[发明专利]一种低损耗移相器

说明书

本发明公开了一种低损耗移相器，包括：介质基板及设置于所述介质基板上的主传输线(1)、偏置线(2)、与偏置线连接的第一导电孔(3)、传输线枝节(4)、位于传输线枝节(4)上的第一开关(5)、带有缝隙的金属地板(6)、与金属地板(6)连接的第二导电孔(7)、与第二导电孔(7)连接的屏蔽线(8)、位于屏蔽线(8)上的第二开关(9)及隔直电容(10)。本发明的优点在于：一方面，外围枝节形成高谐振状态，实现传输线小型化；另一方面，在外围枝节上加载开关不会影响主路信号传输，避免损耗累加的同时降低开关对主路信号的吸收。

技术领域

本发明属于微波单片集成电路(MMIC)领域技术领域，具体涉及一种低损耗移相器。

背景技术

有源相控阵的每个天线单元后端都包含一套完整的独立的收发(T/R)组件，可以控制形成多种辐射波束：高增益单波束辐射、多波束指向辐射等等，由于每个单元的独立性，一个有源相控阵也可以分成多个雷达或通信的收发阵列，相比无源相控阵提高了使用灵活性。

作为T/R组件的核心器件，移相器的性能、功耗、尺寸等对相控阵天线的系统指标起着决定性的影响。传统的移相器采用切换不同长度传输线的方式实现移相功能，然而这种移相器需要较多不同长度的传输线，同时需要两个一入多出射频开关。这种数字移相器结构一方面尺寸过大，另一方面移相器移相分布间隔较大，很难满足相控阵天线对移相器位数的要求。

基于传统移相器的缺点，研究人员提出了反射式移相器、可变电容移相器、介质可调移相器等结果，然而这些类型移相器存在着位数不足、功率容量不够、损耗过大等缺陷。

发明内容

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

本发明提出一种基于枝节开关结构的低损耗数字移相器，开关可以是二极管、电磁调控的液晶开关、MEMS开关等等，也可选用带有开关作用或可实现开关功能的结构或材料实现本专利里调节容性/感性的方法，均在该专利保护范围，该结构在主传输线外围并联电感或电容枝节，通过调节枝节长度实现移相器功能。

具体的，本发明提供了一种低损耗移相器，包括：介质基板及设置于所述介质基板上的主传输线、偏置线、与偏置线连接的第一导电孔、传输线枝节、位于传输线枝节上的第一开关、带有缝隙的金属地板、与金属地板连接的第二导电孔、与第二导电孔连接的屏蔽线、位于屏蔽线上的第二开关及隔直电容。

进一步地，传输线枝节与金属地板缝隙间隔放置，为一组或多组。

进一步地，传输线枝节用于增加传输线电容，金属地板缝隙用于增加传输线电感。

进一步地，所述主传输线、偏置线、传输线枝节、位于传输线枝节上的开关、屏蔽线、位于屏蔽线上的开关及隔直电容设置于所述介质基板一侧；带有缝隙的金属地板设置于所述介质基板的另一侧；所述第一及第二导电孔用于连接所述介质基板两侧的金属线。

进一步地，所述主传输线、偏置线、传输线枝节、位于传输线枝节上的开关、屏蔽线、位于屏蔽线上的开关及隔直电容、和带有缝隙的金属地板，位于所述介质基板的同侧，没有导电孔连接。

进一步地，位于传输线枝节上的所述第一开关与传输线枝节以串联或并联形式连接，数量为一个或多个，通过在第一开关上加电，控制传输线枝节的电长度，实现移相器功能。

进一步地，所述带有缝隙的金属地板，沿金属地板缝隙方向放置一个或多个与金属地板连接的第二导电孔、与第二导电孔连接的屏蔽线、位于屏蔽线上的第二开关及隔直电容，所述隔直电容用于防止第二开关短路，通过在第二开关上加电，控制传输线枝节的电长度，实现移相器功能。

进一步地，位于传输线枝节上的第一开关及位于屏蔽线上的第二开关的通断状态既可以实现移相功能又可以调节传输线阻抗，通过控制所述第一及第二开关的状态，实现传输线阻抗控制。