CN108400432A - 半导体无线发射、接收天线 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种天线，特别涉及一种利用固态半导体技术制成的无线发射、接收天线。利用半导体发光管集成电路技术，制造发射微波、太赫兹无线电波、红外发射天线；利用旋转抛物面天线或透镜会聚微波、太赫兹无线电波、红外发射，利用可控液晶光栅构成频率可调的过滤片，实现无线信号选频通过，通过雪崩二极管、光电倍增管、超导量子点实现信号的接收；本发明可实现大量的天线的一致化工厂生产，与通信集成电路的基带芯片可集成在一起，易于工艺控制，适合大规模生产，降低了天线的成本，可广泛应用于雷达、无线宽带通信，量子通信，无线手机通信，卫星通信，实现高质量的无所不在的无线物联网。

Description

半导体无线发射、接收天线

技术领域

本发明涉及一种天线，特别涉及一种利用固态半导体技术制成的无线发射、接收天线。

背景技术

现有的天线是利用振子、微带天线来辐射无线电波，实现无线辐射与接收。

发明内容

要解决的问题：

现有技术对频率低的无线信号有效，但随着频率升高，效率差；工艺不能控制，甚至不能正常工作。解决现有微波、太赫兹、远红外、近红外、可见光、紫外光的通信天线问题。

技术方案：

系统组成：利用半导体发光管集成电路技术，制造发射微波、太赫兹无线电波、红外发射天线；利用旋转抛物面天线或透镜会聚微波、太赫兹无线电波、红外发射，利用可控液晶光栅构成频率可调的过滤片，实现无线信号选频通过，通过雪崩二极管、光电倍增管、超导量子点实现信号的接收；

发射天线包括：半导体发光管集成电路，发光管控制电路；

发射频率的调制：控制化合物半导体材料的不同能级间的跃迁，实现不同的发射频率；

设置发射天线的静态工作点：设置发光半导体发光管偏置电压，使半导体发光管天线处于线性状态；

发射信道调制：调制发光管的推动电流，实现发光管发出偏振电磁波，实现发光管发出极化的电磁波；调制发光管的推动电流，实现发光管发出椭圆偏振光，实现发光管的椭圆电磁波；或调制发光管的推动电流，实现发光管发出正交偏振光，实现微波、太赫兹电磁波、红外线的正交频分信号的发送；

接收天线包括：无线电波的滤波选频，光电探测器；

接收天线的选频：接收天线采用可变光栅进行滤波；

接收天线的信号获得：采用雪崩二极管、光电倍增管、超导量子传感器构成无线接收装置实现微波、太赫兹电磁波、红外线的接收；

传统的接收天线在本系统中的应用：用现有的振子天线，微带天线实现电磁波的接收和解调；

本发明专利创新点：

（1）利用化合物半导体的PN极发射微波、太赫兹电磁波、红外无线电波的无线信号；

（2）雪崩二极管、光电倍增管、超导量子点传感器构成无线接收装置实现无线电磁波的接收；

（3）利用半导体的PN极调制电流实现发射电磁波的正交频率复用调制；

（4）半导体发射PN极，雪崩二极管、光电倍增管、超导量子点传感器与传统的微带天线，振子天线混合使用；

（5）控制液晶显示不同的衍射光栅之间的间距，从而形成可变光栅，从而实现对不同接收信号的衍射，实现对接收信号不同波长的滤波；或控制液晶显示器产生圆环，不同圆环间距，实现不同波长的衍射产生极大值；

本发明可实现大量的天线的一致化工厂生产，与通信集成电路的基带芯片可集成在一起，易于工艺控制，适合大规模生产，降低了天线的成本，降低了整个系统的成本，提高了天线的控制精度，解决现有微波、太赫兹电磁波、远红外、近红外、可见光、紫外光的通信天线问题，可广泛应用于雷达、无线宽带通信，量子通信，无线手机通信，卫星通信，实现高质量的无所不在的无线物联网。

系统组成：利用半导体发光管集成电路技术，制造发射微波、太赫兹无线电波、红外发射天线；利用旋转抛物面天线或透镜会聚微波、太赫兹无线电波、红外发射，利用可控液晶光栅构成频率可调的过滤片，实现无线信号选频通过，通过雪崩二极管、光电倍增管、超导量子点实现信号的接收；

