CN114639929B - 开关线型移相器及通讯设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种开关线型移相器及通讯设备，开关线型移相器包括至少两个移相单元，移相单元的输入端与输入微带线的一端电连接，移相单元的输出端与输出微带线的一端电连接；移相单元包括第一二极管、第二二极管和调节微带线，第一二极管的阴极作为移相单元的输入端，第一二极管的阳极与调节微带线的第一端电连接，调节微带线的第二端与第二二极管的阳极电连接，调节微带线的第三端与控制信号端电连接，第二二极管的阴极作为移相单元的输出端。不同移相单元的调节微带线的电长度不同，通过控制信号端输入的信号使得某一支路导通，进而选择不同的传输路径来实现相移。不同的移相单元之间并联连接，减少级联的数量，降低移相器的插入损耗。

Description

开关线型移相器及通讯设备

技术领域

本发明涉及移相器技术领域，尤其涉及一种开关线型移相器及通讯设备。

背景技术

移相器是相控阵雷达、卫星通讯、移动通信设备中的核心组件，它的工作频率、插入损耗直接影响着设备的抗干扰能力和灵敏度，以及系统的重量、体积和成本，因此研究大功率、低插损的移相器具有重要的意义。

发明内容

本发明提供了一种开关线型移相器及通讯设备，以实现大功率下移相器的应用且降低移相器的插入损耗。

根据本发明的一方面，提供了一种开关线型移相器，包括：输入微带线、至少两个移相单元、输出微带线、输入信号端、输出信号端和与所述移相单元一一对应的控制信号端，所述移相单元的输入端与所述输入微带线的一端电连接，所述移相单元的输出端与所述输出微带线的一端电连接；所述输入微带线的另一端与所述输入信号端电连接，所述输出微带线的另一端与所述输出信号端电连接；

所述移相单元包括第一二极管、第二二极管和调节微带线，各所述移相单元的调节微带线的长度不同；所述第一二极管的阴极作为所述移相单元的输入端，所述第一二极管的阳极与所述调节微带线的第一端电连接，所述调节微带线的第二端与所述第二二极管的阳极电连接，所述调节微带线的第三端与所述控制信号端电连接，所述第二二极管的阴极作为所述移相单元的输出端，所述第一二极管和所述第二二极管，用于根据所在的移相单元的控制信号端输入的导通信号导通，以将所述输入信号端输入的输入信号传输至所述输出信号端；

所述第一二极管和所述第二二极管的本征层的厚度为3微米。

可选的，所述移相单元还包括第一连接微带线和第二连接微带线，所述第一连接微带线连接于输入微带线和所述第一二极管的阴极之间，所述第二连接微带线连接于所述输出微带线和所述第二二极管的阴极之间。

可选的，所述输入微带线、所述移相单元、所述输出微带线、所述输入信号端、所述输出信号端和所述控制信号端均集成于同一晶片上。

可选的，所述开关线型移相器包括第一移相单元、第二移相单元和第三移相单元；所述输入微带线位于所述晶片的第一侧，所述输出微带线位于所述晶片的第二侧，所述第一侧和所述第二侧相对设置；

所述第一移相单元的调节微带线位于所述晶片的第三侧，所述第三移相单元的调节微带线位于所述晶片的第四侧，所述第三侧和所述第四侧相对设置，所述第二移相单元的调节微带线位于所述第一移相单元的调节微带线和所述第三移相单元的调节微带线之间；

所述第一移相单元的调节微带线连接的控制信号端与所述第一移相单元的调节微带线位于所述晶片的同一侧，所述第三移相单元的调节微带线连接的控制信号端与所述第三移相单元的调节微带线位于所述晶片的同一侧，所述第二移相单元的调节微带线连接的控制信号端位于所述输入微带线连接的输入信号端的下方；

每一所述移相单元包括的第一二极管和第二二极管沿第一方向排列设置。

可选的，所述第一移相单元的调节微带线关于中线对称，所述第二移相单元的调节微带线关于所述中线对称，所述第三移相单元的调节微带线关于所述中线对称，所述中线位于每一所述移相单元的第一二极管和第二二极管之间，且距离所述第一二极管和所述第二二极管的距离相等。

