[实用新型]基于横向PIN二极管的可编程控制的可重构天线

说明书

技术领域

本实用新型属于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基于横向PIN二极管的可编程控制的可重构天线。

背景技术

现代大容量、多功能、超宽带综合信息系统的迅猛发展，使得在同一平台上搭载的信息子系统数量增加。天线作为无线系统中信息出入的通道，其数量也相应地增加。可重构天线技术使天线能根据实际环境需要实时重构天线特性，具有降低综合信息系统的整体成本、减轻重量、减小系统的雷达散射截面、实现良好的电磁兼容特性等优势。

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。

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，已成为研究的热点。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。

实用新型内容

本实用新型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，提供一种基于横向PIN二极管的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和可编程控制的直线阵列天线或平面阵列天线。

本实用新型的目的通过如下技术方案实现：

新型的基于横向PIN二极管的可编程控制的可重构天线，所述天线包括：伺服电路、可编程电压源和天线阵；所述天线阵是由2N行2M列共计2N×2M个横向PIN二极管构成的天线阵列，其中的每个横向PIN二极管为一个天线单元；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2MN+M+N路电压；可编程电压源输出的2MN+M+N路电压与天线阵中相应的4MN个横向PIN二极管阵列中的2MN+M+N个电极相连，控制各个横向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侧设有P注入区和N注入区，在各注入区表面分别设置有一个金属电极，共有2个电极，其中绝缘埋层是氮化铝。

所述的横向PIN二极管，当横向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10¹⁸cm^-3或以上时，此时本征区具有类金属的导电特性。