Charakterisierung einer Varaktordiode für steuerbare Antennenarrays

Varaktordioden sind Halbleiterbauelemente, deren charakteristische Eigenschaft ein spannungsabhängiges Kapazitätsverhalten ist. Dadurch lassen sich abstimmbare Resonanzschwingkreise entwerfen, die beispielsweise Anwendung in der Frequenzwahl von analogen Radios finden. Die zunehmende Miniaturisierung von Halbleiterbauelementen eröffnet die Anwendung in immer höheren Frequenzbereichen. So können Varaktordioden dazu verwendet werden, um in Antennenarrays im Millimeterwellenbereich eine steuerbare Verkopplung benachbarter Antennenelemente zu realisieren.

Um zu überprüfen, ob sich einzelne Varaktordioden für diese Anwendung eignen, müssen sie im Vorfeld charakterisiert werden. Mit einer klassischen Streuparametermessung lässt sich ein genaues Ersatzschaltbild ermitteln, welches anschließend zur Modellierung im Antennenarray dient. Ein Problem dieser Methodik ist jedoch, dass sich die Messumgebung der Varaktordiode stark von der späteren Anwendung im Antennenarray unterscheidet und dies zu einer ungenauen Modellierung und folglich zu Abweichungen zwischen Simulations- und Messergebnissen führen kann.

In dieser Arbeit soll nun eine neue Methodik zur Charakterisierung einer Varaktordiode entwickelt werden. Dabei soll die Charakterisierungsumgebung, in welcher die entsprechende Diode vermessen wird, ähnlich zur späteren Umgebung im Antennenarray sein. Dadurch kann im Entwurfsprozess eines steuerbaren Antennenarrays eine genauere Modellierung der Varaktordiode sichergestellt werden.