際情況中，無線通信系統(tǒng)經(jīng)常要求天線能根據(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)”，進(jìn)而減少系統(tǒng)中天線的數(shù)量。

全息天線由源天線和全息結(jié)構(gòu)組成。結(jié)合實(shí)際需求，選擇適當(dāng)?shù)奶炀€作為源天線，通過加載全息結(jié)構(gòu)來改變饋源的輻射，以獲得所需的目標(biāo)天線的輻射特性，通過給定的電磁波輻射的干涉圖進(jìn)而推算天線結(jié)構(gòu)。與傳統(tǒng)的反射面天線相比，全息結(jié)構(gòu)具有靈活的構(gòu)建形式，便于和應(yīng)用環(huán)境一體設(shè)計，應(yīng)用范圍很廣泛。

目前的頻率可重構(gòu)全息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基可重構(gòu)等離子全息天線，該天線包括：

Si基SOI半導(dǎo)體基片(1)；

制作在Si基SOI半導(dǎo)體基片(1)上的第一天線臂(2)、第二天線臂(3)、同軸饋線(4)及全息圓環(huán)(14)；

其中，第一天線臂(2)和第二天線臂(3)包括分布在同軸饋線(4)兩側(cè)且等長的SPiN二極管串，全息圓環(huán)(14)包括多個SPiN二極管串(w7)。

進(jìn)一步地，在本實(shí)用新型實(shí)施例提供的天線中，全息圓環(huán)(14)為由八段等長的SPiN二極管串排列形成正八邊形結(jié)構(gòu)，其中，正八邊形的邊長與第一天線臂(2)和第二天線臂(3)長度之和相同。

進(jìn)一步地，在本實(shí)用新型實(shí)施例提供的天線中，全息圓環(huán)(14)為由多個等長的SPiN二極管串構(gòu)成并形成正多邊形結(jié)構(gòu)，正多邊形的外接圓的半徑為天線接收或發(fā)送的電磁波波長的四分之三。

進(jìn)一步地，在本實(shí)用新型實(shí)施例提供的天線中，第一天線臂(2)和第二天線臂(3)沿同軸饋線(4)軸對稱分布且包括相同數(shù)量的SPiN二極管串。

進(jìn)一步地，在本實(shí)用新型實(shí)施例提供的天線中，還包括制作于Si基SOI半導(dǎo)體基片(1)的直流偏置線(5、6、7、8、9、10、11、12)；直流偏置線(5、6、7、8、9、10、11、12)間隔性的電連接至SPiN二極管串(w1、w2、w3、w4、w5、w6)兩端。

進(jìn)一步地，在本實(shí)用新型實(shí)施例提供的天線中，直流偏置線(5、6、7、8、9、10、11、12)采用化學(xué)氣相淀積的方法制作于Si基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)一步地，在本實(shí)用新型實(shí)施例提供的天線中，構(gòu)成SPiN二極管串的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)與正電壓，第二金屬接觸區(qū)(24)分別電連接N+區(qū)(26)與負(fù)電壓，以使對應(yīng)SPiN二極管串兩端被施加電壓后其所有SPiN二極管處于正向?qū)顟B(tài)。

進(jìn)一步地，在本實(shí)用新型實(shí)施例提供的天線中，第一天線臂(2)和第二天線臂(3)的導(dǎo)通長度根據(jù)預(yù)接收或發(fā)送的電磁波波長所確定。

本實(shí)用新型提供的一種基于SPiN二極管的SOI基可重構(gòu)等離子全息天線中的優(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)用新型實(shí)施例提供的一種基于SPiN二極管的SOI基可重構(gòu)等離子全息天線的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的SPiN二極管的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種SPiN二極管串的結(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。基于本實(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)用新型實(shí)施例提供的一種基于SPiN二極管的SOI基可重構(gòu)等離子全息天線的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，該天線包括：

Si基SOI半導(dǎo)體基片(1)；

制作在Si基SOI半導(dǎo)體基片(1)上的第一天線臂(2)、第二天線臂(3)、同軸饋線(4)及全息圓環(huán)(14)；

其中，第一天線臂(2)和第二天線臂(3)包括分布在同軸饋線(4)兩側(cè)且等長的SPiN二極管串，全息圓環(huán)(14)包括多個SPiN二極管串(w7)。

本實(shí)用新型實(shí)施例提供的可重構(gòu)等離子全息天線的天線臂由SPiN二極管串組成，而SPiN二極管串具有選擇性導(dǎo)通的特點(diǎn)，在外部控件的控制下，SPiN二極管串的導(dǎo)通長度可靈活改變，因此天線臂在工作時的有效工作長度也會改變，全息天線的電學(xué)特性也會隨之變化，天線的工作頻率可滿足更多的實(shí)際需求，從而實(shí)現(xiàn)天線的頻率重構(gòu)。

進(jìn)一步地，全息圓環(huán)(14)為由八段等長的SPiN二極管串排列形成正八邊形結(jié)構(gòu)，其中，正八邊形的邊長與第一天線臂(2)和第二天線臂(3)長度之和相同。

