一种基于铁电材料的可调谐反射式移相器制造技术

本发明专利技术公开了一种基于铁电材料的可调谐反射式移相器，包括多个可调谐移相单元，每个可调谐移相单元分别包括输入节点、输出节点、正交耦合器、第一反射式负载单元和第二反射式负载单元，第一反射式负载单元和第二反射式负载单元分别由两个电感和可调谐电容构成，可调谐电容包括衬底和金属电极，衬底和金属电极均为矩形，金属电极层叠在衬底上且两者完全重合，金属电极上开设有从其前端延伸到后端的蛇形槽，蛇形槽从上到下贯穿金属电极，蛇形槽内填充有钛酸锶钡材料，钛酸锶钡材料的底部与衬底贴合，金属电极的左端面和右端面为第一可调谐电容的两端；优点是结构简单，尺寸较小，成本较低，且插损小，工作频率较高。工作频率较高。工作频率较高。

【技术实现步骤摘要】
一种基于铁电材料的可调谐反射式移相器


[0001]本专利技术涉及一种可调谐反射式移相器，尤其是涉及一种基于铁电材料的可调谐反射式移相器。

技术介绍

[0002]移相器广泛应用于雷达信号模拟器、信号发生器、相控阵系统、电子对抗系统和通信系统等，实现对信号相位的控制。现有的移相器主要有两类：负载式移相器和反射式移相器，反射式移相器相对于负载式移相器结构更为简单，尺寸更小，成本更低，得到更为广泛的应用。
[0003]当前，微波毫米波通信系统在5G毫米波频段已广泛使用反射式移相器。现有的反射式移相器主要采用变容二极管、开关和铁氧体电调器件或者铁氧体磁调器件等来实现。由于变容二极管和开关等器件需要使用额外电路结构来进行匹配，由此，反射式移相器的结构仍然比较复杂，尺寸也较大，成本仍然较高，并且由于变容二极管和开关等集总原件不可避免存在寄生效应，以致该反射式移相器插损大，工作频率不能满足毫米波频段通信的应用，且难以继续提高。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种结构简单，尺寸较小，成本较低，且插损小，工作频率较高的基于铁电材料的可调谐反射式移相器。
[0005]本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种基于铁电材料的可调谐反射式移相器，包括N个可调谐移相单元，N为大于等于2的整数，每个所述的可调谐移相单元分别包括输入节点、输出节点、正交耦合器、第一反射式负载单元和第二反射式负载单元，所述的第一反射式负载单元和所述的第二反射式负载单元分别具有电源端和信号端，所述的正交耦合器的输入端和所述的输入节点连接，所述的正交耦合器的隔离端与所述的输出节点连接，所述的正交耦合器的直通端与所述的第一反射式负载单元的信号端连接，所述的正交耦合器的耦合端与所述的第二反射式负载单元的信号端连接，第1个可调谐移相单元的输入节点作为所述的可调谐反射式移相器的输入节点，所述的可调谐反射式移相器的输入节点用于接入待移相信号，第k个可调谐移相单元的输出节点和第k+1个可调谐移相单元的输入节点连接，k＝1，2，
…
，N
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1，第N个可调谐移相单元的输出节点作为所述的可调谐反射式移相器的输出节点，所述的可调谐反射式移相器的输出节点用于输出移相后信号；所述的第一反射式负载单元包括第一电感、第二电感和第一可调谐电容，所述的第一电感的一端为所述的第一反射式负载单元的信号端，所述的第一电感的另一端、所述的第一可调谐电容的一端和所述的第二电感的一端连接，所述的第二电感的另一端为所述的第一反射式负载单元的电源端，所述的第一可调谐电容的另一端接地；所述的第二反射式负载单元包括第三电感、第四电感和第二可调谐电容，所述的第三电感的一端为所述的第二反射式负载单元的信号端，所述的第三电感的另一端、所述的第二可调谐电容的一端和所述的第
四电感的一端连接，所述的第四电感的另一端为所述的第二反射式负载单元的电源端，所述的第二可调谐电容的另一端接地；所述的第一可调谐电容包括衬底和金属电极，所述的衬底和所述的金属电极均为矩形，所述的金属电极层叠在所述的衬底上且两者完全重合，所述的金属电极上开设有从其前端延伸到后端的蛇形槽，所述的蛇形槽从上到下贯穿所述的金属电极，所述的蛇形槽内填充有钛酸锶钡材料，所述的钛酸锶钡材料的底部与所述的衬底贴合，所述的金属电极的左端面和右端面为所述的第一可调谐电容的两端；所述的第二可调谐电容的结构与所述的第一可调谐电容相同。
[0006]所述的蛇形槽由第一开槽、第二开槽、第三开槽、第四开槽、第五开槽、第六开槽、第七开槽、第八开槽、第九开槽、第十开槽和第十一开槽构成，所述的第一开槽、所述的第二开槽、所述的第三开槽、所述的第四开槽、所述的第五开槽、所述的第六开槽、所述的第七开槽、所述的第八开槽、所述的第九开槽、所述的第十开槽和所述的第十一开槽均为矩形槽，所述的第一开槽、所述的第二开槽、所述的第三开槽、所述的第四开槽和所述的第五开槽从前向后间隔设置，且均平行于所述的金属电极的前端面，所述的第一开槽、所述的第二开槽、所述的第三开槽、所述的第四开槽和所述的第五开槽中任意相邻两个开槽之间的间距相等，所述的第一开槽与所述的金属电极的前端面之间的距离等于所述的第五开槽与所述的金属电极的后端面之间的距离，所述的第六开槽的前端面与所述的金属电极的前端面齐平，所述的第六开槽的左端面与所述的第一开槽的右端面贴合连接，所述的第六开槽的后端面与所述的第一开槽的后端面齐