如图1所示，为半导体无线发射、接收天线系统组成框图，半导体无线发射电路包括：控制电路（101），半导体发射管（102）；半导体接收电路包括：接收滤波（103）、探测器（104）；

半导体发射管（102）采用化合物半导体，有多个能级；用于发射不同波长的微波、太赫兹无线电波、红外线。

利用化合物半导体的PN极发射微波、太赫兹电磁波、红外无线电波的无线信号；

利用氮化镓、氮化铝、氮化銦、磷化铝、磷化镓、磷化銦、氧化锌、砷化铝、砷化镓、砷化銦化合物半导体，利用化合物半导体或多层不同的化合物半导体，实现不同能级间跃迁发光，发射不同波长的微波、太赫兹无线电波、红外线、可见光、紫外线。

雪崩二极管、光电倍增管、超导量子点传感器构成无线接收装置实现无线电磁波的接收；

不同波长的微波、太赫兹无线电波、红外线经抛物面天线汇聚，或经过透镜汇聚，形成的汇聚信号经光栅或液晶光栅进行衍射分频、滤波，由雪崩二极管、光电倍增管、超导量子点传感器构成无线接收装置实现无线电磁波的接收，形成接收电平，由接收电路处理接收的信号。

半导体发射PN极发射、雪崩二极管、光电倍增管、超导量子点传感器与传统的微带天线、振子天线混合使用；

不同波长的微波、太赫兹无线电波、红外线可由半导体发射PN极发射；或不同波长的微波、太赫兹无线电波、红外线由传统的微带天线、振子天线发射；

接收信号由传统的微带天线、振子天线接收；或接收信号雪崩二极管、光电倍增管、超导量子点传感器接收。

控制液晶显示不同的衍射光栅之间的间距，使透过液晶显示器的不同频率的无线电波产生不同的衍射极大值，从而实现对不同接收信号的衍射，实现对接收信号不同波长的滤波；将雪崩二极管、光电倍增管、超导量子点传感器等探测器，放在不同的位置即可实现对接收的信号选频接收；

如图2所示，液晶显示构成可变光栅显示原理图，液晶显示器（201），衍射平面（202），在在液晶显示器的控制下在液晶显示器（201）上形成条形光栅或同心圆光栅，微波、太赫兹电磁波、红外无线电波在衍射平面（202）形成衍射花样；液晶显示器可采用TN、STN或TFT液晶显示器；

或利用液晶产生条形光栅，使接收的信号透过液晶显示器；不同波长的接收信号在不同位置显示衍射的极大值，将雪崩二极管、光电倍增管、超导量子点传感器等探测器，放在不同的位置即可实现对接收的信号选频接收；

或利用液晶产生同心圆的圆环光栅，接收的无线信号透过液晶会产生衍射极大值，将雪崩二极管、光电倍增管、超导量子点传感器等探测器，放在不同的位置即可实现对接收的信号选频接收。

有益效果：本发明可实现大量的天线的一致化工厂生产，与通信集成电路的基带芯片可集成在一起，易于工艺控制，适合大规模生产，降低了天线的成本，降低了整个系统的成本，提高了天线的控制精度，解决现有微波、太赫兹电磁波、远红外、近红外、可见光、紫外光的通信天线问题，可广泛应用于雷达、无线宽带通信，量子通信，无线手机通信，卫星通信，实现高质量的无所不在的无线物联网。

附图说明

图1 半导体无线发射、接收天线系统组成框图。

图2 液晶显示构成可变光栅显示原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式进行详细描述：

优选实例1：

系统组成：利用半导体发光管集成电路技术，制造发射微波、太赫兹无线电波、红外发射天线；利用旋转抛物面天线或透镜会聚微波、太赫兹无线电波、红外发射，利用可控液晶光栅构成频率可调的过滤片，实现无线信号选频通过，通过雪崩二极管、光电倍增管、超导量子点实现信号的接收；

