本文關(guān)鍵詞：橫向SPiN固態(tài)等離子體偶極子天線設(shè)計(jì)研究

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【摘要】：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(shì),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(shí),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(duì)天線性能的影響。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(shí),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(zhǎng)的增加,呈現(xiàn)下降的趨勢(shì),而增益呈現(xiàn)增大的趨勢(shì),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(shí),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(shí),天線的性能有所改善,當(dāng)增大到一定程度時(shí),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(duì)較好的天線的性能;對(duì)互聯(lián)器件間的短接線數(shù)量而言,在輻射振子臂長(zhǎng)相等的條件下,當(dāng)短接線的數(shù)量較少時(shí),對(duì)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(duì)天線諧振點(diǎn)的影響極小可以忽略�；谏鲜龇抡娼Y(jié)果,設(shè)計(jì)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1020cm-3,器件間的金屬互聯(lián)線長(zhǎng)度為100μm。并利用該SPiN二極管設(shè)計(jì)了一款頻率可重構(gòu)的偶極子天線,經(jīng)仿真驗(yàn)證,該天線的振子臂長(zhǎng)度為2.3mm、3.6mm、4.7mm時(shí),天線的工作頻率分別為19.9GHz、14GHz、11.7GHz,可以實(shí)現(xiàn)頻率可重構(gòu),并研究了實(shí)現(xiàn)SPiN固態(tài)等離子體天線的工藝,繪制了天線的版圖,目前天線樣品已經(jīng)制備完成,正在進(jìn)行測(cè)試。
【關(guān)鍵詞】：SPiN二極管 固態(tài)等離子體 偶極子天線 可重構(gòu)天線
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN821.4
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 符號(hào)對(duì)照表11-13
• 縮略語對(duì)照表13-16
• 第一章 緒論16-24
• 1.1 研究背景及意義16-20
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究概況20-22
• 1.3 論文的主要工作和安排22-24
• 第二章 SPiN二極管及其固態(tài)等離子體特性24-36
• 2.1 SPiN二極管結(jié)構(gòu)及工作機(jī)制24-29
• 2.2 SPiN二極管固態(tài)等離子體特性29-34
• 2.3 本章小結(jié)34-36
• 第三章 固態(tài)等離子體天線設(shè)計(jì)36-58
• 3.1 等離子體天線HFSS仿真模型36-41
• 3.1.1 仿真環(huán)境設(shè)置36-37
• 3.1.2 偶極子天線37-40
• 3.1.3 固態(tài)等離子體偶極子天線結(jié)構(gòu)建模40-41
• 3.2 等離子體區(qū)域橫截面積影響41-47
• 3.3 天線振子臂電導(dǎo)率對(duì)天線影響47-50
• 3.4 襯底對(duì)天線性能的影響50-54
• 3.4.1 襯底電導(dǎo)率變化的影響50-52
• 3.4.2 襯底厚度變化的影響52-54
• 3.5 器件互聯(lián)線對(duì)天線影響54-56
• 3.6 本章小結(jié)56-58
• 第四章 SPiN二極管固態(tài)等離子體偶極子天線設(shè)計(jì)58-74
• 4.1 SPiN二極管固態(tài)等離子體偶極子天線優(yōu)化設(shè)計(jì)58-62
• 4.2 SPiN二極管固態(tài)等離子體偶極子天線工藝實(shí)現(xiàn)62-67
• 4.3 SPiN二極管固態(tài)等離子體偶極子天線版圖設(shè)計(jì)67-70
• 4.4 SPiN二極管固態(tài)等離子體偶極子天線PCB測(cè)試板設(shè)計(jì)70-73
• 4.5 本章小結(jié)73-74
• 第五章 總結(jié)與展望74-76
• 參考文獻(xiàn)76-80
• 致謝80-82
• 作者簡(jiǎn)介82-83

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本文編號(hào)：937179