本发明专利技术公开了一种可编程控制的可重构天线，属于天线领域，该天线主要包括：伺服电路、可编程电压源、天线单元和天线阵；每个横向PIN二极管组成一个天线单元；天线阵由一个N行M列的横向PIN二极管阵列组成；伺服电路对可编程电压源进行编程控制，使可编程电压源输出符合编程要求的MN+M路电压；可编程电压源输出的MN+M路电压与天线阵中相应的横向PIN二极管的MN+M个电极相连，控制MN个横向PIN二极管的导通与截止，可实现可编程控制的频率可重构天线、可编程控制的直线阵天线和可编程控制的平面阵天线。本发明专利技术实现了可编程控制的频率可重构天线、可编程控制的直线阵天线和可编程控制的平面阵列天线。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体器件领域和天线领域，特别涉及利用半导体器件实现可编程控 制的可重构天线。
技术介绍
近年来，随着无线电通信、雷达等工程系统和多媒体技术的高速发展，要求系统中 的天线能够实现动态可重构和提供高达千兆级（GbpS)的数据传输速率。基于横向PIN二 极管的娃基等离子天线（Silicon-basedPlasmaAntenna)可用于下一代通信系统、高速无 线设备与系统、低成本汽车雷达系统、雷达成像系统、智能天线和定向高能武器等，在民用 和军用方面都有重要的应用价值。 为了降低通信系统的成本、减轻重量、实现良好的电磁兼容性，要求通信系统中的 天线根据实际使用环境能够实时实现天线可重构，这样一个可重构的天线可以具有多个传 统天线的功能，整个通信系统中的天线数量将大大减少。为了增强天线的方向性，提高天线 的额增益和方向系数，或者为了得到所需要的辐射特性，可以采用天线阵以形成阵列天线。 等离子体独特的物理性质，在解决天线隐身与互耦等方面具有很大的发展潜力， 已成为研宄的热点。等离子体通过其中可以自由移动的带电粒子与外加电磁波之间的耦合 共振实现对电磁波信号的传输，从而成为天线系统的重要组成部分接收和发射信号。一种 全新的具有良好隐身性和快速动态可重构性的硅基等离子天线的概念被提出，且已经通过 实验初步验证。硅基等离子天线的材料是单晶硅，且制备技术和现代硅集成电路工艺相兼 容。硅基等离子体天线是天线领域的一个重大突破，是对传统天线的延伸和更新，它拓展了 等离子体的工程应用范围。
技术实现思路
本专利技术目的是解决天线隐身、信息系统的天线数量和天线的可重构问题，提供一 种可编程控制的可重构天线，通过控制横向PIN二极管的导通与截止可实现可编程控制的 频率可重构天线、可编程控制的直线阵天线和可编程控制的平面阵列天线。 本专利技术的目的通过如下技术方案实现： 可编程控制的可重构天线，包括：伺服电路、可编程电压源、由天线单元构成的天 线阵；每个横向PIN二极管组成一个天线单元；天线阵为一个N行M列的横向PIN二极管 阵列；伺服电路与可编程电压源连接，控制可编程电压源输出MN+M路电压；可编程电压源 输出的MN+M路电压分别记为V1,^V1,2，…，V1,M;V2，…，V2,M;…J2i'，…， V2i-1，M;V2i，l，V2i，2，…，V2i，M; ...;Vn+u，VN+1，2, …，vN+1，M，可编程电压源输出的电压与相同编 号的横向PIN二极管的电极用导线连接在一起；可编程电压源输出的MN+M路电压可以控制 MN个横向PIN二极管的导通与截止。 所述的横向PIN二极管依次包括单晶硅衬底、绝缘埋层、本征硅区和表面钝化层， 在本征硅区和表面钝化层的两端分别为P注入区（P区）和N注入区（N区），P注入区和N 注入区的上方各设有一个金属电极，其中绝缘埋层是氮化铝，本征区与P区和N区的金属电 极的长度之比等于100。 所述天线阵中的横向PIN二极管两端加正向偏置电压（即P区电压高于N区电压 一定数值）时横向PIN二极管导通；当横向PIN二极管两端加反向偏置电压（即N区电压 大于等于P区电压）时横向PIN二极管截止。正向偏置的横向PIN二极管有一定数值的恒 定电流流过，此时本征区含有一定数量的易于运动的载流子。已证明，当本征区载流子浓度 需达到IO18CnT3或以上时，此时本征区具有类金属的导电特性。正向偏置的横向PIN二极管 可以用来设计各种天线，或作为天线阵的基本天线单元。 所述的天线阵，由NXM个横向PIN二极管排列成N行M列的横向PIN二极管阵列。 所述的天线阵的N行M列的横向PIN二极管阵列中，各列横向PIN二极管之间用 二氧化硅隔离。 所述的天线阵的N行M列的横向PIN二极管阵列中相邻两列横向PIN二极管之间 的距离可以相等也可以不等。 