[实用新型]一种等离子体波导移相器

说明书

本实用新型公开一种等离子体波导移相器，其属于射频通信技术领域。该移相器以波导为基础载体，结合固体半导体等离子体的相关技术实现了电磁波在波导内部的相位变化。该移相器主要包含波导和固体半导体等离子体两部分，波导可以使用多种形式，固体半导体等离子体又有体积小、可独立控制的特点，既可以按照传统数字移相器的设计思路来设计，也可以设计成连续可调的移相器。本实用新型的移相器和传统移相器相比，具有如下主要优势：插损小；设计灵活，固体半导体等离子体可以被集成在任意结构的波导内壁上；对于高频使用有很大优势；控制方便简单，固体半导体等离子体只有两种状态，可以简单的通过外部压控实现状态的变化。

技术领域

本实用新型属于射频通信技术领域，特别涉及一种区别于传统概念的新型固体半导体等离子体波导移相器。

背景技术

移相器在雷达、通信等领域有广泛且重要的作用。在不同的使用场景下，对移相器的结构、射频性能有着不同的要求。因此，移相器包含了各种各样不同的种类：固定移相器、可调移相器、波导移相器、铁氧体移相器、微带移相器等等。随着通信技术的不断发展，对于电子器件小型化的要求不断加强，毫米波频段的应用也愈发广泛。但是，频率的升高使得射频器件损耗、散热等多种问题变得更加难以解决。对于射频领域的移相器来说，小型化、相位精度、控制复杂度、散热等等要求也变得越来越高，相对成熟的微带形式的移相器、固定移相量的移相器等在相对高的频率下应用会受到很多限制。

针对以上问题，目前尚未提出有效的解决方案。

实用新型内容

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的。

有鉴于此，本实用新型提供了一种新型的固体半导体等离子体波导移相器，以适应较高频段的应用。相比传统的移相器，本实用新型的移相器具有设计灵活的特点，可以被设计成固定移相量的移相器，也可以作为数字移相器来使用，并且移相步进可根据实际需求灵活设计。

本实用新型针对的是用来传输无线电波的金属矩形波导，可以为空心波导，亦可以为介质波导。为了使传输效率最大化，电磁波以基模即TE10模进行传播。本实用新型将固体半导体等离子体放置在矩形波导的窄边的内侧，移相便是利用了固体半导体等离子体的介质特性对电压的不同反应而实现的。当固体半导体等离子体单元没有被直流电压驱动时表现为半导体介质，当固体半导体等离子体单元被直流电压所驱动时表现为像金属一样的良导体。通过加电处理，固体半导体等离子体导电率大大提升，可近似看作趋近于金属的一种材料，而其位置又在波导窄边内壁，便等效的把波导的长边进行了压缩，从而以新的基模进行传播的电磁波频率便会升高，和原本波导内传播的基模对应的电磁波频率产生了变化，基模的变化导致了相位在加电前后的不同，因此达到移相的目的。下面将从结构上作具体阐述。

本实用新型以BJ320波导为基础，设计了两种形式的移相器，分别是5比特数字移相器和360度连续可调移相器，以此来说明本实用新型的优势。此种移相器的基本结构由波导和固体半导体等离子体单元构成。5比特的移相器被分为5个移相段，各部分彼此独立，每个移相段的移相量分别为固定的11.25°，22.5°，45°，90°和180°，通过其相互的组合来控制所需的相位，在36GHz时，仿真的相位精度能够在0.5°以内，带内插损平坦度在±0.2dB以内。本实用新型展示的360度连续可调移相器其移相步进为1°，可通过外部的360路控制任意调整移相量，移相量为1的整数倍。

所述BJ320波导是标准波导，与本实用新型的使用频段相对应，此外还可选用脊波导、非标波导等其他形式的波导作为射频传输载体；

所述5比特移相器工作原理和传统数字移相器相同，都是将移相量数字化，对固定的移相量模块进行开关控制，并通过相应的组合达到移相目的；