发射天线包括：半导体发光管集成电路，发光管控制电路；

发射频率的调制：控制化合物半导体材料的不同能级间的跃迁，实现不同的发射频率；

设置发射天线的静态工作点：设置发光半导体发光管偏置电压，使半导体发光管天线处于线性状态；

发射信道调制：调制发光管的推动电流，实现发光管发出偏振电磁波，实现发光管发出极化的电磁波；调制发光管的推动电流，实现发光管发出椭圆偏振光，实现发光管的椭圆电磁波；或调制发光管的推动电流，实现发光管发出正交偏振光，实现微波、太赫兹电磁波、红外线的正交频分信号的发送；

接收天线包括：无线电波的滤波选频，光电探测器；

接收天线的选频：接收天线采用可变光栅进行滤波；

接收天线的信号获得：采用雪崩二极管、光电倍增管、超导量子传感器构成无线接收装置实现微波、太赫兹电磁波、红外线的接收；

传统的接收天线在本系统中的应用：用现有的振子天线，微带天线实现电磁波的接收和解调；

本发明专利创新点：

（1）利用化合物半导体的PN极发射微波、太赫兹电磁波、红外无线电波的无线信号；

（2）雪崩二极管、光电倍增管、超导量子点传感器构成无线接收装置实现无线电磁波的接收；

（3）利用半导体的PN极调制电流实现发射电磁波的正交频率复用调制；

（4）半导体发射PN极，雪崩二极管、光电倍增管、超导量子点传感器与传统的微带天线，振子天线混合使用；

（5）控制液晶显示不同的衍射光栅之间的间距，从而形成可变光栅，从而实现对不同接收信号的衍射，实现对接收信号不同波长的滤波；或控制液晶显示器产生圆环，不同圆环间距，实现不同波长的衍射产生极大值；

本发明可实现大量的天线的一致化工厂生产，与通信集成电路的基带芯片可集成在一起，易于工艺控制，适合大规模生产，降低了天线的成本，降低了整个系统的成本，提高了天线的控制精度，解决现有微波、太赫兹电磁波、远红外、近红外、可见光、紫外光的通信天线问题，可广泛应用于雷达、无线宽带通信，量子通信，无线手机通信，卫星通信，实现高质量的无所不在的无线物联网。

优选实例2：

系统组成：利用半导体发光管集成电路技术，制造发射微波、太赫兹无线电波、红外发射天线；利用旋转抛物面天线或透镜会聚微波、太赫兹无线电波、红外发射，利用可控液晶光栅构成频率可调的过滤片，实现无线信号选频通过，通过雪崩二极管、光电倍增管、超导量子点实现信号的接收；

如图1所示，为半导体无线发射、接收天线系统组成框图，半导体无线发射电路包括：控制电路（101），半导体发射管（102）；半导体接收电路包括：接收滤波（103）、探测器（104）；

半导体发射管（102）采用化合物半导体，有多个能级；用于发射不同波长的微波、太赫兹无线电波、红外线。

优选实例3：

利用化合物半导体的PN极发射微波、太赫兹电磁波、红外无线电波的无线信号；

利用氮化镓、氮化铝、氮化銦、磷化铝、磷化镓、磷化銦、氧化锌、砷化铝、砷化镓、砷化銦化合物半导体，利用化合物半导体或多层不同的化合物半导体，实现不同能级间跃迁发光，发射不同波长的微波、太赫兹无线电波、红外线、可见光、紫外线。

优选实例4：

雪崩二极管、光电倍增管、超导量子点传感器构成无线接收装置实现无线电磁波的接收；

不同波长的微波、太赫兹无线电波、红外线经抛物面天线汇聚，或经过透镜汇聚，形成的汇聚信号经光栅或液晶光栅进行衍射分频、滤波，由雪崩二极管、光电倍增管、超导量子点传感器构成无线接收装置实现无线电磁波的接收，形成接收电平，由接收电路处理接收的信号。