可选的，所述第一移相单元的调节微带线包括首尾依次连接的第一连接结构、第二连接结构、第三连接结构、第四连接结构、第五连接结构、第六连接结构、第七连接结构、第八连接结构和第九连接结构，所述第一连接结构还与所述第一移相单元的第一二极管的阳极连接，所述第九连接结构还与所述第一移相单元的第二二极管的阳极连接；所述第一连接结构与所述第九连接结构关于所述中线对称，所述第二连接结构与所述第八连接结构关于所述中线对称，所述第三连接结构与所述第七连接结构关于所述中线对称，所述第四连接结构与所述第六连接结构关于所述中线对称，所述第五连接结构关于所述中线对称；所述第一连接结构、所述第三连接结构和所述第五连接结构均沿第一方向延伸，所述第二连接结构和所述第四连接结构均沿第二方向延伸，所述第一方向和所述第二方向相交；

所述第三移相单元的调节微带线与所述第一移相单元的调节微带线的结构相同；

所述第二移相单元的调节微带线包括第十连接结构，所述第十连接结构沿所述第一方向延伸，所述第十连接结构连接于所述第二移相单元的第一二极管的阳极和所述第二二极管的阳极之间。

可选的，所述第一移相单元的第一连接微带线包括第十一连接结构和第十二连接结构，所述第十一连接结构沿所述第二方向延伸，所述第十二连接结构沿所述第一方向延伸，所述第十一连接结构的一端与所述输入微带线连接，所述第十一连接结构的另一端与所述第十二连接结构的一端连接，所述第十二连接结构的另一端与所述第一移相单元的第一二极管的阴极连接，所述第一移相单元的所述第二连接微带线与所述第一移相单元的第一连接微带线关于所述中线对称；所述第三移相单元的第一连接微带线的形状与所述第一移相单元的第一连接微带线的形状相同，所述第三移相单元的第二连接微带线的形状与所述第一移相单元的第二连接微带线的形状相同；

所述第二移相单元的第一连接微带线包括第十三连接结构，所述第十三连接结构沿所述第一方向延伸，所述第十三连接结构连接于所述输入微带线和所述第二移相单元的第一二极管的阴极之间，所述第二移相单元的第二连接微带线与所述第二移相单元的第一连接微带线关于所述中线对称。

根据本发明的另一方面，提供了一种通讯设备，包括上一方面任一项所述的开关线型移相器。

可选的，所述通讯设备，包括与所述移相单元一一对应的控制信号调节模块，所述控制信号调节模块包括限流电阻和扼流电感，所述限流电阻的一端与用于提供导通信号的电路电连接，所述限流电阻的另一端与所述扼流电感的一端电连接，所述扼流电感的另一端与所述开关线型移相器的控制信号端电连接。

本发明实施例提供了一种开关线型移相器和及通讯设备，开关线型移相器包括输入微带线、至少两个移相单元、输出微带线、输入信号端、输出信号端和与移相单元一一对应的控制信号端，移相单元的输入端与输入微带线的一端电连接，移相单元的输出端与输出微带线的一端电连接；移相单元包括第一二极管、第二二极管和调节微带线，第一二极管的阴极作为移相单元的输入端，第一二极管的阳极与调节微带线的第一端电连接，调节微带线的第二端与第二二极管的阳极电连接，调节微带线的第三端与控制信号端电连接，第二二极管的阴极作为移相单元的输出端。不同移相单元的调节微带线的电长度不同，通过控制信号端输入的信号使得某一支路的第一二极管和第二二极管导通，进而实现选择不同的传输路径来实现相移。且不同的移相单元之间并联连接，减少级联的数量，降低移相器的插入损耗。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种开关线型移相器的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种开关线型移相器中第一二极管或第二二极管的膜层结构图；

图3是本发明实施例提供的一种开关线型移相器的第一二极管或第二二极管的平面结构图；

图4是本发明实施例提供的另一种开关线型移相器的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的一种开关线型移相器的外形结构尺寸图；

图6是本发明实施例提供的一种开关线型移相器的版图；

图7是本发明实施例提供的一种通讯设备的结构示意图；

图8是本发明实施例提供的一种开关线型移相器的基材设置图；

图9是本发明实施例提供的一种开关线型移相器的三种状态的相位仿真结果图；

图10是本发明实施例提供的一种开关线型移相器的三种不同状态的插入损耗的仿真结果图；

图11是本发明实施例提供的一种开关线型移相器的三种不同状态的输入输出回波损耗的仿真结果图；

图12是本发明实施例提供的一种开关线型移相器的端口设置与网格划分图；

图13是本发明实施例提供的一种开关线型移相器的仿真原理图；

图14是本发明实施例提供的一种开关线型移相器的幅度一致性曲线图；

图15是本发明实施例提供的一种开关线型移相器在-35°移相态下的移相精度图；

图16是本发明实施例提供的一种开关线型移相器在-70°移相态下的移相精度图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或系统不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或系统固有的其它步骤或单元。

