频率可重构耦合馈电环形天线的制作方法

本实用新型属于固态等离子体和微带天线技术领域，具体涉及一种频率可重构耦合馈电环形天线。

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。新一代无线通信系统的发展趋势包括实现高速数据传输，实现多个无线系统之间的互联，实现有限的频谱资源的有效利用，获得对周围环境的自适应能力等。因此通信领域对天线的要求也越来越高。

目前已经研究出的天线基本都是由金属制成，因此这种天线在制作完成后形状不可改变，而且具有较大的雷达散射截面，这大大降低了天线的隐身性能。金属天线重量大，集成度低，体积大等特点也限制了它在其他方面的应用。因此需要设计一种新型的天线来满足目前快速增长的通信需求从而推动通信领域的进步。

为突破传统天线固定不变的工作性能难以满足多样的系统需求和复杂多变的应用环境，可重构天线的概念得到重视并获得发展，可重构微带天线因其体积小，剖面低等优点成为可重构天线研究的热点。由于可重构天线的设计需考虑天线各部分间的互耦，加大了天线的设计难度。而固态等离子体存在于半导体介质中，可解决天线间的互耦问题，更利于可重构天线的设计。因此本实用新型基于SPiN二极管设计一种频率可重构耦合馈电环形天线解决目前通信所遇到的问题。

技术实现要素：

为了解决现有技术中存在的上述问题，本实用新型提供了一种频率可重构耦合馈电环形天线。本实用新型要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

一种频率可重构耦合馈电环形天线，包括半导体基片；介质板；第一SPiN二极管环，第二SPiN二极管环，第一直流偏置线，第二直流偏置线，均设置于所述半导体基片上；耦合式馈源，设置于所述介质板上。

上述频率可重构耦合馈电环形天线，所述第一SPiN二极管环、所述第二SPiN二极管环、所述第一直流偏置线及所述第二直流偏置线采用半导体工艺制作在所述半导体基片上。

上述频率可重构耦合馈电环形天线，所述半导体基片及所述介质板为Si基SOI半导体片。

上述频率可重构耦合馈电环形天线，所述第一SPiN二极管环包括第一SPiN二极管串，所述第二SPiN二极管环包括第二SPiN二极管串，且所述第一SPiN二极管环及所述第二SPiN二极管环的周长等于所要接收信号的电磁波波长。

上述频率可重构耦合馈电环形天线，所述第一SPiN二极管串设置有第一直流偏置线，所述第二SPiN二极管串设置有第二直流偏置线，且所述第一直流偏置线及所述第二直流偏置线采用重掺杂多晶硅制作在半导体基片上。

上述频率可重构耦合馈电环形天线，还包括介质板，所述耦合式馈源的上表面为金属微带贴片，下表面为金属接地板。

上述频率可重构耦合馈电环形天线，所述金属微带贴片包括主枝节、第一分枝节及第二分枝节。

上述频率可重构耦合馈电环形天线，所述主枝节的宽度和所述介质板的厚度由所述耦合式馈源的50Ω阻抗匹配决定，所述第一分枝节及所述第二分枝节的长度和宽度分别由天线的阻抗匹配决定。

上述频率可重构耦合馈电环形天线，所述半导体基片与所述介质板之间的距离由天线的增益决定。

上述频率可重构耦合馈电环形天线，其特征在于，所述第一SPiN二极管环的个数为至少一个，所述第二SPiN二极管环的个数为至少一个。

本实用新型的有益效果是：

第一、该频率可重构耦合馈电环形天线体积小、剖面低、结构简单、易于加工。

第二、采用重掺杂多晶硅作为直流偏置线，避免了金属馈线对天线性能的影响。

第三、采用SPiN二极管作为天线的基本组成单元，只需通过控制其导通或断开，即可实现频率的可重构。

附图说明

通过以下参考附图的详细说明，本实用新型的其它方面和特征变得明显。但是应当知道，该附图仅仅为解释的目的设计，而不是作为本实用新型的范围的限定，这是因为其应当参考附加的权利要求。还应当知道，除非另外指出，不必要依比例绘制附图，它们仅仅力图概念地说明此处描述的结构和流程。

下面将结合附图，对本实用新型的具体实施方式进行详细的说明：

图1是本实用新型实施例提供的一种SPiN二极管结构示意图。

图2是本实用新型实施例提供的一种基于SPiN二极管的SOI基频率可重构耦合馈电环形天线的结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的一种基于SPiN二极管的SOI基频率可重构耦合馈电环形天线的半导体基片结构示意图；

图4是本实用新型实施例提供的一种基于SPiN二极管的SOI基频率可重构耦合馈电环形天线的介质板结构示意图；

图5是本实用新型实施例提供的一种SPiN二极管串的结构示意图。

图中：1、半导体基片；2、介质板；3、第一SPiN二极管环；4、第二SPiN二极管环；5、第一直流偏置线；6、第二直流偏置线；7、耦合式馈源；8、第一SPiN二极管串；9、第二SPiN二极管串；10、金属微带贴片；11、金属接地板；12、主枝节；13、第一分枝节；14、第二分枝节；22、本征区；23、第一金属接触区；24、第二金属接触区；26、N+区；27、P+区。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型做进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例一：

请参见图2，图2是本实用新型实施例提供的一种基于SPiN二极管的SOI基频率可重构耦合馈电环形天线的结构示意图。该频率可重构耦合馈电环形天线包括半导体基片1、介质板2、第一SPiN二极管环3，第二SPiN二极管环4，第一直流偏置线5，第二直流偏置线6，均设置于所述半导体基片1上；耦合式馈源7，设置于所述介质板2上。

