一种通信卫星多波束切换的多结铁氧体开关网络

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一种通信卫星多波束切换的多结铁氧体开关网络
申请号	CN201810960504.6	申请日	2018-08-22	公开(公告)号	CN109088132A	公开(公告)日	2018-12-25
申请人	北京无线电测量研究所;			发明人	冯英; 姜秀萍; 马锋;
摘要	本发明公开了一种通信卫星多波束切换的多结铁氧体开关网络。该多结铁氧体开关网络包括：相互配合构成微波腔的上腔体和下腔体，以及驱动器；所述下腔体包括有多个通过波导段连接在一起的Y型波导结；每个Y型波导结的中心位置自下而上依次设置有第一介质垫片、Y型铁氧体结、第二介质垫片；所述Y型铁氧体结的支臂上均设置有通孔，所述通孔依次穿设有磁化线圈，且所述磁化线圈的两端均从微波腔穿出与驱动器连接；所述Y型铁氧体结的支臂向外延伸的方向上均连接有匹配器。在通信卫星系统中应用本发明的多结铁氧体开关网络可以实现在一台发射机的情况下形成分时多波束，极大地扩展了信号覆盖范围。
权利要求	1.一种通信卫星多波束切换的多结铁氧体开关网络，其特征在于，该多结铁氧体开关网络包括：相互配合构成微波腔的上腔体和下腔体，以及驱动器；所述下腔体包括有多个通过波导段连接在一起的Y型波导结；每个Y型波导结的中心位置自下而上依次设置有第一介质垫片、Y型铁氧体结、第二介质垫片；所述Y型铁氧体结的支臂上均设置有通孔，所述通孔依次穿设有磁化线圈，且所述磁化线圈的两端均从微波腔穿出与驱动器连接；所述Y型铁氧体结的支臂向外延伸的方向上均连接有匹配器。 2.根据权利要求1所述的多结铁氧体开关网络，其特征在于，所述Y型波导结通过二叉树级联连接在一起。 3.根据权利要求1所述的多结铁氧体开关网络，其特征在于，所述Y型波导结通过单个波导段串联连接在一起。 4.根据权利要求2或3所述的多结铁氧体开关网络，其特征在于，所述Y型波导结中未连接的波导段延伸穿过下腔体侧壁与外界连通形成端口。 5.根据权利要求1所述的多结铁氧体开关网络，其特征在于，所述下腔体为一金属体，通过数控铣床制作出多个Y型波导结。 6.根据权利要求1所述的多结铁氧体开关网络，其特征在于，所述驱动器通过导线与磁化线圈连接。
说明书全文	一种通信卫星多波束切换的多结铁氧体开关网络技术领域 [0001] 本发明涉及通信技术领域。更具体地，涉及一种通信卫星多波束切换的多结铁氧体开关网络。背景技术 [0002] 目前的铁氧体开关为单结铁氧体开关或结数较少的铁氧体开关，这种铁氧体开关只能形成单刀双掷的功能，或者通过数量较少的结数提高单刀双掷微波开关的隔离度。在通信卫星中，需要分时形成多个波束，需要通过单刀多掷微波开关形成多个波束的功能。因此需要在单刀双掷开关的基础上按照二叉树级联而成单刀多掷微波开关网络。如果将多个分立的单刀双掷铁氧体开关单元用波导元件进行连接，会导致体积较大，连接法兰面多而导致可靠性差。因此需要研制一体化的单刀多掷微波开关网络。发明内容 [0003] 本发明的目的在于提供一种通信卫星多波束切换的多结铁氧体开关网络，解决目前铁氧体开关由单刀双掷扩展到单刀多掷的问题。 [0004] 为了实现以上目的，本发明采用以下技术方案： [0005] 一种通信卫星多波束切换的多结铁氧体开关网络，该多结铁氧体开关网络包括： [0006] 相互配合构成微波腔的上腔体和下腔体，以及驱动器； [0007] 所述下腔体包括有多个通过波导段连接在一起的Y型波导结；每个Y型波导结的中心位置自下而上依次设置有第一介质垫片、Y型铁氧体结、第二介质垫片；所述Y型铁氧体结的支臂上均设置有通孔，所述通孔依次穿设有磁化线圈，且所述磁化线圈的两端均从微波腔穿出与驱动器连接；所述Y型铁氧体结的支臂向外延伸的方向上均连接有匹配器。 [0008] 本发明一个实施例中，所述Y型波导结通过二叉树级联连接在一起。 [0009] 本发明另一个实施例中，所述Y型波导结通过单个波导段串联连接在一起。 [0010] 优选地，所述Y型波导结中未连接的波导段延伸穿过下腔体侧壁与外界连通形成端口。 [0011] 优选地，所述下腔体为一金属体，通过数控铣床制作出多个Y型波导结。 [0012] 优选地，所述驱动器通过导线与磁化线圈连接。 [0013] 本发明的有益效果如下： [0014] 本发明提供的通信卫星多波束切换的多结铁氧体开关网络承受功率大，插入损耗小，具有反向去耦功能，特别适合于多级二叉树级联。在通信卫星系统中应用这种多结铁氧体开关网络可以实现在一台发射机的情况下形成分时多波束，极大地扩展了信号覆盖范围。