图1为本发明实施例提供的一种开关线型移相器的结构示意图，参考图1，开关线型移相器包括：输入微带线10、至少两个移相单元11、输出微带线12、输入信号端IN、输出信号端OUT和与移相单元11一一对应的控制信号端C0，移相单元11的输入端A1与输入微带线10的一端电连接，移相单元11的输出端U1与输出微带线12的一端电连接；输入微带线10的另一端与输入信号端IN电连接，输出微带线12的另一端与输出信号端OUT电连接；

移相单元11包括第一二极管Q1、第二二极管Q2和调节微带线111，各移相单元11的调节微带线111的长度不同；第一二极管Q1的阴极作为移相单元11的输入端A1，第一二极管Q1的阳极与调节微带线111的第一端电连接，调节微带线111的第二端与第二二极管Q2的阳极电连接，调节微带线111的第三端与控制信号端C0电连接，第二二极管Q2的阴极作为移相单元11的输出端U1，第一二极管Q1和第二二极管Q2，用于根据所在的移相单元11的控制信号端C0输入的导通信号导通，以将输入信号端IN输入的输入信号传输至输出信号端OUT。

输入信号端IN可以与外部射频信号连接，用于向开关线型移相器中输入射频信号。多个移相单元11并联连接，相较于串联连接的情况，将多个移相单元11集成到一级，减少级联数量，降低开关线型移相器的插入损耗。调节微带线111的电长度决定了移相的角度，本实施例中各移相单元11中调节微带线111的电长度均不同，进而使得每一支路的移相角度不同。根据用户需求，需要将射频信号移相某一特定角度时，选择对应的支路导通即可。控制信号端C0连接外部用于提供控制信号的控制电路，示例性的，每一控制信号端C0可分别连接一个控制电路。控制信号包括导通信号和关断信号，当需要并联的多个移相单元11中的某一个移相单元11导通时，此移相单元11的控制信号端C0传输导通信号以将本支路导通，其他移相单元11的控制信号端C0传输关断信号以将对应支路关断，输入信号端IN输入的射频信号经导通的支路传输至输出信号端OUT，实现将射频信号移相某一角度后输出。

第一二极管Q1和第二二极管Q2均为PIN二极管，PIN二极管开关插损相比高电子迁移率晶体管（pHEMT）插损更小，可以降低开关线型移相器的插入损耗。

本实施例中不同移相单元的调节微带线的电长度不同，通过控制信号端输入的信号使得某一支路的第一二极管和第二二极管导通，进而选择不同的传输路径来实现相移。且不同的移相单元之间并联连接，减少级联的数量，降低移相器的插入损耗。

继续参考图1，可选的，输入微带线10、移相单元11、输出微带线12、输入信号端IN、输出信号端OUT和控制信号端C0均集成于同一晶片上。

采用微波单片集成技术将上述器件及端口集成于同一砷化镓（GaAs）晶片上，在晶片上集成无源器件，相较于混合集成方式可以减小移相器的体积、提高移相器的一致性、降低后续装配调试的复杂度。

继续参考图1，可选的，移相单元11还包括第一连接微带线112和第二连接微带线113，第一连接微带线112连接于输入微带线10和第一二极管Q1的阴极之间，第二连接微带线113连接于输出微带线12和第二二极管Q2的阴极之间。第一连接微带线112用于连接输入微带线10和第一二极管Q1，第二连接微带线113用于连接第二二极管Q2和输出微带线12。每一移相单元11的输入端A1通过各自的第一连接微带线112与输入微带线10连接，每一移相单元11的输出端U1通过各自的第二连接微带线113与输出微带线12连接。同一移相单元11中的第一连接微带线112和第二连接微带线113的电长度相同，且制备第一连接微带线112时，尽可能保证不同移相单元11中的各个第一连接微带线112的电长度相同，使得每一移相单元11中的调节微带线111的电长度对移相的角度起主要作用。

