CN115799778A - 一种移相器及天线 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种移相器及天线，其中，移相器包括至少一个移相单元，移相单元包括接地金属层和移相器走线，移相器走线上串联有至少一个半导体结构，半导体结构包括半导体层、第一金属层和第二金属层；第一金属层位于半导体层和接地金属层之间，且第一金属层与半导体层之间绝缘，沿第一基板的厚度方向，半导体层、第一金属层和第二金属层存在交叠区域，半导体层的介电常数根据施加到第一金属层上的第一电压而改变。本发明实施例提供的移相器及天线，无需使用液晶来调节相位，提升了响应速度，同时无需成盒，只需要单基板，整体厚度低、工序少、良率高，并可利用面板工艺制备，工艺成熟，便于批量生产。

Description

一种移相器及天线

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种移相器及天线。

背景技术

相控阵天线是发射和接收电磁波的一个重要的无线电设备，其中，相控阵天线通过移相器控制阵列天线中辐射单元的馈电相位来改变天线辐射方向，以达到波束扫描的目的。

现有相控阵天线的移相器采用液晶移相器实现波束扫描的功能，液晶移相器基于液晶分子各向异性的特点，通过改变施加在液晶上的偏置电压使得液晶偏转方向变化，调整各移相器单元中射频信号的相位，但液晶响应时间为ms级，使得液晶移相器中的液晶响应时间较长，导致调整相位时的响应时间较长。同时，液晶移相器需要双层基板成盒来容纳液晶材料，厚度大，工序复杂，成本较高，使移相器的应用受到一定限制。

发明内容

本发明提供了一种移相器及天线，以解决现有移相器响应速度慢、厚度大、工序复杂、成本较高的问题。

根据本发明的一方面，提供了一种移相器，包括：

第一基板；

至少一个移相单元，所述移相单元设置于所述第一基板上；

所述移相单元包括接地金属层和移相器走线，所述移相器走线上串联有至少一个半导体结构；

所述移相器走线和所述半导体结构位于所述第一基板的同一侧；

所述接地金属层位于所述第一基板的一侧；

所述移相器走线与所述接地金属层之间绝缘，且沿所述第一基板的厚度方向，所述移相器走线与所述接地金属层至少部分交叠；

所述半导体结构包括半导体层、第一金属层和第二金属层；

所述第一金属层位于所述半导体层和所述接地金属层之间，且所述第一金属层与所述半导体层之间绝缘；

至少部分所述第二金属层位于所述半导体层远离所述第一金属层的一侧，且所述第二金属层与所述半导体层至少部分接触连接；

沿所述第一基板的厚度方向，所述半导体层、所述第一金属层和所述第二金属层存在交叠区域；

所述半导体层的介电常数根据施加到所述第一金属层上的第一电压而改变。

根据本发明的另一方面，提供了一种天线，包括第一方面所述的移相器。

本发明实施例提供的移相器及天线，通过在移相器走线上串联至少一个半导体结构，且半导体结构包括半导体层、第一金属层和第二金属层，沿第一基板的厚度方向，半导体层、第一金属层和第二金属层存在交叠区域，半导体层的介电常数根据施加到第一金属层上的第一电压而改变，以通过控制第一金属层上的第一电压改变半导体层的介电常数，进而一方面可通过控制第一金属层上的第一电压对半导体层的介电常数进行改变来控制半导体结构的导通状态或关断状态，进而可以改变传输射频信号的移相器走线的长度，改变射频信号的相位，实现射频信号的移相功能；另一方面可设置移相器走线上的射频信号通过第二金属层进行传输，通过控制第一金属层上的第一电压对半导体层的介电常数进行改变使第二金属层上传输的射频信号发生移相，实现射频信号的移相功能。该移相器无需使用液晶来调节相位，使得响应速度大大提升，并且，无需液晶等盒内材料，成本低；无需成盒，只需要单基板，整体厚度低、工序少、良率高；同时，可利用面板工艺制备，工艺成熟，便于批量生产。

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为本发明实施例提供的一种移相器的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种移相单元的结构示意图；

图3为图2沿A-A’方向的截面结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种半导体结构的结构示意图；

图5为图2中移相器走线和半导体结构的连接结构示意图；

图6为本发明实施例提供的一种移相器走线和半导体结构的连接结构示意图；

图7为本发明实施例提供的一种移相器的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的另一种移相单元的结构示意图；

图9为图8中移相器走线和半导体结构的连接结构示意图；

图10为本发明实施例提供的另一种半导体结构的结构示意图；

图11为本发明实施例提供的又一种半导体结构的结构示意图；

图12为本发明实施例提供的又一种半导体结构的结构示意图；

图13为本发明实施例提供的又一种半导体结构的结构示意图；

图14为本发明实施例提供的又一种移相单元的结构示意图；

图15为图14中移相器走线和半导体结构的连接结构示意图；

图16为本发明实施例提供的又一种移相单元的结构示意图；

图17为图16中移相器走线和半导体结构的连接结构示意图；

图18为本发明实施例提供的又一种半导体结构的结构示意图；

图19为本发明实施例提供的又一种移相单元的结构示意图；

图20为本发明实施例提供的一种移相器的局部截面结构示意图；

图21为本发明实施例提供的另一种移相器的局部截面结构示意图；

图22为本发明实施例提供的又一种半导体结构的结构示意图；

图23为图22沿B-B’方向的截面结构示意图；

图24为本发明实施例提供的又一种半导体结构的结构示意图；

图25为本发明实施例提供的一种天线的结构示意图；

图26为图25沿C-C’方向的截面结构示意图；

图27为本发明实施例提供的另一种天线的结构示意图；

图28为图27沿D-D’方向的截面结构示意图；

图29为本发明实施例提供的另一种天线的结构示意图；

图30为图29沿E-E’方向的截面结构示意图；

图31为本发明实施例提供的一种天线的局部截面结构示意图。

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、产品或设备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、产品或设备固有的其它步骤或单元。

