[发明专利]一种基于可调反射材料加载可调半导体器件

权利要求书

1.一种基于可调反射材料加载可调半导体器件，其特征在于：所述半导体器件由三层结构组成；

所述半导体器件第一层为加载PIN二极管的谐振子阵列，各个谐振单元之间通过二极管连接；

所述半导体器件第二层为厚度为d＝50mm的隔空层，相对介电常数为1.08；

所述半导体器件第三层为与谐振阵列同样大小的铜板；

二极管被串联和并联在一起，由调制信号统一控制；

所述半导体器件采用可调反射材料加载；

所述半导体器件第一层的谐振单元，采用菱形开十字槽的结构，菱形对角线长度分别为a＝71.2mm，b＝76mm，槽宽g＝1.2mm，相邻谐振单元间隔m＝1.2mm；

所述菱形的四个角上，放置有PIN二极管，用于调整所述半导体器件的特征阻抗；

反射阵包括上层PIN二极管谐振反射阵和下层铜板单元反射阵，反射阵被放置在相对介电常数为4.4，厚度为1mm的FR-4印刷电路板上；

所述半导体器件实现工作频点与频带可调，加载调制信号，使反射波被调制为期望信号；

在所述半导体器件上加载调制信号，实现波束赋形，控制反射波方向；

所述加载调制信号的可调频率选择表面的反射方向图表示为：

其中，m表示相邻谐振单元间隔；τ_ioff表示开关通的时间；τ_ion表示开关关的时间；e^-jπm表示相邻谐振单元相位；θ表示入射波角度；

基础频率上的方向图表示为：

阵列因子写作：

E(θ,t)＝Eu(θ，t)+El(θ，t)

其中E(θ，t)表示整个反射单元在t时刻的方向图，包括下层单元反射和上层单元反射；Eu(θ，t)表示所有上层单元反射集合，El(θ，t)表示所有下层单元反射的集合；Eu_i(θ)表示第i个上层单元的方向图，El_i(θ)表示第i个下层单元的方向图，τ_ioff-τ_ion表示开关时间长度；exp(ja_i)与exp(jb_i)分别表示上下层单元由于单元位置带来的相位因子，

a_i＝β*p_i*sin(θ)

b_i＝β*(p_i*sin(θ)+d+d*cos(θ))

其中是传播常数，d是两层间距，p_i是阵列单元的间距，为半个波长；

若输入到所述半导体器件的信号为正弦波信号，对于一个理想的方波信号，其反射信号表示为：

反射信号的频域表达式为：

其中f_c是入射波的频率，f_s是调制方波信号的频率。