所述的N行M列横向PIN二极管阵列中的各横向PIN二极管的本征区的长度和宽 度可以相同也可以不同。 所述的天线阵的N行M列的横向PIN二极管阵列中，第1行第j列的横向PIN二 极管的P注入区的电极记为V1;j其中j= 1，2,. . .，M;第2i-l行第j列的横向PIN二极管 与第2i行第j列的横向PIN二极管共用一个N注入区，该N注入区上的电极记为V2i^，其 中i= 1，2,. . .，N/2,j= 1，2,. ..，M;第2i行第j列的横向PIN二极管与第2i+l行第j列【主权项】1. 可编程控制的可重构天线，其特征在于，所述天线包括：伺服电路、可编程电压源、 由天线单元构成的天线阵；每个横向PIN二极管组成一个天线单元；天线阵由一个N行M 列的横向PIN二极管阵列组成，N为偶数；伺服电路与可编程电压源连接，控制可编程电压 源输出MN+M路电压；可编程电压源输出的MN+M路电压分别记为V1;1，V1;2，…， 乂2,2，...，乂2，11; ...;乂2卜1，1，乂2卜1，2，...，V2i-l,M;V2i，l，V2i，2，...，V2i，M; ...;Vn+1，1，Vn+1，2，...，Vn+1，M， 可编程电压源输出的电压与相同编号的横向PIN二极管的电极用导线连接在一起；可编程 电压源输出的MN+M路电压可以控制丽个横向PIN二极管的导通与截止。2. 根据权利要求1所述的可编程控制的可重构天线，其特征在于，所述的横向PIN二极 管依次包括单晶硅衬底、绝缘埋层、本征硅区和表面钝化层，在本征硅区和表面钝化层的两 端分别为P注入区和N注入区，P注入区和N注入区的上方各设有一个金属电极，其中绝缘 埋层是氮化铝，本征区与P区和N区的金属电极的长度之比等于100。3. 根据权利要求2所述的可编程控制的可重构天线，其特征在于，所述天线阵中的横 向PIN二极管两端加正向偏置电压即P区电压高于N区电压时，横向PIN二极管导通；当 横向PIN二极管两端加反向偏置电压、即N区电压大于等于P区电压时，横向PIN二极管截 止；正向偏置的横向PIN二极管有恒定电流流过，此时本征区含有易于运动的载流子，当本 征区载流子浓度需达到IO18CnT3或以上时，此时本征区具有类金属的导电特性；正向偏置的 横向PIN二极管可以用来设计各种天线，或作为天线阵的基本天线单元。4. 根据权利要求1所述的可编程控制的可重构天线，其特征在于，所述的N行M列的横 向PIN二极管天线阵中，各列横向PIN二极管之间用二氧化硅隔离。5. 根据权利要求1所述的可编程控制的可重构天线，其特征在于，所述的N行M列的横 向PIN二极管，各列横向PIN二极管之间的距离可以相等也可以不等。6. 根据权利要求1所述的可编程控制的可重构天线，其特征在于，所述的天线阵中的 各横向PIN二极管的本征区长度和宽度可以相等也可以不等。7. 根据权利要求1所述的可编程控制的可重构天线，其特征在于，所述的天线阵，由 NXM个横向PIN二极管排列成N行M列的横向PIN二极管阵列；第1行第j列的横向PIN 二极管的P注入区的电极记为其中j= 1，2,. . .，M;第2i-l行第j列的横向PIN二极 管与第2i行第j列的横向PIN二极管共用一个N注入区，该N注入区上的电极记为V2i^，其 中i= 1，2,. . .，本文档来自技高网...
【技术保护点】
可编程控制的可重构天线，其特征在于，所述天线包括：伺服电路、可编程电压源、由天线单元构成的天线阵；每个横向PIN二极管组成一个天线单元；天线阵由一个N行M列的横向PIN二极管阵列组成，N为偶数；伺服电路与可编程电压源连接，控制可编程电压源输出MN+M路电压；可编程电压源输出的MN+M路电压分别记为V1,1，V1,2，…,V1,M；V2,1，V2,2，…,V2,M；…；V2i‑1,1，V2i‑1,2，…，V2i‑1,M；V2i,1，V2i,2，…，V2i,M；…；VN+1,1，VN+1,2，…，VN+1,M，可编程电压源输出的电压与相同编号的横向PIN二极管的电极用导线连接在一起；可编程电压源输出的MN+M路电压可以控制MN个横向PIN二极管的导通与截止。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘会刚，梁达，张时雨，廖沁悦，任立儒，张福海，耿卫东，
申请(专利权)人：南开大学，
类型：发明
国别省市：天津;12
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。