图1为本发明实施例提供的一种移相器的结构示意图，图2为本发明实施例提供的一种移相单元的结构示意图，图3为图2沿A-A’方向的截面结构示意图，图4为本发明实施例提供的一种半导体结构的结构示意图，如图1-图4所示，本发明实施例提供的移相器包括：

第一基板10。

至少一个移相单元11，移相单元11设置于第一基板10上。

移相单元11包括接地金属层12和移相器走线13，移相器走线13上串联有至少一个半导体结构14。

移相器走线13和半导体结构14位于第一基板10的同一侧。

接地金属层12位于第一基板10的其中一侧。

移相器走线13与接地金属层12之间绝缘，且沿第一基板10的厚度方向，移相器走线13与接地金属层12至少部分交叠。

半导体结构14包括半导体层15、第一金属层16和第二金属层17，第一金属层16位于半导体层15和接地金属层12之间，且第一金属层16与半导体层15之间绝缘；至少部分第二金属层17位于半导体层15远离第一金属层16的一侧，且第二金属层17与半导体层15至少部分接触连接。

沿第一基板10的厚度方向，半导体层15、第一金属层16和第二金属层17存在交叠区域，半导体层15的介电常数根据施加到第一金属层16上的第一电压而改变。

具体的，第一基板10用于对移相器起到支撑和保护作用，以提高移相器的坚固程度。同时，在制备移相器时，可以第一基板10作为载体，在第一基板10上制备接地金属层12、移相器走线13以及半导体结构14等器件，有助于降低移相器的制备难度。

其中，第一基板10可以采用玻璃材质，由于玻璃材质具有透光的特性，在制备移相器时，有利于进行各膜层之间的对位操作，可以实现较高的制备精度。

继续参考图1-图4，第一基板10上设置有至少一个移相单元11，移相单元11用于实现射频信号的移向功能。

其中，第一基板10上可设置一个移相单元11，也可设置多个呈阵列分布的移相单元11，以对射频信号进行移相。图1仅以移相器包括4个移相单元11为例，在其他实施例中，本领域技术人员可根据实际需求对移相单元11的数量和布局进行设置，本发明实施例对此不作限定。

本发明实施例提供的移相器可用于相控阵天线中，在相控阵天线中，通过控制各移相器上射频信号的相位变化，可以实现相控阵天线的电磁波辐射方向的变化。

继续参考图1-图4，移相单元11包括相互绝缘的接地金属层12和移相器走线13，且沿第一基板10的厚度方向，移相器走线13与接地金属层12至少部分交叠，移相器走线13用于传输射频信号，射频信号在移相器走线13和接地金属层12之间传输。

移相器走线13上串联有至少一个半导体结构14，以帮助实现移相器走线13上传输的射频信号的移相功能。

具体的，如图1-图4所示，半导体结构14包括半导体层15和第一金属层16，第一金属层16位于半导体层15和接地金属层12之间，且第一金属层16与半导体层15之间绝缘；沿第一基板10的厚度方向，半导体层15和第一金属层16存在交叠区域，半导体层15的介电常数会根据施加到第一金属层16上的第一电压而改变，因此，可以通过控制第一金属层16上的第一电压的大小以控制半导体层15的介电常数发生改变。

其中，如图3所示，可在第一金属层16与半导体层15之间设置第一绝缘层20，以实现第一金属层16与半导体层15之间的绝缘设置，第一绝缘层20的材料可采用G-SiNx，但并不局限于此。

可选的，沿第一基板10的厚度方向，第一金属层16可覆盖半导体层15，从而可使第一金属层16上的第一电压控制整个半导体层15的介电常数，以提高半导体层15介电常数的均一性，有利于提升半导体结构14的调相性能。

进一步地，可设置第一金属层16的设置面积大于半导体层15的设置面积，从而在制备第一金属层16和半导体层15时，降低第一金属层16和半导体层15之间的偏位风险，确保第一金属层16和半导体层15之间的交叠设置。

需要说明的是，本发明实施例不对半导体层15的材料进行限定，本领域技术人员可以根据实际情况进行选择，只要可以通过控制第一金属层16上的第一电压对半导体层15的介电常数进行改变即可。

示例性的，半导体层15的材料可以包括低温多晶硅或氧化物半导体等，其中，半导体层15的材料可采用薄膜晶体管中有源层的材料，从而可以直接采用制备薄膜晶体管的面板工艺来制备半导体结构14，工艺成熟，便于批量生产。

进一步地，半导体结构14还包括第二金属层17，至少部分第二金属层17位于半导体层15远离第一金属层16的一侧，且沿第一基板10的厚度方向，半导体层15、第一金属层16和第二金属层17存在交叠区域，第二金属层17与半导体层15至少部分接触连接，采用上述结构，半导体层15介电常数的变化可以改变第二金属层17的阻抗，进而通过改变第二金属层17不同分部的阻抗，可控制第二金属层17不同分部之间的阻抗是否匹配，从而控制射频信号在第二金属层17上传输的通断，进而控制半导体结构14的通断。

在一实施例中，将半导体结构14串联在移相器走线13上，如上所述，可通过控制第一金属层16上的第一电压对半导体层15的介电常数进行改变，控制半导体结构14的通断，进而可以改变传输射频信号的移相器走线13的长度，射频信号经过的移相器走线13的长度不同，射频信号的相位改变量也会不同，从而通过控制第一金属层16上的第一电压对半导体层15的介电常数进行改变，可使移相器走线13上传输的射频信号的相位不同，实现射频信号的移相功能。