图2为本发明实施例提供的一种开关线型移相器中第一二极管或第二二极管的膜层结构图，图3是本发明实施例提供的一种开关线型移相器的第一二极管或第二二极管的平面结构图，图3所示的平面结构图适用于图2所示的膜层结构。参考图1、2和图3，可选的，第一二极管Q1和第二二极管Q2的本征层的厚度为3微米。

第一二极管Q1和第二二极管Q2的结构相同，且第一二极管Q1和第二二极管Q2均采用GaAsPIN二极管单片集成电路标准工艺。图2中以第一二极管Q1的膜层结构为例，采用MOCVD或MBE技术，在GaAs晶片中形成PIN二极管的材料层结构，第一二极管Q1包括P型GaAs层01、不掺杂的GaAs层02(即本征层)、N型GaAs层03和绝缘的GaAs层04。第一二极管Q1的阳极05通过阳极引出端06与调节微带线111连接，第一二极管Q1的阴极07通过阴极引出端08与输入微带线10连接。

PIN二极管的阳极尺寸大小和本征层的厚度一起决定了结电容（关断电容）的大小，本实施例中每一二极管的阳极尺寸均为10微米*20微米。选择本征层的厚度为3微米的PIN二极管工艺，减小了关断电容的大小，降低开关线型移相器的插入损耗。

图4为本发明实施例提供的另一种开关线型移相器的结构示意图，图5为本发明实施例提供的一种开关线型移相器的外形结构尺寸图，图6为本发明实施例提供的一种开关线型移相器的版图，参考图4、图5和图6，可选的，开关线型移相器包括第一移相单元114、第二移相单元115和第三移相单元116；输入微带线10位于晶片010的第一侧，输出微带线12位于晶片010的第二侧，第一侧和第二侧相对设置；

第一移相单元114的调节微带线1141位于晶片010的第三侧，第三移相单元116包括的调节微带线1161位于晶片010的第四侧，第三侧和第四侧相对设置，第二移相单元115的调节微带线1151位于第一移相单元114的调节微带线1141和第三移相单元116的调节微带线1161之间；

第一移相单元114的调节微带线1141连接的控制信号端与第一移相单元114的调节微带线1141位于晶片010的同一侧，第三移相单元116的调节微带线1161连接的控制信号端与第三移相单元116的调节微带线1161位于晶片010的同一侧，第二移相单元115的调节微带线1151连接的控制信号端位于输入微带线10连接的输入信号端IN的下方；

每一移相单元包括的第一二极管和第二二极管沿第一方向X排列设置。

本实施例中包括三个移相单元，且示例性示出晶片010的长为1610微米、宽为1360微米、厚度为75微米。对晶片010厚度进行了减薄处理，利于大功率输入情况下的散热。为便于说明，第一移相单元114连接的控制信号端为第一控制信号端C3，第二移相单元115连接的控制信号端为第二控制信号端C1，第三移相单元116连接的控制信号端为第三控制信号端C2。本实施例中输入信号端IN和输出信号端OUT的中心距离晶片010底部的距离均为780微米、第二移相单元115连接的第二控制信号端C1的中心距离晶片010底部的距离为524微米。第一移相单元114连接的第一控制信号端C3和第三移相单元116连接的第三控制信号端C2的中心距离晶片010的第一边框0101的距离均为681微米。图5中对输入信号端IN、输出信号端OUT、第一移相单元114连接的第一控制信号端C3、第二移相单元115连接的第二控制信号端C1、第三移相单元116连接的第三控制信号端C2进行了标示。

晶片010包括第一侧、第二侧、第三侧和第四侧，晶片010的第一侧可以为图中晶片010左侧、第二侧可以为右侧、第三侧可以为上侧、第四侧可以为下侧。第一方向X可以为晶片010的长度方向，也可以为晶片010的宽度方向，本实施例中示例性示出，第一方向X为晶片010的宽度方向，即每一移相单元的第一二极管和第二二极管沿晶片010的宽度方向排列。

继续参考图4和图6，可选的，第一移相单元114的调节微带线1141关于中线D1对称，第二移相单元115的调节微带线1151关于中线D1对称，第三移相单元116的调节微带线1161关于中线D1对称，中线D1位于每一移相单元的第一二极管和第二二极管之间，且距离第一二极管和第二二极管的距离相等。

