[发明专利]频率和极化可重构的固态等离子体天线

说明书

本发明公开了一种频率和极化可重构的固态等离子体天线，包括自下而上依次设置的射频PCB板、介质基板和金属地板，所述介质基板的下方、射频PCB板上印刷有相互独立工作的第一微带馈线和第二微带馈线，所述金属地板的上表面中间位置开设有上下贯穿的十字交叉缝隙，该十字交叉缝隙的竖直缝隙和水平缝隙的两端内分别填充有相互独立的S‑PIN固态等离子体。本发明的结构简单，且可独立控制每个固态等离子体单元，工作频段不受控制，不需要复杂的馈电网络，同时实现了固态等离子体天线频率和极化的可重构。

技术领域

本发明属于天线和半导体工艺领域，尤其涉及一种频率和极化可重构的固态等离子体天线。

背景技术

随着科学技术的日新月异，人们对无线通信要求越来越高。一方面人们希望提高无线通信的容量、增加整个系统的功能，另一方面又希望降低成本。因此，这也对其中关键部分的天线系统的性能要求越来越高。缝隙天线具有体积小、剖面低、重量轻、成本低、加工容易以及易于实现宽带、多频以及圆极化工作等众多的优点。同时再结合通信系统的小型化、轻型化的发展趋势和需求，缝隙天线在移动通信领域的应用具有很强的吸引力。

固态等离子体可采用电或光激励的形式在半导体本征层形成的，当形成的固态等离子体内载流子浓度达到一定值时，其电导性可与金属相比拟。固态等离子体天线是使用固态等离子体来构成天线的辐射体以及馈电网络。当未激发成固态等离子体时，其就是半导体材料表现出介质的特性；而当激励成固态等离子体时，其类金属特性发挥作用。

在对采用半导体材料制作的PIN管两端施加激励电压,可在I区产生固态等离子体。利用PIN单元构造的固态等离子体可重构天线，具有工作频段切换灵活、辐射方向范围宽、良好的隐身特性、与微电子工艺兼容、可同时实现频率与方向图重构等众多优势，是实现天线小型化和提升雷达与通信系统性能的有效技术途径，已经成为了国内外的研究热点。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种频率和极化可重构的固态等离子体天线，通过控制S-PIN的导通与截止来改变缝隙的尺寸和状态，实现固态等离子体天线频率的可重构；通过天线两根微带馈线的切换，实现固态等离子体天线极化的可重构；并且可独立控制每一个S-PIN固态等离子体。

技术方案：为实现以上目的，本发明公开了一种频率和极化可重构的固态等离子体天线，其特征在于：包括自下而上依次设置的射频PCB板、介质基板和金属地板，所述介质基板的下方、射频PCB板上印刷有相互独立工作的第一微带馈线和第二微带馈线，所述金属地板的上表面中间位置开设有上下贯穿的十字交叉缝隙，该十字交叉缝隙的竖直缝隙和水平缝隙的两端内分别填充有相互独立的S-PIN固态等离子体。

其中，所述介质基板为电导率低的高阻硅基板。

优选的，所述第一微带馈线水平设置且跨过十字交叉缝隙，第二微带馈线竖直设置且跨过十字交叉缝隙，第一微带馈线和第二微带馈线长度相同，且关于介质基板的对角线轴对称。

再者，所述十字交叉缝隙的竖直缝隙和水平缝隙不同时参与辐射。

进一步，所述竖直缝隙的两端设有长度不同的第一S-PIN固态等离子体和第二S-PIN固态等离子体。

再者，所述水平缝隙的两端设有长度不同的第一S-PIN固态等离子体和第二S-PIN固态等离子体。

优选的，所述射频PCB板、介质基板和金属地板均为正方形结构。

再者，所述S-PIN固态等离子体上电连接有位于射频PCB板上的偏置电路，在偏置电路上施加偏置电压，用于改变固态等离子体的载流子浓度，使S-PIN固态等离子体结构呈现介质特性或者类金属特性。