[实用新型]基于分布式直接驱动阵列的可重构多功能天线

说明书

本实用新型主要属于天线技术领域，具体涉及一种基于分布式直接驱动阵列的可重构多功能天线。所述可重构多功能天线包括：半导体等离子体基本单元(101)和用于控制每一个所述半导体等离子体基本单元的等离子体状态或非等离子体状态的分布式直接驱动阵列电路(201)；所述半导体等离子体基本单元和所述分布式直接驱动阵列电路集成于同一块介质基板(106)上，位于天线介质基板(106)的同一表面。所述多功能天线可快速地、动态地控制构成平面阵列各辐射单元的形状、大小和应该在的正确位置，实现天线频率的可重构、极化的可重构、波束控制和增益敏捷的可重构、旁瓣的位置及其相对电平的可重构以及上述的各种组合。

技术领域

本实用新型主要属于天线技术领域，与快速捷变多功能的天线有关，具体涉及一种基于分布式直接驱动阵列的可重构多功能天线。

背景技术

在最近的几十年中，可重构的多功能天线已经成为一个业内人士普遍感兴趣的热点研究领域，民用和军事上对于全新无线通信技术和雷达技术与日俱增的要求也促进了这一研究领域的迅猛发展。不同种类的可重构技术和实现途径已被研究并被实践所证实是行之有效的。

天线种类有上万种，每种天线都有其本身独特的功能和应用领域，如果把这上万种天线的功能都集成在一个天线上，此天线就变成了万能型的天线。特征天线电性能的参数是工作频率、极化、增益、主波束指向、辐射方向图、旁瓣的位置和相对电平等，因此，可重构包括频率的可重构(多频段工作)、极化的可重构(线极化、圆极化、椭圆极化)、波束控制和增益敏捷的可重构(波束扫描)、旁瓣的位置及其相对电平的可重构(抗干扰)以及上述的各种组合。

天线可重构的方法也是多种多样的，有用密集阵列借助控制算法使之稀疏化的方法。例如，美国kymeta公司的液晶超材料天线，虽然这种方法可达到对于主波束的扫描和对于极化的可重构，但是它的冗余单元数太多，在某一时刻，只用到一部分的辐射单元，并且即便这样，其被用到的辐射单元的相位也不能得到精确地控制，致使这种天线的效率不高，并且切换时间需要几毫秒，在有些应用中，这一切换时间是不能令人接受的。另外也有用微波PIN二极管、砷化镓晶体管、变容二极管和MEMS作为开关装置来对天线进行可重构，但是这种可重构的能力和功能有限，尤其是二极管是非线性原件，会产生某些交调。此外，也有用机械的方法使天线形状发生改变从而使天线辐射方向图发生变化，但这种方法会使天线所占的空间变大，天线也会变得太重。

南开大学、南京航天航空大学和西安电子科技大学等单位开展了横向PIN固态等离子体可重构天线的研究，但都是基于硅介质基板的解决方案，不仅在工艺实现上成本高，而且受到半导体产线能力和硅片制造工艺限制了其尺寸不能做的很大；同时，上述方案并没有提出独立驱动单个等离子体的创新性技术解决方案。例如南开大学的《基于网格形横向PIN二极管的可编程控制的可重构天线》中，只能以一组(最少4个，2×2个)等离子体作为基本单元进行天线设计和驱动，所有等离子体单元均需要独立的电源线由共用的可编程电压源直接驱动，但并未给出具体的可行性工艺实施方案，在需要驱动的等离子体单元数目众多时，该发明的驱动电路设计将会十分复杂，对器件要求更高，工艺实现的难度和成本也会更高；同时该设计中每行或每列相邻的两个基于硅基的等离子体单元拥有共同的P注入区或N注入区，相邻两个等离子体单元之间没有隔离槽，如果同时工作势必会彼此干扰，降低等离子体单元特性，因此该天线设计发明的性能、可重构精度及灵活性都受到了一定限制。

总而言之，天线可重构的方法非常多，但其目的就是一个，即使得天线多功能化，一个天线就可以实现多个天线的功能，节省天线的空间。

实用新型内容