优选实例5：

半导体发射PN极发射、雪崩二极管、光电倍增管、超导量子点传感器与传统的微带天线、振子天线混合使用；

不同波长的微波、太赫兹无线电波、红外线可由半导体发射PN极发射；或不同波长的微波、太赫兹无线电波、红外线由传统的微带天线、振子天线发射；

接收信号由传统的微带天线、振子天线接收；或接收信号雪崩二极管、光电倍增管、超导量子点传感器接收。

优选实例6：

控制液晶显示不同的衍射光栅之间的间距，使透过液晶显示器的不同频率的无线电波产生不同的衍射极大值，从而实现对不同接收信号的衍射，实现对接收信号不同波长的滤波；将雪崩二极管、光电倍增管、超导量子点传感器等探测器，放在不同的位置即可实现对接收的信号选频接收；

如图2所示，液晶显示构成可变光栅显示原理图，液晶显示器（201），衍射平面（202），在在液晶显示器的控制下在液晶显示器（201）上形成条形光栅或同心圆光栅，微波、太赫兹电磁波、红外无线电波在衍射平面（202）形成衍射花样；液晶显示器可采用TN、STN或TFT液晶显示器；

或利用液晶产生条形光栅，使接收的信号透过液晶显示器；不同波长的接收信号在不同位置显示衍射的极大值，将雪崩二极管、光电倍增管、超导量子点传感器等探测器，放在不同的位置即可实现对接收的信号选频接收；

或利用液晶产生同心圆的圆环光栅，接收的无线信号透过液晶会产生衍射极大值，将雪崩二极管、光电倍增管、超导量子点传感器等探测器，放在不同的位置即可实现对接收的信号选频接收。

工业实用性：本发明可实现大量的天线的一致化工厂生产，与通信集成电路的基带芯片可集成在一起，易于工艺控制，适合大规模生产，降低了天线的成本，降低了整个系统的成本，提高了天线的控制精度，解决现有微波、太赫兹电磁波、远红外、近红外、可见光、紫外光的通信天线问题，可广泛应用于雷达、无线宽带通信，量子通信，无线手机通信，卫星通信，实现高质量的无所不在的无线物联网。

虽然结合附图对本发明的实施方式进行说明，但本领域普通技术人员可以在所附权利要求的范围内作出各种变形或修改，也可以本设计中的一部分。

Claims (6)

1.半导体无线发射、接收天线，其特征是：

系统组成：利用半导体发光管集成电路技术，制造发射微波、太赫兹无线电波、红外发射天线；利用旋转抛物面天线或透镜会聚微波、太赫兹无线电波、红外发射，利用可控液晶光栅构成频率可调的过滤片，实现无线信号选频通过，通过雪崩二极管、光电倍增管、超导量子点实现信号的接收；

发射天线包括：半导体发光管集成电路，发光管控制电路；

发射频率的调制：控制化合物半导体材料的不同能级间的跃迁，实现不同的发射频率；

设置发射天线的静态工作点：设置发光半导体发光管偏置电压，使半导体发光管天线处于线性状态；

发射信道调制：调制发光管的推动电流，实现发光管发出偏振电磁波，实现发光管发出极化的电磁波；调制发光管的推动电流，实现发光管发出椭圆偏振光，实现发光管的椭圆电磁波；或调制发光管的推动电流，实现发光管发出正交偏振光，实现微波、太赫兹电磁波、红外线的正交频分信号的发送；

接收天线包括：无线电波的滤波选频，光电探测器；

接收天线的选频：接收天线采用可变光栅进行滤波；

接收天线的信号获得：采用雪崩二极管、光电倍增管、超导量子传感器构成无线接收装置实现微波、太赫兹电磁波、红外线的接收；

传统的接收天线在本系统中的应用：用现有的振子天线，微带天线实现电磁波的接收和解调；

本发明专利创新点：

（1）利用化合物半导体的PN极发射微波、太赫兹电磁波、红外无线电波的无线信号；

（2）雪崩二极管、光电倍增管、超导量子点传感器构成无线接收装置实现无线电磁波的接收；

（3）利用半导体的PN极调制电流实现发射电磁波的正交频率复用调制；

（4）半导体发射PN极，雪崩二极管、光电倍增管、超导量子点传感器与传统的微带天线，振子天线混合使用；

（5）控制液晶显示不同的衍射光栅之间的间距，从而形成可变光栅，从而实现对不同接收信号的衍射，实现对接收信号不同波长的滤波；或控制液晶显示器产生圆环，不同圆环间距，实现不同波长的衍射产生极大值；