平，所述的第七开槽的左端面分别与所述的第二开槽的右端面和所述的第三开槽的右端面贴合连接，所述的第七开槽的前端面与所述的第二开槽的前端面齐平，所述的第七开槽的后端面与所述的第三开槽的后端面齐平，所述的第八开槽的左端面分别与所述的第四开槽的右端面和所述的第五开槽的右端面贴合连接，所述的第八开槽的前端面与所述的第四开槽的前端面齐平，所述的第八开槽的后端面与所述的第五开槽的后端面齐平，所述的第六开槽、所述的第七开槽和所述的第八开槽的右端面位于同一平面，所述的第九开槽的后端面与所述的金属电极的后端面齐平，所述的第九开槽的右端面与所述的第五开槽的左端面贴合连接，所述的第九开槽的前端面与所述的第五开槽的前端面齐平，所述的第十开槽的右端面分别与所述的第三开槽的左端面和所述的第四开槽的左端面连接，所述的第十开槽的前端面与所述的第三开槽的前端面齐平，所述的第十开槽的后端面与所述的第四开槽的后端面齐平，所述的第十一开槽的右端面分别与所述的第一开槽的左端面和所述的第二开槽的左端面贴合连接，所述的第十一开槽的前端面与所述的第一开槽的前端面齐平，所述的第十一开槽的后端面与所述的第二开槽的后端面齐平，所述的第九开槽、所述的第十开槽和所述的第十一开槽的左端面位于同一平面。
[0007]与现有技术相比，本专利技术的优点在于通过N个可调谐移相单元级联构成可调谐反射式移相器，每个可调谐移相器单元主要由正交耦合器和两个反射式负载单元构成，每个反射式负载单元分别由可调谐电容和两个电感构成，两个电感均用微带线结构来实现，其中一个电感用于可调谐电容和正交耦合器相连接作为反射式负载单元的信号端，其宽度与正交耦合器端口以及可调谐电容金属电极的宽度一致，可以减少正交耦合器和反射式负载单元之间的传输反射，另外一个电感用于连接电源，用于施加直流偏置电压，可调谐电容由衬底和金属电极构成，金属电极上开设有从其前端延伸到后端的蛇形槽，结构较为简单，可调谐电容的金属电极由微纳加工工艺实现，可实现微米级尺寸精度以满足微波应用的需
求，同时可调谐电容的金属电极以及蛇形槽尺寸可依据反射式负载单元的输入阻抗来调整，从而可以减少反射式负载单元中匹配电路的设计，降低了反射式负载单元的复杂度和尺寸，蛇形槽内填充具有可调谐性的铁电材料，用于实现可调谐电容的可调谐性，蛇形槽的结构增大了金属电极的面积，便于缩小可调谐电容的尺寸，蛇形槽内的铁电材料具有很高的功率承载特性，使得可调谐电容具有较高的功率承载量，可以满足高功率通信系统的需求，由此反射式负载单元内部除了一个可调谐电容和两个微带线结构的电感之外，不需要额外设置开关电路和匹配电路，结本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于铁电材料的可调谐反射式移相器，其特征在于包括N个可调谐移相单元，N为大于等于2的整数，每个所述的可调谐移相单元分别包括输入节点、输出节点、正交耦合器、第一反射式负载单元和第二反射式负载单元，所述的第一反射式负载单元和所述的第二反射式负载单元分别具有电源端和信号端，所述的正交耦合器的输入端和所述的输入节点连接，所述的正交耦合器的隔离端与所述的输出节点连接，所述的正交耦合器的直通端与所述的第一反射式负载单元的信号端连接，所述的正交耦合器的耦合端与所述的第二反射式负载单元的信号端连接，第1个可调谐移相单元的输入节点作为所述的可调谐反射式移相器的输入节点，所述的可调谐反射式移相器的输入节点用于接入待移相信号，第k个可调谐移相单元的输出节点和第k+1个可调谐移相单元的输入节点连接，k＝1，2，
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，N
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1，第N个可调谐移相单元的输出节点作为所述的可调谐反射式移相器的输出节点，所述的可调谐反射式移相器的输出节点用于输出移相后信号；所述的第一反射式负载单元包括第一电感、第二电感和第一可调谐电容，所述的第一电感的一端为所述的第一反射式负载单元的信号端，所述的第一电感的另一端、所述的第一可调谐电容的一端和所述的第二电感的一端连接，所述的第二电感的另一端为所述的第一反射式负载单元的电源端，所述的第一可调谐电容的另一端接地；所述的第二反射式负载单元包括第三电感、第四电感和第二可调谐电容，所述的第三电感的一端为所述的第二反射式负载单元的信号端，所述的第三电感的另一端、所述的第二可调谐电容的一端和所述的第四电感的一端连接，所述的第四电感的另一端为所述的第二反射式负载单元的电源端，所述的第二可调谐电容的另一端接地；所述的第一可调谐电容包括衬底和金属电极，所述的衬底和所述的金属电极均为矩形，所述的金属电极层叠在所述的衬底上且两者完全重合，所述的金属电极上开设有从其前端延伸到后端的蛇形槽，所述的蛇形槽从上到下贯穿所述的金属电极，所述的蛇形槽内填充有钛酸锶钡材料，所述的钛酸锶钡材料的底部与所述的衬底贴合，所述的金属电极的左端面和右端面为所述的第一可调谐电容的两端；所述的第二可调谐电容的结构与所述的第一可调谐电容相同。2.根据权利要求1所述的一种基于铁电材料的可调...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨家铭，黄季甫，陆云龙，尤阳，尤青春，陈益，
申请(专利权)人：宁波大学，
类型：发明
国别省市：