非接触式光控高功率波导移相器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种微波通信、雷达等用的移相器，尤其涉及一种非接触式光控高功率波导移相器。
【背景技术】
[0002]移相器是一种能够改变电磁波传输相位的微波器件。通过在天线阵的馈电网络中引入移相器，分别控制各个辐射单元的相位，可以使天线阵的波束按要求对空间进行扫描。由于具有控制天线阵波束扫描的功能，移相器被广泛应用于雷达、通信、电子对抗、智能天线等领域。
[0003]传统波导移相器主要分为机械式波导移相器和电控式波导移相器两种。其中，机械式波导移相器通过波导内机械结构的相对位置变化改变电磁波的传播常数，从而改变电磁波的传输相位。电控式波导移相器主要为铁氧体移相器，该类移相器通过引入偏置磁场改变铁氧体材料的磁导率，引起电磁波的传输相位变化。
[0004]1989年，William E.Hord在微波学报发表了题为“微波与毫米波铁氧体移相器”的综述论文(Hord W E.Microwave and millimeter-wave ferrite phase shifters [J].Microwave Journal, 1989, 32:81-94.) 0文章中介绍了铁氧体波导移相器的基本特性和设计方法。铁氧体移相器主要分为双环形移相器、双模移相器和旋转场移相器，其基本工作原理是通过外加励磁电流控制铁氧体材料的磁导率，从而改变电磁波的传输相位。铁氧体移相器的缺点是体积较大、励磁结构复杂、高频工作时插损较大、温度稳定性较差。
[0005]2009年，由王文祥编写，国防工业出版社出版的《微波工程技术》介绍了机械式移相器的工作特性(王文祥.微波工程技术.北京:国防工业出版社，2009，pp.116-118.)。机械式移相器的工作原理主要是在波导内引入介质结构，通过改变介质结构的位置影响电磁波的传播常数，进而改变电磁波的传输相位。机械式移相器的缺点是结构复杂，体积较大，响应速度较慢，长期重复工作时失效率较高。
[0006]2014年，杨一明等人在美国电子电气工程师协会主办的等离子体学报上发表了题为“针对Ku波段高功率微波应用的新型移相器”的论文(Yiming Yang, ChengweiYuan,Baoliang Qian.A Novel Phase Shifter for Ku-Band High-Power MicrowaveApplicat1ns [J].1EEE Transact1ns on Plasma Science, Vol.42, N0.1, pp.51-54, January 2014.)。文章利用矩形波导宽边尺寸影响主模传播常数的特性实现了宽边尺寸可调的机械式移相器。文章所提出的机械式移相器具有较高的功率容量，但由于采用步进电机对结构进行调节，导致移相器的响应速度较慢，体积较大，且结构复杂。
[0007]2009年，何明等人在南京船舶雷达研究所主办的《雷达与对抗》上发表了题为“波导二极管移相器的设计”的论文(何明，程海荣.波导二极管移相器的设计[J].雷达与对抗，2009，29(3):47-49.)。文章中介绍了波导二极管移相器的设计原理和实现方法，将加载线型移相单元插入矩形波导内，通过PIN开关控制加载线支节的通断来调整波导内的传播常数，从而控制电磁波的传输相位。由于该方案在波导内使用了 PIN开关等半导体器件，因此容易被高功率电磁脉冲击穿，导致功率容量较低。
[0008]上述文献表明，传统波导移相器在实现移相功能的同时具有以下缺点:
[0009]机械式波导移相器控制机构体积较大、响应时间长、可靠性差；电控式移相器的高频插损较大、功率容量较低。
【发明内容】
[0010]本发明的目的是提供一种响应速度快、工作稳定性好、功率容量高的非接触式光控高功率波导移相器。
[0011]本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
[0012]本发明的非接触式光控高功率波导移相器，包括金属波导，所述金属波导内设有光敏材料，所述金属波导的侧壁对应所述光敏材料的部位设有透光孔，所述透光孔的前方设有光源，所述光源开启状态下能够透过所述透光孔照射到光敏材料表面，改变所述光敏材料的电导率，产生预期移相量。
[0013]由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的非接触式光控高功率波导移相器，由于采用控制电路与传输线互相隔离的控制方式，利用半导体的光电效应改变传输线中光敏材料的电导率，产生预期移相量，响应速度快、工作稳定性好、具有较高的功率容量。
【附图说明】
[0014]图1是本发明实施例1中单光束光控波导移相器的整体结构示意图。
[0015]图2是本发明实施例1中的内部结构示意图。
[0016]图3是本发明实施例1中的回波损耗和插入损耗测试结果。
[0017]图4是本发明实施例1中的移相角度测试结果。
[0018]图5是本发明实施例2中多点LED阵列光控波导移相器的整体结构示意图。
[0019]图6是本发明实施例2中的横截面结构示意图。
[0020]图中:
[0021]1.顶层盖板，2.底层波导主体，3.石圭片，4.激光器，5.光束，6.固定螺丝孔，7.顶层安装槽，8.底层安装槽，9.凹透镜，10.凹透镜安装孔，11.金属波导，12.光敏基片，13.LED灯珠，14.LED驱动电路，15.透光孔。
【具体实施方式】
[0022]下面将对本发明实施例作进一步地详细描述。
[0023]本发明的非接触式光控高功率波导移相器，其较佳的【具体实施方式】是:
[0024]包括金属波导，所述金属波导内设有光敏材料，所述金属波导的侧壁对应所述光敏材料的部位设有透光孔，所述透光孔的前方设有光源，所述光源开启状态下能够透过所述透光孔照射到光敏材料表面，改变所述光敏材料的电导率，产生预期移相量。
[0025]所述光源为激光器，所述激光器发出的光为单光束，所述透光孔为单个小孔，所述透光孔中装有凹透镜。
[0026]通过控制所述激光器的发光光谱中包含光子能量高于所述光敏材料禁带宽度的频率成分，所述光敏材料在光源照射下发生电导率变化。
[0027]调节所述激光器的发光功率，能够改变所述金属波导中的电磁波传输相位，实现模拟式或数字式移相功能。
[0028]所述光源为LED阵列，所述透光孔为与所述LED阵列对应的多个小孔。
[0029]通过控制所述LED阵列的开启、关闭及发光强度，能够改变波导内光敏基片的电导率，实现模拟式或数字式移相功能。
[0030]所述光敏材料为硅片或光敏基片。
[0031]所述金属波导包括顶层盖板和底层波导主体，所述顶层盖板和底层波导主体内壁分别设有顶层安装槽和底层安装槽，所述光敏材料装于所述顶层安装槽和底层安装槽内。
[0032]本发明的非接触式光控高功率波导移相器，采用控制电路与传输线互相隔离的控制方式，利用半导体的光电效应改变传输线中光敏材料的电导率，产生预期移相量，响应速度快、工作稳定性好、具有较高的功率容量。克服了现有的机械式波导移相器体积大、响应速度慢、可靠性差和电控式移相器结构复杂、插损大、温度稳定性差、功率容量低等缺点。
[0033]本发明所采用的技术方案是:
[0034]在传输线内放置光敏材料，使光敏材料与波导壁实现良好接触；在与光敏材料相对应的波导壁上放置光源或引入外置光源入口，使得光源发光时能够照射波导内部的光敏