在另一实施例中，将半导体结构14串联在移相器走线13上，可设置移相器走线13上的射频信号通过第二金属层17进行传输，当第二金属层17传输有射频信号时，半导体层15介电常数的变化也可以使第二金属层17上传输的射频信号发生移相，从而可通过控制第一金属层16上的第一电压对半导体层15的介电常数进行改变，以改变第二金属层17上射频信号的相位，实现射频信号的移相功能。

其中，半导体结构14对第一金属层16上的第一电压的响应时间极短，可忽略不计，因此，与液晶移相器相比，可大大提高移相器在调整相位时的响应速度。

同时，本发明实施例提供的移相器无需液晶等盒内材料，成本低；并且无需成盒，只需要单基板，整体厚度低、工序少、良率高。

需要说明的是，上述移相器走线13、第一金属层16和第二金属层17的材料可包括铜(Cu)、铝(Al)、钛(Ti)或钼(Mo)等，但并不局限于此。

例如，移相器走线13、第一金属层16或第二金属层17可采用铜，铜作为天线领域最常用的金属材料，导电性优良，成本低廉，采用铜可以有效降低由于电阻过高所造成的能量损耗，从而提高移相器的使用性能，但并不局限于此。

其中，相器走线13、第一金属层16和第二金属层17的材料可以相同，也可以不同，例如，第一金属层16的材料可以与相器走线13和第二金属层17的材料不同，本领域技术人员可根据实际需求进行设置，本发明实施例对此不作具体限定。

本发明实施例提供的移相器，通过在移相器走线上串联至少一个半导体结构，且半导体结构包括半导体层、第一金属层和第二金属层，沿第一基板的厚度方向，半导体层、第一金属层和第二金属层存在交叠区域，半导体层的介电常数根据施加到第一金属层上的第一电压而改变，以通过控制第一金属层上的第一电压改变半导体层的介电常数，进而一方面可通过控制第一金属层上的第一电压对半导体层的介电常数进行改变来控制半导体结构的导通状态或关断状态，进而可以改变传输射频信号的移相器走线的长度，改变射频信号的相位，实现射频信号的移相功能；另一方面可设置移相器走线上的射频信号通过第二金属层进行传输，通过控制第一金属层上的第一电压对半导体层的介电常数进行改变使第二金属层上传输的射频信号发生移相，实现射频信号的移相功能。该移相器无需使用液晶来调节相位，使得响应速度大大提升，并且，无需液晶等盒内材料，成本低；无需成盒，只需要单基板，整体厚度低、工序少、良率高；同时，可利用面板工艺制备，工艺成熟，便于批量生产。

图5为图2中移相器走线和半导体结构的连接结构示意图，如图1-图5所示，可选的，移相器走线13包括第一端18和第二端19，第一端18用于馈入射频信号，第二端19用于馈出射频信号，第一端18和第二端19之间包括至少两个走线分支，且至少两个走线分支的长度不同，每个走线分支上串联有至少一个半导体结构14。半导体结构14包括导通状态和关断状态，半导体结构14根据施加到第一金属层16上的第一电压切换导通状态或关断状态，以控制不同走线分支的通断。

具体的，本发明实施例提供的移相器可应用于透射式的天线中，如图1-图5所示，第一端18和第二端19的位置不同，第一端18用于馈入射频信号，第二端19用于馈出射频信号。

由第一端18馈入的射频信号经移相器走线13传输至第二端19，其中，第一端18和第二端19之间包括至少两个走线分支，从而形成至少两条射频信号通路，至少两个走线分支的长度不同，使得至少两条射频信号通路的长度不同，每个走线分支上串联有至少一个半导体结构14。

其中，通过控制第一金属层16上的第一电压可以改变半导体层15的介电常数，进而可控制半导体结构14处于导通状态或关断状态。当半导体结构14处于导通状态时，射频信号可经过半导体结构14传输；当半导体结构14处于关断状态时，射频信号不可经过半导体结构14传输。

因此，通过控制各走线分支上串联的半导体结构14的第一金属层16上的第一电压，可以控制各走线分支上串联的半导体结构14在导通状态或关断状态之间进行切换。当某一走线分支上串联的半导体结构14处于导通状态时，该走线分支可以形成射频信号通路，即射频信号可以在该走线分支上进行传输；当某一走线分支上串联的半导体结构14处于关断状态时，该走线分支不会形成射频信号通路，即射频信号无法在该走线分支上进行传输。

在本实施例中，各走线分支上串联的半导体结构14可通过其第一金属层16上的第一电压进行独立控制，通过控制各走线分支上串联的半导体结构14在导通状态或关断状态之间进行切换，可以控制不同走线分支的通断，由于不同走线分支的长度可以不同，从而可通过控制不同走线分支的通断，改变射频信号由第一端18传输至第二端19所经过的移相器走线13的长度，从而调节射频信号的相位改变量，实现射频信号的移相功能。

其中，可根据相位调节的精度设计半导体结构14的数量及位置，以及移相器走线13的走线分支数量及每段走线分支的长度，例如，如图1-图5所示，移相器走线13可设置为螺旋形结构，螺旋形结构中相邻圈的移相器走线13之间设置有额外的走线分支，该走线分支导通可缩短射频信号的传输距离，从而可调节射频信号的相位改变量，实现射频信号的移相功能。