中线D1可以为晶片010的一个对称线，晶片010关于中线D1左右对称。每一调节微带线均关于中线D1左右对称，可以使得移相器的设计更为简单。

继续参考图4和图6，可选的，第一移相单元114的调节微带线1141包括首尾依次连接的第一连接结构011、第二连接结构012、第三连接结构013、第四连接结构014、第五连接结构015、第六连接结构016、第七连接结构017、第八连接结构018和第九连接结构019，第一连接结构011还与第一移相单元114的第一二极管Q11的阳极连接，第九连接结构019还与第一移相单元114的第二二极管Q21的阳极连接；第一连接结构011与第九连接结构019关于中线D1对称，第二连接结构012与第八连接结构关018于中线D1对称，第三连接结构013与第七连接结构017关于中线D1对称，第四连接结构014与第六连接结构016关于中线D1对称，第五连接结构015关于中线D1对称；第一连接结构011、第三连接结构013和第五连接结构015均沿第一方向X延伸，第二连接结构012和第四连接结构014均沿第二方向Y延伸，第一方向X和第二方向Y相交；

第三移相单元116的调节微带线1161与第一移相单元114的调节微带线1141的结构相同；

第二移相单元115的调节微带线1151包括第十连接结构020，第十连接结构020沿第一方向X延伸，第十连接结构020连接于第二移相单元115的第一二极管Q12的阳极和第二二极管Q22的阳极之间。

值得注意的是第一连接结构011和第九连接结构二者关于中线D1对称，第二连接结构012和第二连接结构018、第三连接结构013和第七连接结构017、第四连接结构014和第六连接结构016与此类似，而第五连接结构015是自身关于中线D1对称。本实施例中，第三移相单元116的调节微带线1161与第一移相单元114的调节微带线1141的结构相同，区别仅在于第三移相单元116的调节微带线1161的尺寸比第一移相单元114的调节微带线1141的尺寸小。

继续参考图4和图6，可选的，第一移相单元114的第一连接微带线1121包括第十一连接结构021和第十二连接结构022，第十一连接结构021沿第二方向Y延伸，第十二连接结构022沿第一方向X延伸，第十一连接结构021的一端与输入微带线10连接，第十一连接结构021的另一端与第十二连接结构022的一端连接，第十二连接结构022的另一端与第一移相单元114的第一二极管Q11的阴极连接，第一移相单元114的第二连接微带线1131与第一移相单元114的第一连接微带线1121关于中线D1对称；第三移相单元116的第一连接微带线1123的形状与第一移相单元114的第一连接微带线1121的形状相同，第三移相单元116的第二连接微带线1133的形状与第一移相单元114的第二连接微带线1131的形状相同；

第二移相单元115的第一连接微带线1122包括第十三连接结构023，第十三连接结构023沿第一方向X延伸，第十三连接结构023连接于输入微带线10和第二移相单元115的第一二极管Q12的阴极之间，第二移相单元115的第二连接微带线1132与第二移相单元115的第一连接微带线1122关于中线D1对称。

第一移相单元114的第一连接微带线1121、第二移相单元115的第一连接微带线1122、第三移相单元116的第一连接微带线1123连接完成后，三者呈“E”形。在进行版图设计时，第一移相单元114的第一连接微带线1121比第二移相单元115的第一连接微带线1122的长度略长，且二者长度差为第十一连接结构021的长度，第十一连接结构021的长度较小，可忽略不计，默认为第一移相单元114的第一连接微带线1121的长度近似等于第二移相单元115的第一连接微带线1122的长度。

本实施例还提供了一种通讯设备，包括上述任一实施例中的开关线型移相器。通信设备可以为雷达。

图7本发明实施例提供的一种通讯设备的结构示意图，参考图1和图7，可选的，通讯设备包括与移相单元一一对应的控制信号调节模块13，控制信号调节模块13包括限流电阻R1和扼流电感L1，限流电阻R1的一端与用于提供导通信号的电路电连接，限流电阻R1的另一端与扼流电感L1的一端电连接，扼流电感L1的另一端与开关线型移相器的控制信号端C0电连接。

