CN112290175A - 一种铁氧体开关控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种铁氧体开关控制装置，所述控制装置包括：多个铁氧体开关单元，每个所述铁氧体开关单元的信号馈入方向相同，并且每个所述铁氧体开关单元对应所处的平面不同，本发明提供的铁氧体开关控制装置，结构简单，易于实现与应用，每个铁氧体开关单元相互独立，且对应所处的平面不同，可以对天线辐射单元发出的微波信号进行并行控制，当每个所述铁氧体开关同时工作时，就形成了微波控制阵列，进而达到对波束进行控制，从而实现对多路并行微波信号同时控制。

Description

一种铁氧体开关控制装置

技术领域

本发明涉及铁氧体开关技术领域，更具体的，涉及一种铁氧体开关控制装置。

背景技术

在相控雷达系统中，天线是由多个辐射单元形成的阵列，辐射单元的微波信号是并行的；为了对并行的微波信号进行控制，传统方法采用移相器对微波的相位的控制；由于移相器比较笨重，不利于实际使用。

铁氧体开关具有改变微波信号传输通道的功能，目前广泛应用于地面、机载和卫星雷达领域；平面集成式铁氧体开关由微波器件与驱动器构成，微波器件一般在矩形波导中加载型铁氧体结来实现，驱动器接收上级控制信号，通过穿绕在Y型铁氧体结中的磁化线圈为微波器件提供激励，这种铁氧体开关由多个Y型铁氧体结平面集成，这种结构只能满足信号串行的情况，对于多个信号并行的情况这种结构不再适用；此外，传统平面集成式铁氧体开关采用“单结单控”的驱动方式，即每个Y型铁氧体结由独立的一路驱动电路进行激励。

经整理，“单结单控”的驱动方式存在如下弊端：(1)随着驱动器路数的增加，驱动电路元器件需求量变得非常庞大，使得在产品可靠性设计方面包括元器件可靠性、电磁兼容性等方面的性能呈量级式降低，为产品可靠性埋下巨大隐患，同时造成了资源浪费；(2)过多的驱动电路数使得产品体积过大，这与铁氧体开关小型化的需求相冲突，为生产、装配、试验直至最后的用户使用都带来了极大的不便。

发明内容

为了解决上述问题中的至少一个，本发明提供一种铁氧体开关控制装置，所述控制装置包括：多个铁氧体开关单元，每个所述铁氧体开关单元的信号馈入方向相同，并且每个所述铁氧体开关单元对应所处的平面不同。

在优选的实施方式中，每个所述铁氧体开关单元并行排布设置，形成铁氧体开关阵列。

在优选的实施方式中，所述铁氧体开关阵列外部设置有一连接器，每个所述铁氧体开关单元通过导线耦接至该连接器，该连接器与外部的一控制驱动器耦接，进而通过该控制驱动器对多个所述铁氧体开关单元进行控制。

在优选的实施方式中，每个所述铁氧体开关单元的外侧设置有连接板，所述连接板上固定结合有导线，并且所述连接板耦接至所述连接器，所述铁氧体开关单元与连接板上的导线耦接。

在优选的实施方式中，每个所述铁氧体开关单元包括壳体以及壳体内部的铁氧体，所述铁氧体包括对应信号馈入的馈入部，每个所述铁氧体的馈入部所在直线处于同一方向。

在优选的实施方式中，所述壳体包括三个端口，每个端口内凹陷并延伸至相互连通形成Y型波导腔体。

在优选的实施方式中，所述铁氧体包括中心部和枝节部，所述枝节部通过所述中心部的侧面分别向所述壳体的三个端口方向延伸形成伸出三个枝节部；每个所述枝节部设置有穿线孔。

在优选的实施方式中，所述铁氧体横截面为六边形结构，所述六边形结构包括长度相同的三个长边部和三个短边部，所述长边部和所述短边部交替布置，所述三个长边部上形成有穿线孔。

