[发明专利]基于PIN二极管的三枝节微带线可调移相器

说明书

本发明涉及一种基于PIN二极管的三枝节微带线可调移相器，包括介质支撑基板，其一侧表面铺设有加载负极的金属电极地层，另一侧表面印制有移相网络层，移相网络层包括实现射频信号的传输的微带传输线和实现移相的微带枝节线，微带枝节线由三根平行放置的枝节线构成，将三个PIN二极管加载在三个枝节线与微带传输线通路之间，通过控制直流偏置电压来调节二极管的通断，进而控制微带枝节线与微带传输线的连接状态，可以实现分离可调的高精度相位调控。本发明相位调节精度高且可控制、成本低、损耗小、质量轻、耐腐蚀、设计简单，可用于有源和无源相控阵雷达、可调波束阵列天线等领域。

技术领域

本发明涉及一种基于PIN二极管的三枝节微带线可调移相器，属于微波器件技术领域。

背景技术

雷达是军事国防上必不可少的关键技术，它可以实现对飞机的探测，追踪。移相器是相控阵雷达中不可缺少一个重要组成部分，可以控制各辐射单元的馈电相位，进而实现对阵列方向图的控制，如波束指向、波束形状、副瓣控制等。但是传统的移相器组件在实现大范围的相位调控和精细的相位步进上，需要采用大量的PIN二极管，而大规模的使用PIN二极管会造成严重散热困难和价格成本上升。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于PIN二极管的三枝节微带线可调移相器，其具体技术方案如下：

基于PIN二极管的三枝节微带线可调移相器，包括介质支撑基板，所述介质支撑基板的一侧表面铺设有加载负极的金属电极地层，所述介质支撑基板的另一侧表面印制有移相网络层，所述移相网络层包括微带传输线和微带枝节线，所述微带传输线实现射频信号的传输，所述微带枝节线实现移相，

所述微带枝节线由多根平行放置的枝节线构成，每根所述枝节线和微带传输线之间均放置一根PIN二极管，所述PIN二极管的正极和枝节线连接，所述PIN二极管的负极和微带传输线连接，

所述微带枝节线和微带传输线还连接有用于控制PIN二极管的直流偏置网络，所述直流偏置网络包括与微带枝节线连接的直流正极偏置线和与微带传输线连接的直流负极偏置线，

所述介质支撑基板开设有贯通两侧表面的负极金属化过孔，所述直流负极偏置线穿过金属化过孔与金属电极地层相连，形成直流偏置的负极；

所述介质支撑基板表面开设有正极金属化过孔，所述直流正极偏置线穿过正极金属化过孔连接控制电路。

进一步的，所述微带枝节线由三根平行放置的枝节线构成，微带枝节线的长度、宽度和间距通过仿真软件优选得到，以实现所需相位偏移值。

进一步的，所述直流正极偏置线包括串联的正极蛇形线和扇形线，所述正极蛇形线在射频状态下引入一个电感，所述扇形线在射频状态下等效为一个电容，通过调整正极蛇形线和扇形线的结构参数实现微带传输线两端的阻抗匹配特性。

进一步的，所述直流负极偏置线包括与微带传输线相连的负极蛇形线，所述负极蛇形线在射频工作状态下为高阻抗，防止微带传输线上的射频信号进入，从而降低传输损耗，在直流状态下保证微波传输线为0V的低电位。

进一步的，所述微带枝节线的三根枝节线通过正极蛇形线和扇形线连接到直流正极偏置线，与直流负极偏置线和PIN二极管构成闭合直流馈电网络。

进一步的，所述介质支撑基板由微波介质材料制得。

进一步的，所述金属电极地层和移相网络层均采用PCB印刷电路板技术与光刻刻蚀在介质支撑基板上。

本发明的有益效果是：

(1)本发明设计了三枝节线移相器，具有结构简单、设计复杂度低的特点。PIN二极管处于截止状态时，微带传输线和微带枝节线断开，传输相位由微带传输线决定；当PIN二极管处于导通状态时，微带传输线和微带枝节线构成移相网络，实现所需的相位偏移。因此，只需要考虑微带枝节线连接时的匹配状态，显著降低设计复杂度。