固態(tài)等離子體重構天線設計與實現(xiàn).pdf

1、近些年隨著可重構天線在無線通訊領域的迅猛發(fā)展，天線的性能指標也需隨之不斷提升。本文依據(jù)固態(tài)等離子體理論、半導體理論和天線基本理論，對固態(tài)等離子體天線的重要組成部分-PIN單元(包括橫向PIN和垂直結構PIN)進行了建模仿真和特性分析，并設計了幾款可重構天線，具體工作內容和創(chuàng)新點有：
　　固態(tài)等離子體天線中的PIN單元與常規(guī)PIN二極管開關不同，是一種類似PIN結構的限幅器，通過直流電壓的控制，能夠在高阻半導體表面形成具有類金屬特性

2、的等離子體通道。本文對固態(tài)等離子體天線的關鍵組成部分-橫向PIN(Surface-PIN,S-PIN)單元在不同結構/材料下進行了建模仿真和物理特性分析。設計了一款以GaAs為襯底的S-PIN固態(tài)等離子體方向圖可重構陣列天線，該陣列天線使用S-PIN固態(tài)等離子體代替金屬組成天線陣的輻射面和饋電網(wǎng)絡，以準八木天線為基本線陣單元結構，通過激發(fā)不同位置的S-PIN來改變天線陣的饋電網(wǎng)絡，實現(xiàn)線陣輻射方向的可重構。通過參數(shù)優(yōu)化，該款天線陣可在五

3、個輻射方向之間切換工作，分別為：-45、-20、0、+20和+45。
　　根據(jù)實際半導體工藝要求，對以GaAs為襯底的垂直結構PIN單元（GaAs-PIN）進行建模仿真，分析其伏安特性和載流子隨外加偏置電壓的變化特性。在此基礎上，設計了一款固態(tài)等離子體頻率可重構天線，通過激發(fā)不同位置的GaAs-PIN單元，從而改變天線輻射面的長度，最終實現(xiàn)天線工作頻率的可重構。該款天線可在三個頻段之間切換工作，分別為：2.4GHz、2.78GHz