橫向SPiN固態(tài)等離子體偶極子天線設(shè)計研究.pdf

1、基于橫向SPiN二極管構(gòu)造的固態(tài)等離子體天線具有方向圖，頻率可重構(gòu)等優(yōu)于傳統(tǒng)天線的獨(dú)特優(yōu)勢，是實(shí)現(xiàn)天線小型化和提升雷達(dá)與無線通信系統(tǒng)性能的最佳有效技術(shù)途徑。
　　本文首先分析了橫向SPiN二極管工作方式以及固態(tài)等離子體的產(chǎn)生及其微波特性。建立了基于SPiN二極管的固態(tài)等離子體偶極子天線模型，并應(yīng)用HFSS仿真軟件研究了工作頻率為14GHz時，固態(tài)等離子體區(qū)域的橫截面尺寸、電導(dǎo)率以及襯底的厚度、襯底電導(dǎo)率、器件間互聯(lián)線的數(shù)量對天線性

2、能的影響。仿真結(jié)果表明，當(dāng)?shù)入x子體區(qū)域橫截面形狀為正方形時，天線的諧振頻率與諧振點(diǎn)處的S11參數(shù)隨著橫截面邊長的增加，呈現(xiàn)下降的趨勢，而增益呈現(xiàn)增大的趨勢，即隨著橫截面積的增大，天線的性能有所提升，當(dāng)橫截面為矩形時，與同面積的正方形截面天線相比，天線的性能參數(shù)基本不變；固態(tài)等離子體區(qū)域的電導(dǎo)率增加時，天線的性能有所改善，當(dāng)增大到一定程度時，由于阻抗不匹配使得天線的性能下降；襯底的存在使得天線的諧振頻率漂移量很大，且天線的諧振頻率偏移量隨

3、著襯底厚度的增加而變大；隨著襯底電導(dǎo)率的增加，天線的部分性能參數(shù)下降，高電阻率的硅襯底能得到相對較好的天線的性能；對互聯(lián)器件間的短接線數(shù)量而言，在輻射振子臂長相等的條件下，當(dāng)短接線的數(shù)量較少時，對天線諧振點(diǎn)的影響較大，隨著短接線數(shù)量的進(jìn)一步增加，達(dá)到一定數(shù)量，其對天線諧振點(diǎn)的影響極小可以忽略。
　　基于上述仿真結(jié)果，設(shè)計了滿足天線性能的SPiN二極管，i區(qū)寬度50μm、厚度為80μm，襯底硅厚度為500μm，摻雜區(qū)的摻雜濃度為10