扼流电感L1可以有效抑制共膜干扰信号，对线路正常传输的信号没有影响，扼流电感L1将传输的控制信号尽可能多的保留在电路里，提高信号传输的准确性。开关线型移相器的输入信号端IN在与提供输入信号的电路连接时通过50欧姆微带线14连接，同样输出信号端OUT在与负载连接时也通过50欧姆微带线14连接。输入信号端IN以及输出信号端OUT与50欧姆微带线14连接时，采用多条金丝，金丝数量大于4根，且输入信号端IN与提供输入信号的电路对齐，以减少金丝的长度。开关线型移相器在集成于晶片上形成芯片后，芯片在进行装配时，可以与基板通过合金焊料烧结或者采用导电胶粘接的方式进行连接，一般根据功率等级来选择。连续波功率大于1W的情况，推荐使用合金焊料烧结，散热效果好。

图8为本发明实施例提供的一种开关线型移相器的基材设置图，参考图4和图8，基材包括第一金属层M1、第二金属层M2和第三金属层M3，本实施例中，输入微带线10由第二金属层M2组成，且输入微带线宽50微米，长110微米；第一移相单元114的第一连接微带线1121由第二金属层M2组成、且宽30微米，长160微米；第二移相单元115的第一连接微带线1122由第二金属层M2组成、且宽30微米，长60微米；第三移相单元116的第一连接微带线1123由第二金属层M2组成、且宽30微米，长160微米；第一移相单元114的调节微带线1141由第三金属层M3组成、且宽70微米，长3340微米；第二移相单元115的调节微带线1151由第一金属层M1、第二金属层M2、第三金属层M3三层金属组成，且宽70微米，长460微米；第三移相单元116的调节微带线1161由第三金属层M3组成，宽70微米，长1900微米；第一移相单元114的第二连接微带线1131由第二金属层M2组成，宽30微米，长160微米；第二移相单元115的第二连接微带线1132由第二金属层M2组成，宽30微米，长60微米；第三移相单元116的第二连接微带线1133由第二金属层M2组成，宽30微米，长160微米；输出微带线12由第二金属层M2组成，宽50微米，长110微米。本实施例中示例性示出输入信号端IN和输出信号端OUT的尺寸均为宽200微米，长100微米，每一移相单元对应的控制信号端的尺寸均为宽100微米，长100微米。

本实施例对采用图4所示的开关线型移相器的结构以及图6所示的版图设计的开关线型移相器进行仿真实验，示例性示出第一移相单元的移相角度为0°、第二移相单元的移相角度为-35°、第三移相单元的移相角度为-70°。图9为本发明实施例提供的一种开关线型移相器的三种不同状态的相位仿真结果图，图9横坐标为频率freq，单位为GHz，纵坐标为相位Phase(S(2,1))，单位为度。图中三条曲线分别为参考态相位曲线031、-35°移相态相位曲线032、-70°移相态相位曲线033。参考图4和图9，参考态相位曲线031对应为通过第一移相单元114传输射频信号的曲线，-35°移相态相位曲线032对应为通过第二移相单元115传输射频信号的曲线，-70°移相态相位曲线033为通过第三移相单元116传输射频信号的曲线。m1为射频信号频率为9.6GHz时、通过第三移相单元116传输射频信号时，对应的相位值为-121.049°。图10为本发明实施例提供的一种开关线型移相器的三种不同状态的插入损耗的仿真结果图，图10中图中共包括三条曲线，即参考态对应的插入损耗曲线041、-35°移相态对应的插入损耗曲线042、-70°移相态对应的插入损耗曲线043。图10横坐标为频率freq，单位为GHz，纵坐标为插入损耗dB(S(1,2))，单位为dB。图11为本发明实施例提供的一种开关线型移相器的三种不同状态的输入输出回波损耗的仿真结果图，图11中横坐标为频率freq，单位为GHz，纵坐标为输入回波损耗dB(S(1,1))和输出回波损耗dB(S(2,2))，单位均为dB。图11中共包括6条曲线即参考态对应的输入回波损耗曲线051、-35°移相态对应的输入回波损耗曲线052、-70°移相态对应的输入回波损耗曲线053、参考态对应的输出回波损耗曲线061、-35°移相态对应的输出回波损耗曲线062、-70°移相态对应的输出回波损耗曲线063。由图10和图11可知，本实施例中开关线型移相器的插入损耗<0.7dB，连续波通过功率大于10W，且输入或输出回波损耗均较小。