其中，第一端18设置于螺旋形结构的边缘区域，第二端19设置于螺旋形结构的中心区域，使得射频信号向外辐射的位置位于螺旋形结构的中心区域，有利于减小相邻移相单元11之间的间隙，使结构更为紧凑，从而降低移相器的尺寸，实现小型化设计，但并不局限于此。

图6为本发明实施例提供的一种移相器走线和半导体结构的连接结构示意图，如图6所示，示例性的，移相器走线13可设置为蛇形结构，蛇形结构中相邻列的移相器走线13之间设置有额外的走线分支，该走线分支导通可缩短射频信号的传输距离，从而可调节射频信号的相位改变量，实现射频信号的移相功能。

其中，通过设置移相器走线13呈螺旋形结构或蛇形结构，可使结构更为紧凑，减小移相器走线13的占用面积，从而降低移相器的尺寸，实现小型化设计，但并不局限于此，本领域技术人员可根据实际需求进行设置，只要能够通过控制各走线分支上半导体结构14的通断，改变射频信号的传输路径，进而改变射频信号的传输距离，即可实现调相功能。

图7为本发明实施例提供的一种移相器的结构示意图，图8为本发明实施例提供的另一种移相单元的结构示意图，图9为图8中移相器走线和半导体结构的连接结构示意图，如图7-图9所示，可选的，移相器走线13包括第一端18和第二端19，第一端18用于馈入射频信号，第二端19用于馈出射频信号，第一端18和第二端19为移相器走线13的同一端，半导体结构14包括导通状态和关断状态，半导体结构14根据施加到第一金属层16上的第一电压切换导通状态或关断状态。

具体的，本发明实施例提供的移相器可应用于反射式天线中，如图7-图9所示，馈源(图中未示出)将射频信号以电磁波的方式传输到移相器上，移相器中移相器走线13的第一端18和第二端19的位置相同，从而在同一位置处馈入射频信号和馈出射频信号。

移相器走线13上串联有至少一个半导体结构14，通过控制半导体结构14中第一金属层16上的第一电压可以改变半导体层15的介电常数，进而可控制半导体结构14处于导通状态或关断状态。其中，当半导体结构14处于导通状态时，射频信号可经过半导体结构14传输；当半导体结构14处于关断状态时，射频信号不可经过半导体结构14传输。

因此，通过控制各半导体结构14的第一金属层16上的第一电压，可以控制各半导体结构14在导通状态或关断状态之间进行切换，从而可以动态调整与第一端18和第二端19之间形成射频信号通路的移相器走线13的长度，移相器走线13上射频信号的相位会随之改变，进而可实现射频信号的移相功能。

其中，与上述应用于透射式天线的移相器相比，本发明实施例提供的移相器中半导体结构14的数量可以减少一半，从而有助于降低移相器的成本。

需要说明的是，可根据相位调节的精度设计半导体结构14的数量及位置，以及移相器走线13的走线分支数量及每段走线分支的长度，例如，如图7-图9所示，移相器走线13可设置为螺旋形结构，以减小移相器走线13的占用面积，从而降低移相器的尺寸，但并不局限于此。

进一步地，如图7-图9所示，第一端18和第二端19设置于螺旋形结构的中心区域，使得射频信号向外辐射的位置位于螺旋形结构的中心区域，有利于减小相邻移相单元11之间的间隙，从而降低移相器的尺寸，实现小型化设计，但并不局限于此。

继续参考图1-图9，可选的，第二金属层17包括相互绝缘的第一分部171和第二分部172，第一分部171和第二分部172分别与移相器走线13连接。沿第一基板10的厚度方向，半导体层15、第一金属层16和第二分部172存在交叠区域，第一分部171分别与半导体层15和第一金属层16位于不同区域。第二分部172的阻抗根据施加到第一金属层16上的第一电压而改变，半导体结构处于导通状态时，第二分部172的阻抗与第一分部171的阻抗相同；半导体结构处于关断状态时，第二分部172的阻抗与第一分部171的阻抗不同。

具体的，如图1-图9所示，第二金属层17包括相互绝缘的第一分部171和第二分部172，移相器走线13上设置有断口，第一分部171与断口一端的移相器走线13连接，第二分部172与断口另一端的移相器走线13连接。

沿第一基板10的厚度方向，半导体层15、第一金属层16和第二分部172存在交叠区域，第二分部172与半导体层15至少部分接触连接，通过控制第一金属层16上的第一电压可以改变半导体层15的介电常数，半导体层15介电常数的变化可以改变第二分部172的阻抗，因此，第二分部172的阻抗可以根据施加到第一金属层16上的第一电压而改变。

第一分部171分别与半导体层15和第一金属层16位于不同区域，即沿第一基板10的厚度方向，第一分部171与半导体层15，以及第一分部171与第一金属层16之间不存在交叠区域，从而使得第一分部171的阻抗不会随第一金属层16上第一电压的变化而变化。

如上所述，第二分部172的阻抗根据施加到第一金属层16上的第一电压而改变，通过控制第一金属层16上的第一电压可以控制第二分部172的阻抗，当控制第二分部172的阻抗与第一分部171的阻抗相同时，半导体结构14处于导通状态，此时，第二分部172与第一分部171阻抗匹配，射频信号可以由第一分部171耦合至第二分部172，或者，射频信号可以由第二分部172耦合至第一分部171，以使射频信号可经过半导体结构14进行传输；当控制第二分部172的阻抗与第一分部171的阻抗不同时，半导体结构14处于关断状态时，此时，第二分部172与第一分部171阻抗不匹配，射频信号无法在第一分部171和第二分部172之间进行传输，使得射频信号不能经半导体结构14进行传输，从而通过控制第一金属层16上的第一电压实现半导体结构14处于导通状态或关断状态。

