橫向SPiN固態(tài)等離子體偶極子天線設計研究.pdf

1、基于橫向SPiN二極管構造的固態(tài)等離子體天線具有方向圖，頻率可重構等優(yōu)于傳統(tǒng)天線的獨特優(yōu)勢，是實現(xiàn)天線小型化和提升雷達與無線通信系統(tǒng)性能的最佳有效技術途徑。
　　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、電導率以及襯底的厚度、襯底電導率、器件間互聯(lián)線的數(shù)量對天線性

2、能的影響。仿真結果表明，當?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)域的電導率增加時，天線的性能有所改善，當增大到一定程度時，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，當短接線的數(shù)量較少時，對天線諧振點的影響較大，隨著短接線數(shù)量的進一步增加，達到一定數(shù)量，其對天線諧振點的影響極小可以忽略。
　　基于上述仿真結果，設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