图12为本发明实施例提供的一种开关线型移相器的端口设置与网格划分图，图13为本发明实施例提供的一种开关线型移相器的仿真原理图,图12和图13均对应图4所示的结构，其中图13中示出了第一移相单元的第一二极管Q11、第二二极管Q21、第一扼流电感L3；第二移相单元的第一二极管Q12、第二二极管Q22和第二扼流电感L1，第三移相单元的第一二极管Q13、第二二极管Q23和第三扼流电感L2、输入信号端IN和输出信号端OUT。图13中每一控制信号端均连接一电源，示例性的，第一移相单元的第一控制信号端C3通过第一扼流电感L3连接第一电源V3，第二移相单元的第二控制信号端C1通过第二扼流电感L1连接第二电源V1，第三移相单元的第三控制信号端C2通过第三扼流电感L2连接第三电源V2，当控制第一电源V3的电压为5V、第二电源V1和第三电源V2的电压为0V时，第一移相单元导通。同理，当控制第二电源V1的电压为5V、第一电源V3和第三电源V2的电压为0V时，第二移相单元导通；当控制第三电源V2的电压为5V、第二电源V1和第一电源V3的电压为0V时，第三移相单元导通。对开关线型移相器仿真后，得到下述图14-图16。图14为本发明实施例提供的一种开关线型移相器的幅度一致性曲线图，图14中横坐标为频率freq，单位为GHz，纵坐标dB(S(6,5))-dB(S(2,1))代表-70°的相位对应的幅度与参考态的相位对应的幅度的差值，纵坐标dB(S(4,3))-dB(S(2,1))代表-35°的相位对应的幅度与参考态的相位对应的幅度的差值，纵坐标单位为dB。图14包括两条曲线，即-35°移相态的幅度差值曲线071和-70°移相态的幅度差值曲线072。图15为本发明实施例提供的一种开关线型移相器在-35°移相态下的移相精度图，图15中横坐标为频率freq，单位为GHz，纵坐标phase(S(4,3))-phase(S(2,1))+35为移相精度，单位为°，即表示通过本实施例中移相器移位-35°后输出的相位值与参考态的相位值做差后，再加上35°。图16为本发明实施例提供的一种开关线型移相器在-70°移相态下的移相精度图，图16中横坐标为频率freq，单位为GHz，纵坐标phase(S(6,5))-phase(S(2,1))+70为移相精度，单位为°，即表示通过本实施例中移相器移位-70°后输出的实际相位值与参考态的相位值做差后，再加上70°。通过图14-图16可知，本实施例中的开关线型移相器的各移相态幅度波动小于0.15dB；-35°移相态的移相精度小于±3°；-70°移相态的移相精度小于±4°，即本实施例中移相器精度较高、传输信号的稳定性较好。

应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。

上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

Claims (9)

1.一种开关线型移相器，其特征在于，包括：输入微带线、至少两个移相单元、输出微带线、输入信号端、输出信号端和与所述移相单元一一对应的控制信号端，所述移相单元的输入端与所述输入微带线的一端电连接，所述移相单元的输出端与所述输出微带线的一端电连接；所述输入微带线的另一端与所述输入信号端电连接，所述输出微带线的另一端与所述输出信号端电连接；

所述移相单元包括第一二极管、第二二极管和调节微带线，各所述移相单元的调节微带线的长度不同；所述第一二极管的阴极作为所述移相单元的输入端，所述第一二极管的阳极与所述调节微带线的第一端电连接，所述调节微带线的第二端与所述第二二极管的阳极电连接，所述调节微带线的第三端与所述控制信号端电连接，所述第二二极管的阴极作为所述移相单元的输出端，所述第一二极管和所述第二二极管，用于根据所在的移相单元的控制信号端输入的导通信号导通，以将所述输入信号端输入的输入信号传输至所述输出信号端；

所述第一二极管和所述第二二极管的本征层的厚度为3微米；

多个所述移相单元之间并联连接。

2.根据权利要求1所述的开关线型移相器，其特征在于，所述移相单元还包括第一连接微带线和第二连接微带线，所述第一连接微带线连接于输入微带线和所述第一二极管的阴极之间，所述第二连接微带线连接于所述输出微带线和所述第二二极管的阴极之间。

3.根据权利要求2所述的开关线型移相器，其特征在于，所述输入微带线、所述移相单元、所述输出微带线、所述输入信号端、所述输出信号端和所述控制信号端均集成于同一晶片上。

