[发明专利]一种基于变容二极管的微带反射式动态太赫兹移相器

说明书

本发明公开了一种基于变容二极管的微带反射式动态太赫兹移相器，包括输入波导、输入波导‑微带线过渡结构、微带线3dB定向耦合器、接地结构、反射电路、微带线‑输出波导过渡结构和输出波导，所述反射电路包括第一金属匹配结构、砷化镓变容二极管、第二金属匹配结构以及馈电金属结构，所述第一金属匹配结构的一端与微带线3dB定向耦合器的第一反射端口或第二反射端口连接，另一端与砷化镓变容二极管的负极连接，所述第二金属匹配结构的一端与砷化镓变容二极管的正极连接，另一端与馈电金属结构连接。本发明可以提供连续动态的太赫兹相位调控，同时保持较低的插入损耗。

技术领域

本发明涉及使用于太赫兹波段的动态相位调制器件，具体涉及一种基于变容二极管的微带反射式动态太赫兹移相器，属于电磁功能器件技术领域。

背景技术

赫兹波是频率范围处于0.1THz～10THz范围内的电磁波，在电磁波领域中，太赫兹波至今仍没有得到全面的开发，各种类型的太赫兹器件仍待研究。而太赫兹动态器件在太赫兹通信系统、太赫兹成像系统、太赫兹雷达系统、太赫兹生物检测等领域表现出了巨大的潜在利用价值，是未来电磁技术发展的重要领域。

在无线通信系统中，我们常用相移键控编码来传播信息，其发射端原理是将信息编码成相移键控码，然后利用相移键控码控制载波的相位移动，使不同的单位时间内(调制信号单周期内)的相位产生差值，之后再通过天线发射出去。在接收时，其通过相干解调或差分相干解调的方式对差值进行区分，得到携带信息的解调信号。在太赫兹通信系统中，我们需要大幅度提高传输的速率，而通过相移键控的通信方式达到这个目标的可行性极高，其核心部分之一便是太赫兹移相器。

在雷达系统中，传统的雷达发射天线需要进行机械旋转，以达到多方位扫描效果，这导致了其机械结构笨重，扫描的速率被机械运动所限制。而相控阵雷达则不需要机械运动即可控制波束的指向，其增大了雷达的适用范围，能更有效地探测高速、机动目标。太赫兹相控阵雷达是一种新型雷达，其具有尺寸小，高速率，波束窄，集成性高的特点，但是其核心部分之一的太赫兹移相器一直处于尚待开发状态。

针对通信和雷达系统领域的相关相位调制技术的需求，连续可调的动态太赫兹移相器成为了研究的重点。砷化镓变容二极管是一种使用砷化镓材料作为基底制作而成的肖特基变容二极管，在对二极管的阳极加正向电压时，砷化镓变容二极管处于导通状态。在对二极管的阳极加反向电压时，砷化镓变容二极管处于断开状态，这时通过改变反向电压的大小，可以控制砷化镓变容二极管管芯中的电容值，这为太赫兹相位调制器件的动态控制提供了基础。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足而提供一种基于变容二极管的微带反射式动态太赫兹移相器，该动态太赫兹移相器可以提供连续动态的太赫兹相位调控，同时保持较低的插入损耗。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于变容二极管的微带反射式动态太赫兹移相器，包括输入波导、输入波导-微带线过渡结构、微带线3dB定向耦合器、接地结构、反射电路、微带线-输出波导过渡结构和输出波导，所述微带线3dB定向耦合器共有四个端口，分别为输入端口、输出端口、第一反射端口和第二反射端口，输入波导通过输入波导-微带线过渡结构与微带线3dB定向耦合器的输入端口连接，输出波导通过微带线-输出波导过渡结构与微带线3dB定向耦合器的输出端口连接，两个相同的反射电路分别与微带线3dB定向耦合器的第一反射端口和第二反射端口连接，接地结构的一端连接于微带线3dB定向耦合器与微带线-输出波导过渡结构之间，所述反射电路包括第一金属匹配结构、砷化镓变容二极管、第二金属匹配结构以及馈电金属结构，所述第一金属匹配结构的一端与微带线3dB定向耦合器的第一反射端口或第二反射端口连接，另一端与砷化镓变容二极管的负极连接，所述第二金属匹配结构的一端与砷化镓变容二极管的正极连接，另一端与馈电金属结构连接。

进一步地，所述馈电金属结构包括细金属线和馈电金属块，细金属线的一端与第二金属匹配结构连接，细金属线的另一端与馈电金属块连接。