ФАЗОВРАЩАТЕЛЬ Советский патент 1974 года по МПК H01P1/185 

1

Изобретение относится к технике СВЧ и может использоваться при создании фазированных антенных решеток миллиметрового диапазона отражательного типа, различных управляющих устройств этого диапазона, в измерительной технике.

Известны волноводные конструкции полупроводниковых фазовращателей отражательного типа сантиметрового диапазона. Например, фазовращатель с четырьмя дискретными фазовыми состояниями представляет собой закороченный с одной стороны волновод, в котором на расстоянии .в/8 один от другого (А,в - длина волны в волноводе) установлены три p-i-п-диода. Включение какого-либо диода приводит к перенесению закоротки в место нахождения диода, таким образом электрическая длина волновода изменяется. Это приводит к изменению фазы коэффициента отражения.

В рассмотренной конструкции p-i-n-диоды работают как сосредоточенные элементы, размеры которых, соответственно, должны быть значительно меньше длины волны. Последнее обуславливает трудности при создании аналогичных фазовращателей в миллиметровом диапазоне, так как требуемые размеры диодов оказываются настолько малыми, что становятся трудно выполнимыми. Существенно падает по той же причине рабочая мощность,

что исключает большинство радиолокационных применений для такой конструкции фазовращателей в миллиметровом диапазоне.

Цель изобретения - повыщение частотных пределов работы полупроводниковых фазовращателей отражательного типа.

Эта цель достигается тем, что фазовращатель выполняется в виде п.тоской полупроводниковой пластины, размеры которой сравнимы с длиной волны. Для управления фазовыми состояниями пластины на ней изготавливается распределенная p-i-n-структура.

Такое конструктивное решение полупроводникового фазовращателя позволяет существенно увеличить его рабочую частоту, а также рабочие мощности, с которыми он может работать.

На фиг. 1 изображен предлагаемый фазовращатель, разрез; на фиг. 2 - то же, вид

сверху и со стороны падающей волны.

Фазовращатель содержит плоскопараллельную полупроводниковую пластину 1 с толщиной, обеспечивающей фазу коэффициента отражения 0° в обесточенном состоянии фазовращателя, контактную сетку 2, область 3 легирования одного типа проводимости, область 4 собственной проводимости полупроводпика, область 5 легирования другого типа проводимости, сплошной металлический контакт 6,

проводники 7 сетки, ориентированные параллельно вектору электрического поля падающей волны. Области 3, 4 и 5 образуют распределенную p-i-n-структуру. Материал фазовращателя - высокоомный полупроводник с проводимостью, близкой к собственной, например, кремний. Фазовращатель (фиг. 1, 2) рассчитан на два фазовых состояния: 0° и 180°. Состояние 0° получается за счет соответствующей толщипы пластины 1, состояние 180° - при пропускании через p-i-п-структуру тока достаточной величины. При этом отражает передняя плоскость фазовращателя. Для уменьщения тока инжекции при задапном модуле коэффициента отражения служат проводники 7 сетки 2. Расстояние между проводниками 7 и их ширина рассчитываются конкретно, исходя из величины допустимых потерь в обесточенном состоянии, щирокополосности фазовращателя, величины заданного тока инжекции, так как эти величины зависят от параметров сетки. От них же зависит толщина пластины 1, при которой получается фаза 0° коэффициента отражения. Без проводников 7 пластина 1-четвертьволновой толщины. На основе описанного фазовращателя на два фазовых состояния в принципе могут быть изготовлены фазовращатели на произвольное число состояний. Предмет изобретения Фазовращатель СВЧ, содержащий распределенную p-i-n-структуру в виде плоской полупроводниковой пластины, с инжектирующими контактами, отличающийся тем, что, с целью расширения частотного диапазона, один из инжектирующих контактов выполнен в виде сетки, нанесенной на плоскость упомяпутой пластины, толщина которой соизмерима с длиной волны.