其中，半导体结构14在导通状态或关断状态下，第一金属层16上的第一电压的电压值可根据实际情况进行设置，本发明实施例对此不作限定。

需要说明的是，在第一金属层16上未施加有电压时，第一分部171和第二分部172的阻抗可以相同，也可以不同，本发明实施例对此不作限定。其中，在第一金属层16上未施加有电压时，若第一分部171和第二分部172的阻抗相同，则此时半导体结构14处于导通状态，可通过向第一金属层16上施加第一电压来使半导体结构14切换至关断状态；在第一金属层16上未施加有电压时，若第一分部171和第二分部172的阻抗不同，则此时半导体结构14处于关断状态，可通过向第一金属层16上施加第一电压来使半导体结构14切换至导通状态，但并不局限于此。

其中，第一分部171和第二分部172的阻抗值可根据实际需求进行设置，本发明实施例对此不作限定。

例如，在第一金属层16上未施加有电压时，若需要设置第一分部171和第二分部172的阻抗不同，可通过设置第一分部171和第二分部172的材料、线宽和厚度中的至少一者不同，实现其阻抗不同。

示例性的，图10为本发明实施例提供的另一种半导体结构的结构示意图，如图10所示，可通过设置第一分部171和第二分部172的线宽不同，实现第一分部171和第二分部172的阻抗不同，但并不局限于此。

需要说明的是，本发明实施例提供的半导体结构14用于实现开关功能，在保证开关功能的同时，其尺寸可设置在微米级别，而现有用于移相器中的开关器件的尺寸较大，例如，PIN二极管作为移相器中可使用的开关器件，其尺寸为mm级，因此，本发明实施例提供的半导体结构14的尺寸远小于现有用于移相器中的开关器件的尺寸，利于大规模集成化，且具备成本优势。

可选的，如图1-图9所示，沿第一基板10的厚度方向，半导体层15可覆盖第二分部172，从而可使半导体层15的介电常数对整个第二分部172的阻抗产生影响，以提高第二分部172的阻抗均一性，有利于提升半导体结构14的调相性能。

进一步地，可设置半导体层15的设置面积大于第二分部172的设置面积，从而在制备半导体层15和第二分部172时，降低半导体层15和第二分部172之间的偏位风险，确保半导体层15和第二分部172之间的交叠设置。

继续参考图4和图10，可选的，第一分部171与移相器走线13的阻抗相同。

其中，通过设置第一分部171与移相器走线13的阻抗相同，可降低射频信号在第一分部171与移相器走线13之间的传输损耗，从而有助于提高移相器的辐射性能。

同时，第一分部171与移相器走线13的阻抗相同，可设置第一分部171与移相器走线13采用相同的材料、厚度和线宽，使得第一分部171与移相器走线13可在同一制程中制备，从而缩短制程时间。

继续参考图4和图10，可选的，沿第一基板10的厚度方向，第一分部171在第一基板10上的投影为第一投影图案，第二分部172在第一基板10上的投影为第二投影图案；沿第一方向X，第一投影图案和第二投影图案的交叠长度大于移相器走线13的宽度，其中，第一方向X垂直于第一基板10的厚度方向。

示例性的，如图4和图10所示，通过设置第一分部171在第一基板10上的垂直投影和第二分部172在第一基板10上的垂直投影沿第一方向X的交叠长度大于移相器走线13的宽度，可降低射频信号在第一分部171与第二分部172之间的传输损耗，从而有助于提高移相器的辐射性能。

可选的，如图4和图10所示，第一方向X可以平行于移相器走线13的延伸方向。

在其他实施例中，图11为本发明实施例提供的又一种半导体结构的结构示意图，图12为本发明实施例提供的又一种半导体结构的结构示意图，图13为本发明实施例提供的又一种半导体结构的结构示意图，如图11-图13所示，第一方向X也可垂直于移相器走线13的延伸方向，本发明实施例对此不作限定。

此外，第一分部171和第二分部172的形状和长度也可根据实际需求进行设置，例如，第一分部171可采用直线型、弧形或U型等任意形状，同理，第二分部172也可采用直线型、弧形或U型等任意形状，但并不局限于此。

需要说明的是，第一分部171和第二分部172与移相器走线13之间的连接关系可根据实际需求进行设置。

例如，继续参考图5，移相器走线13在半导体结构14处断开，形成断口，通过半导体结构14连接断口两侧的移相器走线13，以实现半导体结构14串联于移相器走线13中。具体的，沿射频信号的传输方向，第一分部171可以与断口靠近第一端18一侧的移相器走线13连接，第二分部172与靠近第二端19的移相器走线13连接。

在其他实施例中，图14为本发明实施例提供的又一种移相单元的结构示意图，图15为图14中移相器走线和半导体结构的连接结构示意图，如图6、图9、图14和图15所示，示例性的，移相器走线13在半导体结构14处断开，形成断口，通过半导体结构14连接断口两侧的移相器走线13，以实现半导体结构14串联在移相器走线13中。其中，沿射频信号的传输方向，第一分部171也可以与断口靠近第二端19一侧的移相器走线13连接，第二分部172与靠近第一端18的移相器走线13连接，但并不局限于此。

图16为本发明实施例提供的又一种移相单元的结构示意图，图17为图16中移相器走线和半导体结构的连接结构示意图，图18为本发明实施例提供的又一种半导体结构的结构示意图，如图16-图18所示，可选的，第二金属层17串联于移相器走线13之间，且第二金属层17的阻抗与移相器走线13的阻抗相同。