附图说明 [0015] 下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。 [0016] 图1为本发明优选实施例的微波腔示意图。 [0017] 图2为图1中I的放大图，即铁氧体开关单元示意图。 [0018] 图3为图2的另一视角。 [0019] 图4为本发明优选实施例的多结下腔体示意图。 [0020] 图5为本发明优选实施例的多结铁氧体开关网络示意图。 [0021] 附图标记说明：1-Y型波导结，2-磁化线圈，3-第二介质垫片，4-Y型铁氧体结，5-匹配器，6-上腔体，7-下腔体，8-驱动器。具体实施方式 [0022] 为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例对本发明做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。 [0023] 另外，在本发明中的实施例中所提到的一些方位词，例如“上面”、“下面”等，这些方位词的含义与多结铁氧体开关网络的放置情况有关，不应理解为对本发明保护范围的限制。“第一”、“第二”的使用是为了描述方便，并不对本发明构成限制。 [0024] 本发明的技术方案的思路在于，通过形成于同一个微波腔内的多个Y型波导结进行连接，实现多个铁氧体开关单元的连接，形成单刀多掷开关的功能。一体式的结构克服了现有技术中的多个分立的单刀双掷铁氧体开关单元用波导元件进行连接体积较大、可靠性差的缺陷。 [0025] 本发明提供一种通信卫星多波束切换的多结铁氧体开关网络，该多结铁氧体开关网络包括：相互配合构成微波腔的上腔体和下腔体以及驱动器。 [0026] 所述下腔体包括有多个通过波导段连接在一起的Y型波导结；每个Y型波导结的中心位置自下而上依次设置有第一介质垫片、Y型铁氧体结、第二介质垫片；所述Y型铁氧体结的支臂上均设置有通孔，所述通孔依次穿设有磁化线圈，且所述磁化线圈的两端均从微波腔穿出与驱动器连接；所述Y型铁氧体结的支臂向外延伸的方向上均连接有匹配器。每个Y型波导结处形成的结构均为一个铁氧体开关单元。多个铁氧体开关单元通过Y型波导结的波导段连接在一起，如此便可实现单刀多掷开关的功能。 [0027] 如图1-图5所示，本发明提供一个优选实施例。具体的，如图5所示，该多结铁氧体开关网络包括：相互配合构成微波腔的上腔体6和下腔体7以及驱动器8。 [0028] 下腔体7的结构如图4所示，本优选实施例中采用二叉树级联方式将多个铁氧体开关单元连接在一起，未连接的波导段延伸穿过下腔体侧壁与外界连通形成端口，图4中示出了三级结构；还可以根据具体应用要求，设置为两级或更多级。 [0029] 具体的，如图1-图3所示，Y型铁氧体结2置于Y型波导结1的中央，磁化线圈4穿过Y型铁氧体结2引到微波腔的外部。Y型铁氧体结2的上下面为第二介质垫片3和第一介质垫片(图中未标出)，起固定作用，将Y型铁氧体结2固定在Y型波导结1的中央。Y型铁氧体结2的外部为匹配器5，对Y型铁氧体结进行微波匹配。Y型波导结、Y型铁氧体结、介质垫片、磁化线圈、匹配器构成一个铁氧体开关单元。一个铁氧体开关单元能够完成单刀双掷开关的功能。在通信卫星系统中应用这种多结铁氧体开关网络可以实现在一台发射机的情况下形成分时多波束，极大地扩展了信号覆盖范围。 [0030] 在一个金属体上通过数控铣床制作出多个Y型波导结，多个Y型波导结通过波导段连接在一起，形成整体的下腔体结构。每个Y型波导结分别安装 Y型铁氧体结、介质垫片、磁化线圈、匹配器构成一个铁氧体开关单元。在另外一个金属体上通过数控铣床制作上腔体，安装在多结下腔体的上方，通过螺钉与多结下腔体进行连接。上腔体和下腔体构成微波腔。在微波腔的外面安装驱动器，驱动器安装在壳体内，通过导线与磁化线圈连接。驱动器对每个铁氧体开关单元进行控制。 [0031] 微波信号从输入端输入，每个铁氧体开关单元通过驱动器进行控制，有顺时针环行状态和逆时针环行状态。多个铁氧体开关单元的环行状态进行组合，微波信号可以从多个端口进行输出，形成单刀多掷的功能。如图4所示，采用二叉树级联时，最上级的端口，即图4中下面的端口为输入端，上面的8 个端口为输出端。本领域技术人员容易理解的，本发明还可以采用其他的连接方式将多个铁氧体开关单元连接形成单刀多掷开关；例如，所述Y型波导结通过单个波导段串联连接在一起，另一个波导段延伸穿过下腔体放入侧壁与外界连通形成端口，此时，每个端口均无差别，可任意选择一个作为输入端，其他端口为输出端。 [0032] 显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。