在微波與射頻系統中，信號的相位控制是實現波束賦形、信號調制、多路合成等核心功能的關鍵技術。其中，,微波手調移相器作為一種通過手動操作實現相位調節的基礎器件，憑借其結構簡單、調節直觀、無需外部電源等優勢，廣泛應用于通信系統校準、微波光子實驗等領域。
一、基本概念：什么是微波手調移相器？
微波移相器是一種能夠對信號的相位進行調整的無源器件。其核心功能是：在不改變信號頻率和幅度的前提下，通過調整物理結構，使輸出信號的相位相對于輸入信號產生可控的偏移。
微波手調移相器與“電調移相器”與“數控移相器”不同，既不通過電壓也不通過數字信號控制的方式實現相位的調節，關鍵在于“手調”，通過手動操作——旋轉外部的旋鈕或移動滑塊來改變移相器內部的結構從而實現移相功能。因此，手調移相器無需外部電源、且調節過程可直觀觀測，適用于需要手動校準或低頻次調節的場景。
二、工作原理：相位調節的物理基礎
微波信號的相位φ與傳輸路徑的電氣長度直接相關。電氣長度表示為傳輸路徑的物理長度L與介質的介電常數ε?的乘積。信號相位的表達式為：
其中，λ為自由空間波長， εr為介質的等效折射率。因此，相位調節的本質是通過改變傳輸路徑的電氣長度或者改變介質的等效介電常數，進而改變信號的相位延遲。
手調移相器的設計正是圍繞這兩個核心參數展開，常見實現方式包括以下兩類：
1. 改變傳輸路徑長度（同軸/微帶結構）
此類移相器通過調節傳輸線的物理長度，直接改變信號的傳輸路徑。典型結構為滑動式同軸移相器。移相器的內導體為一端帶滑塊的金屬桿，外導體為固定圓柱殼。滑塊可在外導體內沿軸向滑動，當滑塊滑動時，改變了內導體與外導體之間的有效耦合長度，信號傳輸的電氣長度變化，從而引起相位偏移。
例如，若滑塊滑動ΔL的距離，對應的相位變化量表示為：
式中，Δφ與ΔL成線性關系。可以通過精密加工滑塊的刻度完成滑塊移動距離與相位變化的對應，得到單位長度導致的相位變化步徑，實現手動微調。
2. 改變介質等效介電常數（波導/介質片結構）
此類移相器通過調節介質的填充狀態，改變信號傳輸的等效介電常數ε?。典型結構為旋轉式波導移相器。在波導內部放置一片可旋轉的介質片，其長軸與波導寬邊平行。當介質片旋轉時，由于介質片與空氣的填充比例發生改變，信號在波導內的傳輸模式的有效介電常數也會發生變化，最終導致信號的相位延遲量變化。例如，當介質片旋轉角度為90°時，從完全填充波導變為邊緣接觸，信號傳輸的等效介電常數從接近ε?變為接近1，相位變化可達數十度甚至上百度。
三、結構類型與應用場景
根據工作頻段、功率容量及調節精度的需求，手調移相器可分為多種類型，常見的手調移相器類型以及相應的結構和特點如下：
1. 同軸型移相器
結構：基于同軸傳輸線，內導體可滑動或介質片可旋轉；
特點：體積小、重量輕、頻帶寬（覆蓋微波至毫米波），但功率容量較低；
2. 波導型移相器
結構：基于矩形或圓形波導，內部集成可移動介質片或滑塊；
特點：功率容量大、相位調節精度高，但體積大、成本高；
3.微帶型移相器
結構:基于微帶傳輸線，通過機械結構固定介質基片,使用滑動或旋轉的方式來調節覆蓋長度;
特點:平面化設計、易集成到PCB中,但功率容量較低、易受環境影響。
四、關鍵參數與性能指標
選擇手調移相器時，需重點關注以下參數：
五、使用注意事項
手調移相器雖然結構簡單，但要確保其長期穩定工作需注意以下幾點：使用時必須保證輸入功率不超過額定值，否則可能造成介質過熱、擊穿甚至機械變形；工作環境應避免高溫、潮濕或劇烈震動，特別是微帶型結構對環境影響敏感，而波導型則需做好密封防潮；在調節過程中要緩慢操作滑塊或旋鈕，避免超出機械限位造成損壞；此外還需定期用網絡分析儀檢測相位響應特性，觀察調節線性度是否因長期使用產生的機械磨損而下降。這些措施能有效延長器件壽命并維持其性能指標。
六、手調移相器的價值與局限
微波手調移相器是微波系統中的“基礎工具”，其核心優勢在于無需外部電源、調節直觀、成本低廉，尤其在需要手動校準或低頻次調節的場景中不可替代。然而，其局限性也較為明顯：調節速度慢（無法實時動態控制）、無法遠程操作，因此在需要快速相位切換（如5G相控陣通信）的場景中，電調或數控移相器更為適用。
七、泰萊標準DC-26.5GHz手調移相器
典型測試曲線：
插損和駐波@最小移相
插損和駐波@最大移相