具体的，如图16-图18所示，以应用于反射式天线中的移相器为例，移相器中移相器走线13的第一端18和第二端19的位置相同。移相器走线13上串联有至少一个半导体结构14，其中，半导体结构14的第二金属层17串联于移相器走线13之间，移相器走线13上传输的射频信号会经过第二金属层17进行传输。通过设置第二金属层17的阻抗与移相器走线13的阻抗相同，以降低射频信号在第二金属层17与移相器走线13之间的传输损耗，从而有助于提高移相器的辐射性能。

同时，第二金属层17与移相器走线13的阻抗相同，可设置第二金属层17与移相器走线13采用相同的材料、厚度和线宽，使得第二金属层17与移相器走线13可在同一制程中制备，从而缩短制程时间。

进一步地，通过控制半导体结构14中第一金属层16上的第一电压可以改变半导体层15的介电常数，移相器走线13上的射频信号通过第二金属层17进行传输，半导体层15介电常数的变化可使第二金属层17上传输的射频信号的相位可以在一定范围内连续变化，从而可通过控制第一金属层16上的第一电压对半导体层15的介电常数进行改变，以改变第二金属层17上射频信号的相位，实现射频信号的移相功能。

本发明实施例提供的移相器，无需设置较长的移相器走线13即可实现射频信号的移相功能，从而可降低移相器的尺寸，实现小型化设计。

需要说明的是，本发明实施例提供的移相器也可应用于透射式天线中，示例性的，图19为本发明实施例提供的又一种移相单元的结构示意图，如图19所示，当移相器应用于透射式天线中时，第一端18和第二端19的位置不同，其中，第一端18可位于移相器走线13的一端，第二端19位于移相器走线13的另一端，但并不局限于此。

继续参考图3，可选的，移相器走线13和接地金属层12位于第一基板10的不同侧。

具体的，如图3所示，接地金属层12位于第一基板10的一侧，移相器走线13和半导体结构14位于第一基板10远离接地金属层12的一侧。

继续参考图3，在制备移相器时，可利用面板工艺进行制备，其中，可在第一基板10的一侧依次制备第一金属层16、第一绝缘层20、半导体层15、移相器走线13和第二金属层17，在第一基板10远离第一金属层16的一侧制备接地金属层12，工艺成熟，便于批量生产。

本发明实施例提供的移相器，通过设置移相器走线13和接地金属层12位于第一基板10的不同侧，可使第一基板10在移相器走线13和接地金属层12之间起到绝缘作用，从而无需在移相器走线13和接地金属层12之间设置额外的绝缘层，有助于减小移相器的厚度，实现小型化设计。

图20为本发明实施例提供的一种移相器的局部截面结构示意图，如图20所示，可选的，移相器走线13和接地金属层12位于第一基板10的同一侧。

示例性的，如图20所示，移相器走线13、接地金属层12和半导体结构14均位于第一基板10的同一侧。如此设置，可在第一基板10的同一侧制备半导体结构14、移相器走线13和接地金属层12，无需在第一基板10上进行双面刻蚀工艺来形成半导体结构14、移相器走线13和接地金属层12，从而可降低移相器的制造难度，有助于降低移相器成本。

继续参考图20，可选的，移相器走线13和接地金属层12之间设置有无机绝缘层21。

具体的，如图20所示，通过在移相器走线13和接地金属层12之间设置有无机绝缘层21，以实现移相器走线13和接地金属层12之间的绝缘设置。

其中，采用无机绝缘层21可降低射频信号的传输损耗，从而有助于提高移相器的辐射性能。

需要说明的是，移相器走线13和接地金属层12之间可设置多层无机绝缘层21，以使无机绝缘层21的整体厚度大于半导体结构14的厚度，从而起到平坦化作用，使得接地金属层12更为平整，有助于提高产品良率，但并不局限于此。

继续参考图20，可选的，移相器走线13和接地金属层12之间之间设置有有机绝缘层22。

具体的，如图20所示，通过在移相器走线13和接地金属层12之间设置有有机绝缘层22，以实现移相器走线13和接地金属层12之间的绝缘设置。

其中，单层有机绝缘层22即可达到较大的厚度，从而可以较少的工艺制程，实现有机绝缘层22的厚度大于半导体结构14的厚度，起到平坦化作用，使得接地金属层12更为平整，提高产品良率。

需要说明的是，有机绝缘层22可采用平坦化层(over coat，OC)或聚酰亚胺(Polyimide，PI)等有机材料，但并不局限于此。

图21为本发明实施例提供的另一种移相器的局部截面结构示意图，如图20和图21所示，可选的，接地金属层12位于移相器走线13远离第一基板10的一侧，或者，移相器走线13位于接地金属层12远离第一基板10的一侧。

示例性的，如图20所示，接地金属层12位于移相器走线13远离第一基板10的一侧，在制备移相器时，可利用面板工艺在第一基板10的一侧依次制备移相器走线13和第二金属层17、半导体层15、第一绝缘层20、第一金属层16、无机绝缘层21/有机绝缘层22，以及接地金属层12，工艺成熟，便于批量生产。

在其他实施例中，如图21所示，还可设置移相器走线13位于接地金属层12远离第一基板10的一侧，在制备移相器时，可利用面板工艺在第一基板10的一侧依次制备接地金属层12、无机绝缘层21/有机绝缘层22、第一金属层16、第一绝缘层20、半导体层15、移相器走线13和第二金属层17，此工艺成熟，便于批量生产。

同时，通过设置移相器走线13位于接地金属层12远离第一基板10的一侧，无机绝缘层21/有机绝缘层22的厚度大于接地金属层12的厚度即可起到平坦化作用，此时，无机绝缘层21/有机绝缘层22无需较大的厚度即可满足平坦化需求，从而有助于降低移相器的厚度，实现小型化设计。