本发明可实现大量的天线的一致化工厂生产，与通信集成电路的基带芯片可集成在一起，易于工艺控制，适合大规模生产，降低了天线的成本，降低了整个系统的成本，提高了天线的控制精度，解决现有微波、太赫兹电磁波、远红外、近红外、可见光、紫外光的通信天线问题，可广泛应用于雷达、无线宽带通信，量子通信，无线手机通信，卫星通信，实现高质量的无所不在的无线物联网。

2.根据权利要求1所述的半导体无线发射、接收天线，其特征是：

系统组成：利用半导体发光管集成电路技术，制造发射微波、太赫兹无线电波、红外发射天线；利用旋转抛物面天线或透镜会聚微波、太赫兹无线电波、红外发射，利用可控液晶光栅构成频率可调的过滤片，实现无线信号选频通过，通过雪崩二极管、光电倍增管、超导量子点实现信号的接收；

半导体无线发射电路包括：控制电路（101），半导体发射管（102）；半导体接收电路包括：接收滤波（103）、探测器（104）；

半导体发射管（102）采用化合物半导体，有多个能级；用于发射不同波长的微波、太赫兹无线电波、红外线。

3.根据权利要求1所述的半导体无线发射、接收天线，其特征是：

利用化合物半导体的PN极发射微波、太赫兹电磁波、红外无线电波的无线信号；

利用氮化镓、氮化铝、氮化銦、磷化铝、磷化镓、磷化銦、氧化锌、砷化铝、砷化镓、砷化銦化合物半导体，利用化合物半导体或多层不同的化合物半导体，实现不同能级间跃迁发光，发射不同波长的微波、太赫兹无线电波、红外线、可见光、紫外线。

4.根据权利要求1所述的半导体无线发射、接收天线，其特征是：

雪崩二极管、光电倍增管、超导量子点传感器构成无线接收装置实现无线电磁波的接收；

不同波长的微波、太赫兹无线电波、红外线经抛物面天线汇聚，或经过透镜汇聚，形成的汇聚信号经光栅或液晶光栅进行衍射分频、滤波，由雪崩二极管、光电倍增管、超导量子点传感器构成无线接收装置实现无线电磁波的接收，形成接收电平，由接收电路处理接收的信号。

5.根据权利要求1所述的半导体无线发射、接收天线，其特征是：

半导体发射PN极发射、雪崩二极管、光电倍增管、超导量子点传感器与传统的微带天线、振子天线混合使用；

不同波长的微波、太赫兹无线电波、红外线可由半导体发射PN极发射；或不同波长的微波、太赫兹无线电波、红外线由传统的微带天线、振子天线发射；

接收信号由传统的微带天线、振子天线接收；或接收信号雪崩二极管、光电倍增管、超导量子点传感器接收。

6.根据权利要求1所述的半导体无线发射、接收天线，其特征是：

控制液晶显示不同的衍射光栅之间的间距，使透过液晶显示器的不同频率的无线电波产生不同的衍射极大值，从而实现对不同接收信号的衍射，实现对接收信号不同波长的滤波；将雪崩二极管、光电倍增管、超导量子点传感器等探测器，放在不同的位置即可实现对接收的信号选频接收；

液晶显示器（201），衍射平面（202），在在液晶显示器的控制下在液晶显示器（201）上形成条形光栅或同心圆光栅，微波、太赫兹电磁波、红外无线电波在衍射平面（202）形成衍射花样；液晶显示器可采用TN、STN或TFT液晶显示器；

或利用液晶产生条形光栅，使接收的信号透过液晶显示器；不同波长的接收信号在不同位置显示衍射的极大值，将雪崩二极管、光电倍增管、超导量子点传感器等探测器，放在不同的位置即可实现对接收的信号选频接收；

或利用液晶产生同心圆的圆环光栅，接收的无线信号透过液晶会产生衍射极大值，将雪崩二极管、光电倍增管、超导量子点传感器等探测器，放在不同的位置即可实现对接收的信号选频接收。