4.根据权利要求3所述的开关线型移相器，其特征在于，包括第一移相单元、第二移相单元和第三移相单元；所述输入微带线位于所述晶片的第一侧，所述输出微带线位于所述晶片的第二侧，所述第一侧和所述第二侧相对设置；

所述第一移相单元的调节微带线位于所述晶片的第三侧，所述第三移相单元的调节微带线位于所述晶片的第四侧，所述第三侧和所述第四侧相对设置，所述第二移相单元的调节微带线位于所述第一移相单元的调节微带线和所述第三移相单元的调节微带线之间；

所述第一移相单元的调节微带线连接的控制信号端与所述第一移相单元的调节微带线位于所述晶片的同一侧，所述第三移相单元的调节微带线连接的控制信号端与所述第三移相单元的调节微带线位于所述晶片的同一侧，所述第二移相单元的调节微带线连接的控制信号端位于所述输入微带线连接的输入信号端的下方；

每一所述移相单元包括的第一二极管和第二二极管沿第一方向排列设置。

5.根据权利要求4所述的开关线型移相器，其特征在于，所述第一移相单元的调节微带线关于中线对称，所述第二移相单元的调节微带线关于所述中线对称，所述第三移相单元的调节微带线关于所述中线对称，所述中线位于每一所述移相单元的第一二极管和第二二极管之间，且距离所述第一二极管和所述第二二极管的距离相等。

6.根据权利要求5所述的开关线型移相器，其特征在于，所述第一移相单元的调节微带线包括首尾依次连接的第一连接结构、第二连接结构、第三连接结构、第四连接结构、第五连接结构、第六连接结构、第七连接结构、第八连接结构和第九连接结构，所述第一连接结构还与所述第一移相单元的第一二极管的阳极连接，所述第九连接结构还与所述第一移相单元的第二二极管的阳极连接；所述第一连接结构与所述第九连接结构关于所述中线对称，所述第二连接结构与所述第八连接结构关于所述中线对称，所述第三连接结构与所述第七连接结构关于所述中线对称，所述第四连接结构与所述第六连接结构关于所述中线对称，所述第五连接结构关于所述中线对称；所述第一连接结构、所述第三连接结构和所述第五连接结构均沿第一方向延伸，所述第二连接结构和所述第四连接结构均沿第二方向延伸，所述第一方向和所述第二方向相交；

所述第三移相单元的调节微带线与所述第一移相单元的调节微带线的结构相同；

所述第二移相单元的调节微带线包括第十连接结构，所述第十连接结构沿所述第一方向延伸，所述第十连接结构连接于所述第二移相单元的第一二极管的阳极和所述第二二极管的阳极之间。

7.根据权利要求6所述的开关线型移相器，其特征在于，所述第一移相单元的第一连接微带线包括第十一连接结构和第十二连接结构，所述第十一连接结构沿所述第二方向延伸，所述第十二连接结构沿所述第一方向延伸，所述第十一连接结构的一端与所述输入微带线连接，所述第十一连接结构的另一端与所述第十二连接结构的一端连接，所述第十二连接结构的另一端与所述第一移相单元的第一二极管的阴极连接，所述第一移相单元的所述第二连接微带线与所述第一移相单元的第一连接微带线关于所述中线对称；所述第三移相单元的第一连接微带线的形状与所述第一移相单元的第一连接微带线的形状相同，所述第三移相单元的第二连接微带线的形状与所述第一移相单元的第二连接微带线的形状相同；

所述第二移相单元的第一连接微带线包括第十三连接结构，所述第十三连接结构沿所述第一方向延伸，所述第十三连接结构连接于所述输入微带线和所述第二移相单元的第一二极管的阴极之间，所述第二移相单元的第二连接微带线与所述第二移相单元的第一连接微带线关于所述中线对称。

8.一种通讯设备，其特征在于，包括权利要求1-7任一项所述的开关线型移相器。

9.根据权利要求8所述的通讯设备，其特征在于，包括与所述移相单元一一对应的控制信号调节模块，所述控制信号调节模块包括限流电阻和扼流电感，所述限流电阻的一端与用于提供导通信号的电路电连接，所述限流电阻的另一端与所述扼流电感的一端电连接，所述扼流电感的另一端与所述开关线型移相器的控制信号端电连接。

Images