图22为本发明实施例提供的又一种半导体结构的结构示意图，图23为图22沿B-B’方向的截面结构示意图，如图22和图23所示，可选的，第一金属层16包括第一镂空部161，第一镂空部161与第二金属层17至少部分交叠。

具体的，如图22和图23所示，第一金属层16位于第二金属层17和接地金属层12之间，通过在第一金属层16上设置与第二金属层17至少部分交叠的第一镂空部161，以降低第一金属层16对第二金属层17和接地金属层12之间射频信号传输的影响。

需要说明的是，在本发明的任意一个实施例中，例如图3、图20和图21所示，均可在第一金属层16上设置第一镂空部161，且第一镂空部161与第二金属层17至少部分交叠，以避免影响第二金属层17和接地金属层12之间射频信号的传输，此处不再赘述。

可选的，如图22和图23所示，部分第一金属层16位于移相器走线13和接地金属层12之间，通过在第一金属层16上设置与移相器走线13至少部分交叠的第一镂空部161，以降低第一金属层16对移相器走线13和接地金属层12之间射频信号传输的影响。

需要说明的是，第一镂空部161的数量和形状均可根据实际需求进行设置，例如，根据第一金属层16与第二金属层17交叠区域的形状进行设置，图24为本发明实施例提供的又一种半导体结构的结构示意图，如图24所示，当第二金属层17的第二分部172加宽时，与其交叠的第一镂空部161的尺寸也可适应性增大，但并不局限于此，本领域技术人员可根据实际需求进行设置。

基于同样的发明构思，本发明实施例还提供了一种天线，该天线包括本发明任意实施例所述的移相器，因此，本发明实施例提供的天线具有上述任一实施例中的技术方案所具有的技术效果，与上述实施例相同或相应的结构以及术语的解释在此不再赘述。

图25为本发明实施例提供的一种天线的结构示意图，图26为图25沿C-C’方向的截面结构示意图，如图25和图26所示，可选的，本发明实施例提供的天线还包括辐射电极23，接地金属层12在第一基板10上的垂直投影与辐射电极23在第一基板10上的垂直投影至少部分交叠。

其中，如图25和图26所示，沿第一基板10的厚度方向，辐射电极23与接地金属层12至少部分交叠，对移相器走线13上传输的射频信号进行移相后通过辐射电极23实现向外辐射信号。

图27为本发明实施例提供的另一种天线的结构示意图，图28为图27沿D-D’方向的截面结构示意图，如图27和图28所示，可选的，辐射电极23与移相器走线13同层设置，且辐射电极23与移相器走线13连接。

示例性的，如图27和图28所示，通过设置辐射电极23与移相器走线13连接，使得移相器走线13上传输的射频信号经过移相后可直接传输至辐射电极23，以实现向外辐射信号。

进一步地，通过设置辐射电极23与移相器走线13同层设置，便于辐射电极23与移相器走线13之间的连接，同时，可减少一层金属层的设置，从而可以降低天线的厚度，实现小型化设计。

继续参考图25和图26，可选的，辐射电极23位于接地金属层12远离移相器走线13的一侧，辐射电极23和接地金属层12之间绝缘，且接地金属层12包括第二镂空部121。沿第一基板10的厚度方向，辐射电极23覆盖第二镂空部121。

示例性的，如图1、图2、图7、图8、图14、图16、图19、图25和图26所示，接地金属层12设置有第二镂空部121，以使射频信号可以经第二镂空部121传输。如图25和图26所示，辐射电极23在接地金属层12所在平面的垂直投影覆盖第二镂空部121，射频信号在移相器走线13与接地金属层12之间传输，且射频信号在接地金属层12的第二镂空部121处耦合到辐射电极23，以实现辐射电极23向外辐射信号。

需要说明的是，辐射电极23与移相单元11对应设置，例如，辐射电极23与移相单元11一一对应设置，不同移相单元11所对应的辐射电极23之间相互绝缘设置。

图29为本发明实施例提供的另一种天线的结构示意图，图30为图29沿E-E’方向的截面结构示意图，如图29和图30所示，可选的，本发明实施例提供的天线还包括第二绝缘层24，第二绝缘层24位于接地金属层12远离移相器走线13的一侧，辐射电极23位于第二绝缘层24远离移相器走线13的一侧。

具体的，如图29和图30所示，通过在辐射电极23和接地金属层12之间设置第二绝缘层24，以确保辐射电极23和接地金属层12之间绝缘，从而使得射频信号在接地金属层12的第二镂空部121处耦合至辐射电极23，实现辐射电极23向外辐射信号。

在制备天线时，可利用面板工艺在接地金属层12远离移相器走线13的一侧制备第二绝缘层24，在第二绝缘层24远离移相器走线13的一侧制备辐射电极23，工艺成熟，便于批量生产。

其中，第二绝缘层24可以采用无机绝缘层，以降低射频信号的传输损耗，从而有助于提高移相器的辐射性能。

图31为本发明实施例提供的一种天线的局部截面结构示意图，如图31所示，可选的，本发明实施例提供的天线还包括第二基板25，第二基板25位于接地金属层12远离移相器走线13的一侧，辐射电极23位于第二基板25远离移相器走线的一侧。

具体的，如图31所示，通过在辐射电极23和接地金属层12之间设置第二基板25，以确保辐射电极23和接地金属层12之间绝缘，从而使得射频信号在接地金属层12的第二镂空部121处耦合至辐射电极23，实现辐射电极23向外辐射信号。

在制备天线时，可在第二基板25上制备辐射电极23，再将第二基板25远离辐射电极23的一侧与移相器进行贴合，从而可实现模组化制造，且工艺简单。

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 (19)

