一种电可调波导移相器

本发明涉及无线通信的，特别涉及一种电可调波导移相器。

背景技术：

1、上自二十世纪六十年代以来，相控阵雷达在航空航天与军事领域得到广泛应用，移相器作为其核心器件亦被广泛采用。随着移动通信技术的演进，第五代移动通信已全面商用，第六代移动通信技术亦即将到来，基站建设规模持续扩大。目前基站多采用电调天线，通过移相器调节相位以控制波束倾角，从而提升网络覆盖能力。此外，在北斗导航卫星系统中，波束成形技术的实现也离不开移相器的支持。与传统的基于介质基板的平面型移相器相比，波导移相器具有更高的功率承受能力和更优的可靠性。

2、然而，现有研究中的波导移相器多采用机械调节方式，其相位调控结构往往体积较大。基于当前的市场需求与研究现状，开发一种结构紧凑、电调可控并可实现数字式调节的波导移相器，具有重要的学术意义与工程应用价值。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种电可调波导移相器，以解决移相器相位调控结构体积大的问题。

2、本发明提供了一种电可调波导移相器，包括波导传输线、介质基板、直流偏置电路、射频开关以及金属探针；波导传输线的内部形成有沿传输方向延伸的波导腔；介质基板设于所述波导传输线的外表面；直流偏置电路设于所述介质基板上；射频开关的输入端电连接所述直流偏置电路的输出端，其输出端接地；金属探针的一端沿垂直于所述传输方向伸入并悬空设置于所述波导腔内，其另一端贯穿所述波导传输线的壁体并电连接至所述射频开关的输入端；所述直流偏置电路用于控制所述射频开关的导通或断开，以使所述金属探针在所述波导腔内呈现出短路状态或开路状态。

3、优选的，所述波导腔包括中心线重合的第一波导腔与第二波导腔，所述第二波导腔的截面面积大于所述第一波导腔的截面面积；所述金属探针的悬空设置于所述第二波导腔内。

4、优选的，所述电可调波导移相器还包括射频接地金属片与波导接地金属片，所述射频接地金属片设于所述介质基板上，并与所述射频开关的输出端电连接；所述波导接地金属片设于所述波导传输线的外表面，所述射频接地金属片与所述波导接地金属片相互贴合。

5、优选的，所述介质基板以及所述波导接地金属片均设于所述波导传输线的宽边外壁，所述金属探针沿所述宽边的中轴线悬空伸入所述波导腔内。

6、优选的，所述金属探针包括若干金属探针，所述介质基板上设有若干相对应的焊接金属片，若干所述金属探针贯穿所述波导传输线的壁体后焊接于所述焊接金属片上，所述焊接金属片分别与所述直流偏置电路的输出端和所述射频开关的输入端电连接。

7、优选的，所述直流偏置电路包括若干扇形金属贴片，若干所述扇形金属贴片通过条形金属贴片实现与所述射频开关的电连接。

8、优选的，一所述介质基板、一所述直流偏置电路、若干所述金属探针以及与若干所述金属探针一一对应的射频开关组成一移相单元；所述波导传输线沿所述波导腔的传输方向阵列排布有多组所述移相单元；和/或，所述波导传输线的上下两个宽边对称设有两组所述移相单元。

9、优选的，所述电可调波导移相器还包括反相器，所述反相器设于所述波导传输线的输出端，所述反相器包括反相结构、第一开关电路、第二开关电路、第一传输路径与第二传输路径，所述第一传输路径与所述第二传输路径对称设于所述反相器的反相波导腔内，所述第一开关电路设于所述第一传输路径内，所述第二开关电路设于所述第二传输路径内，所述反相结构设于所述第一传输路径上，所述第一开关电路的通断状态与所述第二开关电路的通断状态相反，用于使电磁波分别经过所述第一传输路径和所述第二传输路径后形成180度的相位差。

10、优选的，所述第一传输路径与所述第二传输路径均为两端宽中间窄的波导腔体，所述反相结构连接于所述第一传输路径的中间位置的顶面与底面之间。

11、优选的，所述第一开关电路与所述第二开关电路结构相同，均包括偏置金属片、连接金属片、微带线、二极管、腔基板以及面基板，所述面基板设于所述反相器的宽边外表面，所述偏置金属片贴设于所述面基板，所述腔基板悬空伸入所述反相波导腔内，所述微带线与所述连接金属片均贴设于所述腔基板，一连接金属片的一端连接所述偏置金属片，其另一端与所述微带线的一端电连接所述二极管的一端，另一连接金属片的一端连接所述二极管的另一端，其另一端接地，所述微带线的另一端伸入所述反相波导腔。

12、本方案的有益效果在于：

13、本申请将介质基板及控制电路设置于波导传输线外部，避免了介质在波导腔内引入的额外损耗，有效提升了移相器的功率承受能力和传输效率。同时，本申请以电子化调节取代机械调节，通过直流偏置电路控制射频开关的通断状态，使金属探针在波导腔内呈现短路或开路状态，从而实现相位的电子化调节。避免了机械移动部件的使用，有效解决了现有技术中体积庞大、结构复杂、易磨损及无法数字化控制的问题，具有电子化调节能力、结构紧凑、可靠性高、支持数字化控制等优点，能够很好地满足现代通讯系统的要求。

1.一种电可调波导移相器，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的电可调波导移相器，其特征在于，

3.根据权利要求1所述的电可调波导移相器，其特征在于，

4.根据权利要求3所述的电可调波导移相器，其特征在于，

5.根据权利要求1所述的电可调波导移相器，其特征在于，

6.根据权利要求1所述的电可调波导移相器，其特征在于，

7.根据权利要求1所述的电可调波导移相器，其特征在于，

8.根据权利要求1所述的电可调波导移相器，其特征在于，

9.根据权利要求8所述的电可调波导移相器，其特征在于，

10.根据权利要求8所述的电可调波导移相器，其特征在于，