基片集成波导移相器和通信设备的制作方法

本技术涉及通信，特别涉及一种基片集成波导移相器和通信设备。

背景技术：

1、移相器是一种广泛应用的射频微波器件，用于调节射频信号的相位，常用于相控阵天线，雷达等系统中。移相器按照方式可分为数字移相器和模拟移相器、有源移相器和无源移相器。其中，无源模拟移相器包括固态电路移相器、微机电系统(micro-electromechanical system，mems)移相器、铁氧体移相器和液晶移相器等。固态电路移相器是指使用固态器件(例如，二极管、三极管、变容二极管等)和微波电路搭建的移相器，固态电路移相器的关键参数包括插入损耗、移相器范围、品质因数、频率和带宽等。其中，品质因数(figure ofmerit)指的是单位衰减的移相值，单位可以是°/db。进一步地，固态电路移相器包括开关线移相器、反射式移相器和分布式加载传输线移相器。

技术实现思路

1、基于此，本技术提供一种基片集成波导移相器和通信设备。其中，基片集成波导移相器包括介质基片、两个金属层、金属化孔、隔离间隙和控制开关。其中，介质基片位于两个金属层之间，三者叠合设置。每个金属化孔穿过介质基片连通上下两个金属层，多个金属化孔排布成两排，介质基片、两个金属层和多个金属化孔形成一个基片集成波导，且信号能够在基片集成波导中沿着多个金属化孔的排布方向传播。每个金属层上开设有隔离间隙，隔离间隙将基片集成波导分割成至少一个独立结构和主体结构，且每个独立结构包括至少一个金属化孔。每个独立结构和主体结构之间设置有开关，对应的开关用于控制相对应的独立结构和主体结构中的两个金属层之间的电通断。

2、上述基片集成波导移相器，在金属层上开设隔离间隙，以将其中一排的金属化孔中的部分金属化孔(也即后文中提及的隔离金属化孔)与主体结构隔离，形成至少一个独立结构，即独立结构中的隔离金属化孔与基片集成波导的其它金属结构(包括金属层和金属化孔)没有电连接。同时，在隔离间隙处设置开关，且开关的一极连接主体结构的金属层，开关的另一极连接分隔出来的隔离金属化孔。上述基片集成波导移相器，通过开关的通断即可切换各个独立结构对应的各段基片集成波导的传输模式，进而调整基片集成波导移相器的移相值。

3、本技术的第一方面提供了一种基片集成波导移相器，该基片集成波导包括介质基片、两个金属层、多个金属化孔、隔离间隙和控制开关。其中，介质基片具有上下两个表面。两个金属层分设于介质基片的上下两个表面。每个金属化孔穿过介质基片连通上下两个金属层，多个金属化孔排布成两排。介质基片、两个金属层和多个金属化孔形成一个基片集成波导，且信号能够在基片集成波导中沿着多个金属化孔的排布方向传播。每个金属层上开设有隔离间隙，隔离间隙将基片集成波导分隔为至少一个独立结构和主体结构。同时隔离间隙还将金属化孔分隔为隔离金属化孔和主体金属化孔。每个独立结构包括至少一个隔离金属化孔。每个独立结构和主体结构之间设置至少一个开关，对应的开关用于控制相对应的独立结构与主体结构中的两个金属层之间的电通断。

4、可以理解，对应的开关用于控制相对应的独立结构与主体结构中的两个金属层之间的电通断是指，对应的开关用于能够控制对应的独立结构与主体结构中的位于介质基片上表面和下表面上的金属层之间的电通断。也即两个金属层是指主体结构中位于上表面和下表面的金属层，并非金属层的数量一定为两个。

5、其中，独立结构与主体结构的电连通关系式，是指独立结构中的隔离金属化孔与主体结构之间的电连通关系。在一些实现方式中，主体结构可以通过控制开关直接与独立结构中的隔离金属化孔电连通，主体结构也可以是控制开关与独立结构中的金属层电连通，进而通过独立结构中的金属层与独立结构中的隔离金属化孔电连通。

6、在上述第一方面一种可能的实现方式中，独立结构中仅包括隔离金属化孔，也即隔离间隙开设于隔离金属化孔的周围。

7、在上述第一方面一种可能的实现方式中，独立结构中除了包括隔离金属化孔，还包括部分金属层，且隔离金属化孔和部分金属层电连通。也即隔离间隙开设于金属层上，隔离金属化孔的边缘与部分金属层相接。