進(jìn)一步地，在本實(shí)用新型提供的另一實(shí)施例中，全息圓環(huán)(14)為由多個等長的SPiN二極管串構(gòu)成并形成正多邊形結(jié)構(gòu)，正多邊形的外接圓的半徑為天線接收或發(fā)送的電磁波波長的四分之三。

進(jìn)一步地，第一天線臂(2)和第二天線臂(3)沿同軸饋線(4)軸對稱分布且包括相同數(shù)量的SPiN二極管串。具體的，請參考圖1，第一天線臂(2)包括的SPiN二極管串個數(shù)和第二天線臂(3)包括的SPiN二極管串個數(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。

進(jìn)一步地，在本實(shí)用新型實(shí)施例提供的天線還包括制作于Si基SOI半導(dǎo)體基片(1)的直流偏置線(5、6、7、8、9、10、11、12)；直流偏置線(5、6、7、8、9、10、11、12)間隔性的電連接至SPiN二極管串(w1、w2、w3、w4、w5、w6)兩端。具體的，請參考圖1，該天線的Si基SOI半導(dǎo)體基片(1)的第一天線臂(2)的任意兩段SPiN二極管串之間的結(jié)合處及最外側(cè)SPiN二極管串的末端處分別與直流偏置線(7、8、9)的一端相連，直流偏置線(7、8、9)的另一端均可在與正電壓相連狀態(tài)或者懸空狀態(tài)之間切換；第一天線臂(2)最內(nèi)側(cè)SPiN二極管串靠近同軸饋線(4)的一端與直流偏置線(5)的一端相連，該直流偏置線(5)的另一端與負(fù)電壓相連；

第二天線臂(3)的任意兩段SPiN二極管串之間的結(jié)合處及最外側(cè)SPiN二極管串的末端處分別與直流偏置線(10、11、12)的一端相連，直流偏置線(10、11、12)的另一端均可在與正電壓相連狀態(tài)或者懸空狀態(tài)之間切換；第二天線臂(3)最內(nèi)側(cè)SPiN二極管串靠近同軸饋線(4)的一端與直流偏置線(6)的一端相連，該直流偏置線(6)的另一端與負(fù)電壓相連；構(gòu)成全息圓環(huán)(14)的多個SPiN二極管串(w7)的兩端均分別通過直流偏置線與正電壓和負(fù)電壓相連。

在工作時，僅直流偏置線(7、12)與電源正極相連，或者，僅直流偏置線(8、11)與電源正極相連，或者，僅直流偏置線(9、10)與電源正極相連，以實(shí)現(xiàn)第一天線臂(2)和第二天線臂(3)的天線臂的導(dǎo)通長度一致。

進(jìn)一步地，在本實(shí)用新型實(shí)施例提供的天線中，SPiN二極管偶極子的第一天線臂(2)、第二天線臂(3)、全息圓環(huán)(14)和直流偏置線(5、6、7、8、9、10、11、12)采用半導(dǎo)體工藝制作于半導(dǎo)體基片(1)上，直流偏置線(5、6、7、8、9、10、11、12)用于對SPiN二極管串施加直流偏置，同軸饋線(4)的內(nèi)芯線和外導(dǎo)體(屏蔽層)分別焊接于SPiN二極管偶極子天線臂的金屬觸片上且兩處焊接點(diǎn)分別接有直流偏置線(5、6)作為公共負(fù)極；SPiN二極管依次首尾相連構(gòu)成SPiN二極管串，在本實(shí)施例中，SPiN二極管偶極子天線臂(2、3)均由三段SPiN二極管串組成，每一個SPiN二極管串都有直流偏置線外接電壓正極，其中偶極子天線臂可由多段二極管串組成，本實(shí)施例中的天線臂由三段二極管串組成只是一種示例，具體所需二極管的段數(shù)應(yīng)由實(shí)際所需的工作頻段決定。

進(jìn)一步地，直流偏置線(5、6、7、8、9、10、11、12)采用化學(xué)氣相淀積的方法制作于Si基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)一步地，請一并參見圖2及圖3，圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種SPiN二極管串的結(jié)構(gòu)示意圖。每個SPiN二極管串中包括多個SPiN二極管，且這些SPiN二極管串行連接。構(gòu)成SPiN二極管串的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，

處于SPiN二極管串的一端的SPiN二極管的金屬接觸區(qū)23連接至直流偏置的正極，處于SPiN二極管串的另一端的SPiN二極管的金屬接觸區(qū)24連接至直流偏置的負(fù)極，通過施加直流電壓可使整個SPiN二極管串中所有SPiN二極管處于正向?qū)顟B(tài)。

進(jìn)一步地，在本實(shí)用新型實(shí)施例提供的天線中，第一天線臂(2)和第二天線臂(3)的導(dǎo)通長度根據(jù)預(yù)接收或發(fā)送的電磁波波長所確定。例如，導(dǎo)通長度可以為其接收或發(fā)送的電磁波波長的二分之一、四分之一或八分之一，本實(shí)用新型在此不做限制。

采用本實(shí)施方式的頻率可重構(gòu)等離子全息天線體積小、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，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)。