上述频率可重构耦合馈电环形天线，所述第一SPiN二极管环3、所述第二SPiN二极管环4、所述第一直流偏置线5及所述第二直流偏置线6采用半导体工艺制作在所述半导体基片1上。

上述频率可重构耦合馈电环形天线，所述半导体基片1及所述介质板2为Si基SOI半导体片。

上述频率可重构耦合馈电环形天线，所述第一SPiN二极管环3包括第一SPiN二极管串8，所述第二SPiN二极管环4包括第二SPiN二极管串9，且所述第一SPiN二极管环3及所述第二SPiN二极管环4的周长等于所要接收信号的电磁波波长。

上述频率可重构耦合馈电环形天线，所述第一SPiN二极管串8设置有第一直流偏置线5，所述第二SPiN二极管串9设置有第二直流偏置线6，且所述第一直流偏置线5及所述第二直流偏置线6采用重掺杂多晶硅制作在半导体基片1上。

上述频率可重构耦合馈电环形天线，还包括介质板2，所述耦合式馈源7的上表面为金属微带贴片，下表面为金属接地板。

上述频率可重构耦合馈电环形天线，所述金属微带贴片包括主枝节12、第一分枝节13及第二分枝节14。

上述频率可重构耦合馈电环形天线，所述主枝节12的宽度和所述介质板2的厚度由所述耦合式馈源7的50Ω阻抗匹配决定，所述第一分枝节13及所述第二分枝节14的长度和宽度分别由天线的阻抗匹配决定。

上述频率可重构耦合馈电环形天线，所述半导体基片1与所述介质板2之间的距离由天线的增益决定。

上述频率可重构耦合馈电环形天线，其特征在于，所述第一SPiN二极管环3的个数为至少一个，所述第二SPiN二极管环4的个数为至少一个。

本实施例中，通过设计一种基于SPiN二极管的SOI基频率可重构耦合馈电环形天线的方式，解决目前通信所遇到的天线各部分间的互耦问题，带来环形天线体积小、可重构、易于集成、结构简单、馈电容易、频率可快速跳变，可用于各种跳频电台或设备的有益效果。

实施例二：

请一并参见图1及图5，图1是本实用新型实施例提供的一种SPiN二极管结构示意图，图5是本实用新型实施例提供的一种SPiN二极管串的结构示意图。每个SPiN二极管串中包括多个SPiN二极管，且这些SPiN二极管串行连接。该SPiN二极管由P+区27、N+区26和本征区22组成，第一金属接触区23位于P+区27处，第二金属接触区24位于N+区26处，处于SPiN二极管串的一端的SPiN二极管的金属接触区23连接至直流偏置的正极，处于SPiN二极管串的另一端的SPiN二极管的金属接触区24，通过施加直流电压可使整个SPiN二极管串中所有SPiN二极管处于正向导通状态。当利用SPiN二极管正向偏置激发固态等离子体时，可用于天线的电磁辐射。而SPiN二极管不加偏置关闭时，则呈现半导体介质状态，可解决天线间的互耦问题，更利于可重构天线的设计。

如图2所示，本实用新型由半导体基片1、介质板2、第一SPiN二极管环3，第二SPiN二极管环4，第一直流偏置线5、第二直流偏置线6、耦合式馈源7组成。其中第一SPiN二极管环3、第二SPiN二极管环4、第一直流偏置线5、第二直流偏置线6采用半导体工艺制作于半导体基片1上，耦合式馈源7采用化学气相淀积方法制作于介质板2上。

如图3所示，第一SPiN二极管环3由第一SPiN二极管串8组成，其环周长等于所要接收的电磁波波长，第一SPiN二极管串8一端设置有第一直流偏置线5，另一端接至公共地端。

如图3所示，第二SPiN二极管环4由第二SPiN二极管串9组成，其环周长等于所要接收的电磁波波长(频率)，第二SPiN二极管串9一端设置有第二直流偏置线6，另一端接至公共地端。

如图3所示，第一直流偏置线5、第二直流偏置线6分别接至电压正极，且任何工作时刻只能有一组直流偏置线接至电压正极，通过控制第一直流偏置线5或第二直流偏置线6上的电压即可选择性的使第一SPiN二极管串8或第二SPiN二极管串9处于正向导通状态，导通的SPiN二极管在本征区将产生固态等离子体，其具有类金属特性，可以用作天线的辐射结构。当不同的SPiN二极管串工作时，会改变天线的电尺寸长度，从而实现天线工作频率的可重构。

如图4所示，耦合式馈源7采用化学气相淀积方法制作于介质板2上，上表面为金属微带贴片10，下表面为金属接地板11，金属微带贴片10包含有一个主枝节12、第一分枝节13及第二分枝节14。主枝节10宽度和介质板2厚度由馈源的50Ω阻抗匹配决定，另外耦合到内外环的能量越大，则主枝节12宽度越大。第一分枝节13及第二分枝节14长度和宽度由天线的阻抗匹配决定，可通过第一分枝节13及第二分枝节14长度和宽度变化调节天线的驻波。半导体基片和介质板之间的距离由天线的增益决定。

采用本实施例的基于SPiN二极管的SOI基频率可重构耦合馈电环形天线，体积小、可重构、易于集成、结构简单、馈电容易、频率可快速跳变，可用于各种跳频电台或设备。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。