[发明专利]一种波导电控二极管移相器

权利要求书

1.一种波导电控二极管移相器，其特征在于，级联在一起的指定角度的加载式移相结构与180°移相结构，所述指定角度的加载式移相结构数目为N个，实现N+1位波导数字电控移相器，所述N大于等于1；其中：

所述指定角度的加载式移相结构包括：金属波导，以及平行于金属波导宽边且距金属波导宽边中心有指定距离的第一电路板；所述第一电路板上印刷有口字形金属结构，包括两条竖直金属条带以及上下两侧的金属脊；两条竖直金属条带与上下两侧的金属脊之间加载有二极管开关，通过控制二极管开关在导通和截止间切换实现移相功能；

所述180°移相结构包括：左右两部分，左部分包括右侧封闭的金属波导，右部分包括左侧封闭的金属波导，左右两部分金属波导中心对齐，第二电路板横跨左右两部分金属波导的宽边中心位置，且同时与左右两部分金属波导窄边平行，实现左右两部分金属波导的连接；第二电路板左侧位于左部分的金属波导内，印有渐变金属结构，第二电路板右侧位于右部分的金属波导内，印有微带线结构与微带探针结构，渐变金属结构经左部分金属波导右侧的开口结构与微带线结构相连；微带线结构包含对称的上下两部分，并设置有一对二极管开关，实现上下两条传输路径的切换；微带线结构将信号向右部分传递，并经右部分金属波导侧壁上的开口结构传递至微带探针结构；微带探针结构上加载有二极管开关，与微带线结构上的二极管开关共同作用实现完整的上下传输路径切换功能；

每一移相结构中电路板与相应金属波导固定连接，并且通过偏置金属线两端分别连接电路板与直流电源，同时将相应金属波导的波导壁与直流电源地相接，构成完整的直流偏置回路；

其中，所述指定角度的加载式移相结构中，第一电路板的顶部与底部设有与金属波导的波导壁相对应的金属边，金属边中开有金属化槽；波导壁上设有与金属化槽所对应的金属销，金属化槽与金属销相配合，将所述第一电路板固定在金属波导上，并通过焊接实现第一电路板与波导壁的电气连接；两条竖直金属条带与偏置金属线相连接，偏置金属线上加载有隔直电感；偏置金属线通过第一电路板一侧以及波导壁上对应位置的开槽引出并与直流电源相接，同时波导壁与直流电源地相接，构成完整的直流偏置回路；

所述180°移相结构中，左右两部分金属波导的壁上各自设置有金属销，第二电路板上设置有与金属销对应的金属化槽，两者配合完成第二电路板的定位；第二电路板上还设置有金属结构、偏置金属线、隔直电感与上下两个直流引出结构完成对二极管开关的通断控制功能：对于右部分金属波导中左侧上下两个二极管开关，由上下两个直流引出结构、隔直电感、微带线结构、渐变金属结构、金属结构、金属化槽、金属销、左部分金属波导共同构成直流偏置回路；对于右部分金属波导中右侧上下两个二极管开关，由上下两个直流引出结构、隔直电感、微带线结构、微带探针结构、偏置金属线共同构成直流偏置回路。

2.根据权利要求1所述的一种波导电控二极管移相器，其特征在于，所述指定角度的加载式移相结构能够实现0-180°范围内的任意移相；基于电抗加载原理，通过控制二极管开关的通断实现移相功能，指定角度的加载式移相结构具有两个工作状态：

当直流偏置端施加正向电压时工作于第一状态，此时所有的二极管开关同时导通，两条竖直金属条带与波导壁直接连通，等效为一个电感性加载；当直流偏置端施加反向电压时工作于第二状态，此时所有的二极管开关同时断开，两条竖直金属条带与波导壁断开，二极管开关的结电容，以及两条竖直金属条带与上下两侧的金属脊之间的缝隙等效为一个电容性加载；在两种工作状态下，微波信号通过该指定角度的加载式移相结构时具有不同的传输相位，由此实现移相功能。

3.根据权利要求1所述的一种波导电控二极管移相器，其特征在于，所述180°移相结构基于路径切换原理实现180°移相；

其具有两个工作状态：当上方直流引出结构施加正向电压、下方直流引出结构施加反向电压并且左部分金属波导与右部分金属波导的波导壁接直流地时，工作于第一状态，此时，右部分中上方的两个二极管开关导通，下方的两个二极管开关断开，信号通过上方的路径传输；当上方直流引出结构施加反向电压、下方直流引出结构施加正向电压并且左部分金属波导与右部分金属波导的波导壁接直流地时，工作于第二状态，此时，右部分中下方两个的二极管开关导通、上方的两个二极管开关断开，信号通过下方的路径传输；

所述180°移相结构的右部分关于中心线呈镜像对称，在第一状态与第二状态下，当信号分别由上方、下方路径馈入右部分的金属波导时，右部分的金属波导内场分布也呈镜像对称，由此实现180°移相。