[發明專利]基于PIN二極管的三枝節微帶線可調移相器

有效

• 申請號: 201911340803.0
• 申請日: 2019-12-23
• 公開（公告）號: CN111029687B
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 宋飛
• 申請（專利權）人: 南京星騰通信技術有限公司
• 主分類號: H01P1/18
• 分類號: H01P1/18;H01P1/185;H01Q3/30
• 代理公司: 南京蘇創專利代理事務所(普通合伙) 32273
• 代理人: 張艷

本發明涉及一種基于PIN二極管的三枝節微帶線可調移相器，包括介質支撐基板，其一側表面鋪設有加載負極的金屬電極地層，另一側表面印制有移相網絡層，移相網絡層包括實現射頻信號的傳輸的微帶傳輸線和實現移相的微帶枝節線，微帶枝節線由三根平行放置的枝節線構成，將三個PIN二極管加載在三個枝節線與微帶傳輸線通路之間，通過控制直流偏置電壓來調節二極管的通斷，進而控制微帶枝節線與微帶傳輸線的連接狀態，可以實現分離可調的高精度相位調控。本發明相位調節精度高且可控制、成本低、損耗小、質量輕、耐腐蝕、設計簡單，可用于有源和無源相控陣雷達、可調波束陣列天線等領域。

技術領域

本發明涉及一種基于PIN二極管的三枝節微帶線可調移相器，屬于微波器件技術領域。

背景技術

雷達是軍事國防上必不可少的關鍵技術，它可以實現對飛機的探測，追蹤。移相器是相控陣雷達中不可缺少一個重要組成部分，可以控制各輻射單元的饋電相位，進而實現對陣列方向圖的控制，如波束指向、波束形狀、副瓣控制等。但是傳統的移相器組件在實現大范圍的相位調控和精細的相位步進上，需要采用大量的PIN二極管，而大規模的使用PIN二極管會造成嚴重散熱困難和價格成本上升。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提供一種基于PIN二極管的三枝節微帶線可調移相器，其具體技術方案如下：

基于PIN二極管的三枝節微帶線可調移相器，包括介質支撐基板，所述介質支撐基板的一側表面鋪設有加載負極的金屬電極地層，所述介質支撐基板的另一側表面印制有移相網絡層，所述移相網絡層包括微帶傳輸線和微帶枝節線，所述微帶傳輸線實現射頻信號的傳輸，所述微帶枝節線實現移相，

所述微帶枝節線由多根平行放置的枝節線構成，每根所述枝節線和微帶傳輸線之間均放置一根PIN二極管，所述PIN二極管的正極和枝節線連接，所述PIN二極管的負極和微帶傳輸線連接，

所述微帶枝節線和微帶傳輸線還連接有用于控制PIN二極管的直流偏置網絡，所述直流偏置網絡包括與微帶枝節線連接的直流正極偏置線和與微帶傳輸線連接的直流負極偏置線，

所述介質支撐基板開設有貫通兩側表面的負極金屬化過孔，所述直流負極偏置線穿過金屬化過孔與金屬電極地層相連，形成直流偏置的負極；

所述介質支撐基板表面開設有正極金屬化過孔，所述直流正極偏置線穿過正極金屬化過孔連接控制電路。

進一步的，所述微帶枝節線由三根平行放置的枝節線構成，微帶枝節線的長度、寬度和間距通過仿真軟件優選得到，以實現所需相位偏移值。

進一步的，所述直流正極偏置線包括串聯的正極蛇形線和扇形線，所述正極蛇形線在射頻狀態下引入一個電感，所述扇形線在射頻狀態下等效為一個電容，通過調整正極蛇形線和扇形線的結構參數實現微帶傳輸線兩端的阻抗匹配特性。

進一步的，所述直流負極偏置線包括與微帶傳輸線相連的負極蛇形線，所述負極蛇形線在射頻工作狀態下為高阻抗，防止微帶傳輸線上的射頻信號進入，從而降低傳輸損耗，在直流狀態下保證微波傳輸線為0V的低電位。

進一步的，所述微帶枝節線的三根枝節線通過正極蛇形線和扇形線連接到直流正極偏置線，與直流負極偏置線和PIN二極管構成閉合直流饋電網絡。

進一步的，所述介質支撐基板由微波介質材料制得。

進一步的，所述金屬電極地層和移相網絡層均采用PCB印刷電路板技術與光刻刻蝕在介質支撐基板上。

本發明的有益效果是：

(1)本發明設計了三枝節線移相器，具有結構簡單、設計復雜度低的特點。PIN二極管處于截止狀態時，微帶傳輸線和微帶枝節線斷開，傳輸相位由微帶傳輸線決定；當PIN二極管處于導通狀態時，微帶傳輸線和微帶枝節線構成移相網絡，實現所需的相位偏移。因此，只需要考慮微帶枝節線連接時的匹配狀態，顯著降低設計復雜度。