1.一种移相器，其特征在于，包括：

第一基板；

至少一个移相单元，所述移相单元设置于所述第一基板上；

所述移相单元包括接地金属层和移相器走线，所述移相器走线上串联有至少一个半导体结构；

所述移相器走线和所述半导体结构位于所述第一基板的同一侧；

所述接地金属层位于所述第一基板的一侧；

所述移相器走线与所述接地金属层之间绝缘，且沿所述第一基板的厚度方向，所述移相器走线与所述接地金属层至少部分交叠；

所述半导体结构包括半导体层、第一金属层和第二金属层；

所述第一金属层位于所述半导体层和所述接地金属层之间，且所述第一金属层与所述半导体层之间绝缘；

至少部分所述第二金属层位于所述半导体层远离所述第一金属层的一侧，且所述第二金属层与所述半导体层至少部分接触连接；

沿所述第一基板的厚度方向，所述半导体层、所述第一金属层和所述第二金属层存在交叠区域；

所述半导体层的介电常数根据施加到所述第一金属层上的第一电压而改变。

2.根据权利要求1所述的移相器，其特征在于，

所述移相器走线包括第一端和第二端，所述第一端用于馈入射频信号，所述第二端用于馈出射频信号；

所述第一端和所述第二端之间包括至少两个走线分支，且至少两个所述走线分支的长度不同，每个所述走线分支上串联有至少一个所述半导体结构；

所述半导体结构包括导通状态和关断状态；

所述半导体结构根据施加到所述第一金属层上的第一电压切换所述导通状态或所述关断状态，以控制不同所述走线分支的通断。

3.根据权利要求1所述的移相器，其特征在于，

所述移相器走线包括第一端和第二端，所述第一端用于馈入射频信号，所述第二端用于馈出射频信号，所述第一端和所述第二端为所述移相器走线的同一端；

所述半导体结构包括导通状态和关断状态；

所述半导体结构根据施加到所述第一金属层上的第一电压切换所述导通状态或所述关断状态。

4.根据权利要求2或3所述的移相器，其特征在于，

所述第二金属层包括相互绝缘的第一分部和第二分部，所述第一分部和所述第二分部分别与所述移相器走线连接；

沿所述第一基板的厚度方向，所述半导体层、所述第一金属层和所述第二分部存在交叠区域，所述第一分部分别与所述半导体层和所述第一金属层位于不同区域；

所述第二分部的阻抗根据施加到所述第一金属层上的第一电压而改变；

所述半导体结构处于导通状态时，所述第二分部的阻抗与所述第一分部的阻抗相同；

所述半导体结构处于关断状态时，所述第二分部的阻抗与所述第一分部的阻抗不同。

5.根据权利要求4所述的移相器，其特征在于，

所述第一分部与所述移相器走线的阻抗相同。

6.根据权利要求4所述的移相器，其特征在于，

沿所述第一基板的厚度方向，所述第一分部在所述第一基板上的投影为第一投影图案，所述第二分部在所述第一基板上的投影为第二投影图案；

沿第一方向，所述第一投影图案和所述第二投影图案的交叠长度大于所述移相器走线的宽度；

其中，所述第一方向垂直于所述第一基板的厚度方向。

7.根据权利要求1所述的移相器，其特征在于，

所述第二金属层串联于所述移相器走线之间，且所述第二金属层的阻抗与所述移相器走线的阻抗相同。

8.根据权利要求1所述的移相器，其特征在于，

所述移相器走线和所述接地金属层位于所述第一基板的不同侧。

9.根据权利要求1所述的移相器，其特征在于，

所述移相器走线和所述接地金属层位于所述第一基板的同一侧。

10.根据权利要求9所述的移相器，其特征在于，

所述移相器走线和所述接地金属层之间设置有无机绝缘层。

11.根据权利要求9所述的移相器，其特征在于，

所述移相器走线和所述接地金属层之间设置有有机绝缘层。

12.根据权利要求9所述的移相器，其特征在于，

所述接地金属层位于所述移相器走线远离所述第一基板的一侧；

或者，

所述移相器走线位于所述接地金属层远离所述第一基板的一侧。

13.根据权利要求1所述的移相器，其特征在于，

所述第一金属层包括第一镂空部，所述第一镂空部与所述第二金属层至少部分交叠。

14.一种天线，其特征在于，包括权利要求1-13任一项所述的移相器。

15.根据权利要求14所述的天线，其特征在于，

所述天线还包括辐射电极，所述接地金属层在所述第一基板上的垂直投影与所述辐射电极在所述第一基板上的垂直投影至少部分交叠。

16.根据权利要求15所述的天线，其特征在于，

所述辐射电极与所述移相器走线同层设置，且所述辐射电极与所述移相器走线连接。

17.根据权利要求15所述的天线，其特征在于，

所述辐射电极位于所述接地金属层远离所述移相器走线的一侧；

所述辐射电极和所述接地金属层之间绝缘，且所述接地金属层包括第二镂空部；

沿所述第一基板的厚度方向，所述辐射电极覆盖所述第二镂空部。

18.根据权利要求17所述的天线，其特征在于，

所述天线还包括第二绝缘层，所述第二绝缘层位于所述接地金属层远离所述移相器走线的一侧；

所述辐射电极位于所述第二绝缘层远离所述移相器走线的一侧。

19.根据权利要求17所述的天线，其特征在于，

所述天线还包括第二基板，所述第二基板位于所述接地金属层远离所述移相器走线的一侧；

所述辐射电极位于所述第二基板远离所述移相器走线的一侧。

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