8、可以理解，本技术对独立结构的具体构成不作具体限定，任何能够实现隔离金属化孔与主体结构通断的独立结构的具体形式均在本技术保护范围之内。

9、在上述第一方面的一种可能的实现方式中，上述基片集成波导移相器中，基片集成波导具有与排布方向平行的中心面，隔离间隙位于中心面的同一侧。

10、即在本技术的实施例中，基片集成波导中的两个金属层分别具有一条中心线。这两条中心线相互平行，并与波传输方向平行。波传输方向是指信号在基片集成波导中的传输方向，也即金属化孔的排布方向。中心面为同时经过两条中心线的平面。

11、在上述第一方面的一种可能的实现方式中，上述基片集成波导移相器中，至少一个独立结构在金属化孔的排布方向上的尺寸相互相同。也即，每个独立结构对应的移相步长相同。

12、在上述第一方面的一种可能的实现方式中，上述基片集成波导移相器中，至少一个独立结构中的两两相邻的独立结构在金属化孔的排布方向上的尺寸变化比例相等。

13、本技术中的基片集成波导移相器，通过设置独立结构沿着波传输方向的尺寸合理设置每个独立结构对应的移相步长，在尽量减少独立结构数量的前提下，扩大各个独立结构组合后的范围，进而增大最大移相值。

14、在上述第一方面的一种可能的实现方式中，上述基片集成波导移相器中，至少一个独立结构上的所有控制开关在金属化孔的排布方向上相邻等距分布。基于此，提高基片集成波导移相器整体结构的均衡性，进而能够均衡移相效果，提升移相精度。

15、在上述第一方面的一种可能的实现方式中，上述基片集成波导移相器中，每个独立结构和主体结构之间的开关包括至少一个第一开关和至少一个第二开关。其中，每个第一开关设于独立结构和主体结构中的、位于介质基片上表面的金属层之间，每个第二开关设于独立结构和主体结构中的、位于介质基片下表面的金属层之间。至少一个第一开关和至少一个第二开关相对于介质基片一一相对设置，且相对设置的每对第一开关和第二开关同时闭合或者同时断开。

16、在上述第一方面的一种可能的实现方式中，上述基片集成波导移相器中，开关包括pin 二极管，pin二极管的正极与独立结构相连，pin二极管的负极与主体结构中位于介质基片同侧的金属层相连。

17、在上述第一方面的一种可能的实现方式中，上述基片集成波导移相器中，基片集成波导移相器还包括电源和至少一个通断控制开关。其中，电源的负极与主体结构中的金属结构(例如主体金属化孔和金属层)连接，电源的正极分别与每个通断控制开关的一端相接，每个通断控制开关的另一端与一独立结构连接。当一独立结构对应的所有通断控制开关均处于闭合状态时，一独立结构和主体结构之间有正向电压，一独立结构对应的pin二极管导通，以使得一独立结构和主体结构电连通。当一独立结构对应的所有通断控制开关均处于断开状态时，一独立结构和主体结构之间电压为0，一独立结构对应的pin二极管不导通，以使得一独立结构和主体结构未电连通。其中，电子元器件之间的相接、连接或相连是指电连接，下文将不赘述。

18、在上述第一方面的一种可能的实现方式中，上述基片集成波导移相器中，基片集成波导移相器还包括电源和至少一个通断控制开关，一一相对设置的两个pin二极管与通断控制开关串联后，并联至电源的正极，电源的负极与主体结构连接，通断控制开关用于控制对应的两个pin二极管的通断。

19、上述基片集成波导移相器，控制开关的通断回路中，尽可能减少通断控制开关和电源的数量，降低了物料成本，简化了操作，提升了用户体验。

20、在上述第一方面的一种可能的实现方式中，上述基片集成波导移相器中，电源和通断控制开关位于两个金属层和金属化孔构成的空间的外部，以使得信号和电源之间不会相互干扰。

21、本技术中的基片集成波导移相器，通过将电源和通断控制开关设于两个金属层和金属化孔构成的空间的外部，避免控制回路对基片集成波导内的射频信号的影响，提高了移相精度。

22、在上述第一方面的一种可能的实现方式中，上述基片集成波导移相器中，开关包括场效应晶体管和/或微机电系统开关。可以理解，开关还可以是其他任何能够传输射频信号的开关，本技术对开关的种类不作具体限定。

23、在上述第一方面的一种可能的实现方式中，上述基片集成波导移相器中，至少一个独立结构具体包括至少两个独立结构，相邻两个独立结构之间的隔离间隙向着主体结构延伸形成延伸间隙。

24、本技术中的基片集成波导移相器，通过在金属层增设延伸间隙，延长了电流在金属层中的流通路径，进而改变基片集成波导的最大移相值。

25、在上述第一方面的一种可能的实现方式中，延伸间隙的延伸方向与波传输方向相垂直。其中，波传播方向即为波在基片集成波导中的传输方向。

26、本技术的第二方面提供一种通信设备，该通信设备包括上述第一方面或第一方面中任一种实现方式中的移相器。