[發明專利]一種全固態等離子體臨近耦合隱身天線陣及其控制方法

在審

• 申請號: 201410413660.2
• 申請日: 2014-08-20
• 公開（公告）號: CN104241851A
• 公開（公告）日: 2014-12-24
• 發明（設計）人: 劉少斌;周永剛;陳鑫;陳琳;謝倩倩;余志洋;張博
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H01Q1/52
• 分類號: H01Q1/52;H01Q21/00
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

技術領域

本發明涉及天線和半導體工藝領域，具體涉及一種全固態等離子體臨近耦合隱身天線陣。?

背景技術

在現代高科技戰爭中，雷達系統和通信系統對戰爭的勝負是至關重要的。而天線作為雷達系統和通信系統的關鍵部件，其性能對系統產生至關重要的影響；同時，由于天線的雷達散射截面(RCS)較大，也極易成為敵方發現和打擊的突出目標。因此提高天線的性能指標(包括隱身性能)具有重要的意義。?

對傳統天線而言，為了達到最佳的發射和接收效果，通常不能采取外形和涂敷吸波材料等常規方法來進行隱身，因而天線的RCS一般都很大，而成為整個系統隱身設計的瓶頸。此外，對傳統的機械掃描天線，由于結構固定，其電性能和電參數都是固定不可調的。由于其機械慣性而不能快速掃描，技術逐步落后。而相控陣的電掃描天線，由于技術復雜、價格昂貴，使得廣泛應用受到限制。等離子體天線可以克服上述傳統機械天線的缺點，實現無慣性電掃描，也可以實現天線結構和方向圖的重構。同時，還具有結構簡單、重量輕、可集成等眾多優點，是一種極具發展潛力的新原理的天線。?

如何將等離子天線用于高頻段的工作中，成為了現有技術發展的重要方向。?

發明內容

發明目的：為了解決現有技術中天線難以隱身的問題，同時實現可重構、電掃描和低成本，本發明提供一種全固態等離子體臨近耦合隱身天線陣，解決了現有技術的不足。?

技術方案：一種全固態等離子體臨近耦合隱身天線陣，其特征在于，包括固態等離子體天線單元、上層介質基板、微帶耦合饋線、底層介質基板、接地金屬板；?

所述固態等離子體天線單元包括半導體等離子體單元、等離子體單元控制芯片、行控制線和列控制線；其中，半導體等離子體單元由上至下依次包括絕緣層、重摻雜P層、低摻雜I層、重摻雜N層和絕緣層，絕緣層中間嵌有電極；重摻雜P層、低摻雜I層和重摻雜N層組合為PIN結構；?

重摻雜P層和重摻雜N層通過電極與行控制線、列控制線和等離子體單元控制芯片相連。?

作為優選，所述固態等離子體天線單元為圓形、正方形或長方形等,可構成圓形微帶貼片，矩形微帶貼片或印刷偶極子天線陣等，以滿足實際應用對天線不同輻射特性的要求。?

一種全固態等離子體臨近耦合隱身天線陣的控制方法，其特征在于，通過等離子體單元控制芯片、電極、行控制線和列控制線，對天線單元上不同空間位置處的重摻雜P層和重摻雜N層實施饋電控制，在P-N電極正向偏壓情況下，激發低摻雜I層，使半導體等離子體單元工作于等離子狀態；通過外圍控制系統對編碼器和鎖存器的控制，實現對每一個半導體等離子體單元中低摻雜I層的控制；?

通過激發不同位置的低摻雜I層，實現固態等離子體天線單元形狀的改變；通過改變固態等離子體天線單元的偏移位置及相鄰固態等離子體天線單元間的距離,控制天線單元的信號的幅度和相位，實現天線的方向圖重構，實現無慣性電掃描。?

有益效果：本發明的全固態可重構等離子體臨近耦合隱身天線陣列，可以通過外圍控制電路對每個等離子體單元進行獨立控制，形成不同形狀的等離子體天線單元，并實現天線結構的重構。因此，全固態等離子體臨近耦合隱身天線陣具有極大的設計自由度。在一些特殊應用中，要求天線有很大的方向性和很大的增益，此時可以通過增加天線單元個數，按照一定方式排列以組成更大的天線線陣或者面陣。此外，全固態等離子體臨近耦合隱身天線的輻射單元為砷化鎵，未激勵等時，砷化鎵主要表現為介質屬性，其RCS遠小于金屬天線的RCS，可以起到隱身的作用。同時本發明的天線結構緊湊簡單，成本低廉可以工作于1GHz-100GHz波段，該突破了傳統氣體等離子體天線難以工作在較高頻段的局限，具有可以實現波束掃描和隱身性能好等特點。?

附圖說明

圖1為本發明的系統結構的俯視圖?

圖2為固態等離子天線單元的局部放大圖?

圖3為本發明的系統結構的側視圖?

圖4為半導體等離子體單元的局部放大圖?

圖5為輻射單元控制系統工作示意圖?

具體實施方式

下面結合附圖對本發明做更進一步的解釋。?

如圖1和圖3所示，一種全固態等離子體臨近耦合隱身天線陣，包括固態等離子體?天線單元2、上層介質基板3、微帶耦合饋線4、底層介質基板5、接地金屬板6；?