在优选的实施方式中，所述铁氧体开关单元还包括：激励线圈，通过所述穿线孔与外部的一控制驱动器耦接；垫片，结合固定在所述铁氧体上下表面，每个所述垫片分别与壳体内壁结合固定；介质片，结合固定在所述枝节部的头端端面上；匹配片，结合固定在每个所述介质片远离铁氧体的一端端面上。

在优选的实施方式中，所述铁氧体开关单元还包括：激励线圈，通过所述穿线孔与外部的一控制驱动器耦接；垫片，结合固定在所述铁氧体上下表面，每个所述垫片分别与壳体内壁结合固定；介质片，结合固定在短边部的端面上；匹配片，结合固定在每个所述介质片远离铁氧体的一端端面上。

本发明的有益效果

本发明提供一种铁氧体开关控制装置，所述控制装置包括：多个铁氧体开关单元，每个所述铁氧体开关单元的信号馈入方向相同，并且每个所述铁氧体开关单元对应所处的平面不同，本发明提供的铁氧体开关控制装置，结构简单，易于实现与应用，每个铁氧体开关单元相互独立，且对应所处的平面不同，可以对天线辐射单元发出的微波信号进行并行控制，当每个所述铁氧体开关同时工作时，就形成了微波控制阵列，进而达到对波束进行控制，从而实现对多路并行微波信号同时控制。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1a为本发明实施方式中一种铁氧体开关控制装置的左视图；

图1b为本发明实施方式中一种铁氧体开关控制装置的主视图；

图1c为本发明实施方式中一种铁氧体开关控制装置的局部剖视图；

图2a为本发明实施方式中一种铁氧体开关单元的侧视图之一；

图2b为本发明实施方式中一种铁氧体开关单元的内部示意图；

图2c为本发明实施方式中一种铁氧体开关单元的侧视图之二；

图2d为本发明实施方式中一种铁氧体开关单元的侧视图之三。

附图说明：1、铁氧体开关单元；2、壳体；3、铁氧体；4、连接板；5、垫片；6、匹配片；7、介质片；8、底板；9、固定棒；10、盖板；11、侧板；12、连接器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

以下公开内容提供了许多用于实现本发明的不同特征的不同实施方式或实例。下面描述了组件和布置的具体实例以简化本发明。当然，这些仅仅是实例，而不旨在限制本发明。例如，以下描述中，在第二部件上方或者上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件直接接触形成的实施方式，并且也可以包括在第一部件和第二部件之间可以形成额外的部件，从而使得第一部件和第二部件可以不直接接触的实施方式；同样的，以下描述中，第一部件和第二部件的“耦接”，可以包括第一部件和第二部件直接接触形成的实施方式，并且也可以包括在第一部件和第二部件之间可以形成额外的部件，从而使得第一部件和第二部件可以不直接接触的实施方式。

另外，各个实施方式之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

目前，铁氧体开关或铁氧体开关组件通常由一个单元或一个平面内的多个单元级联而成，单个或多个单元制作在一个平面内，只能满足信号串行的情况，然而，对于多个微波信号并行的情况这种结构就很难适用。基于此，本发明提供一种铁氧体开关控制装置，该控制装置包括：

多个铁氧体开关单元1，每个铁氧体开关单元1的信号馈入方向相同，并且每个铁氧体开关单元1对应所处的平面不同。

本发明提供的铁氧体开关控制装置，结构简单，易于实现与应用，每个铁氧体开关单元相互独立，且对应所处的平面不同，可以对天线辐射单元发出的微波信号进行并行控制，当每个所述铁氧体开关同时工作时，就形成了微波控制阵列，进而达到对波束进行控制，从而实现对多路并行微波信号同时控制。

可以理解，在相控阵雷达中，天线是由多个辐射单元形成的阵列，辐射单元的微波信号是并行的，为了对波束进行控制，需要有微波控制装置进行微波幅度或相位的控制，本发明实施方式提供的铁氧体开关单元对应所处的平面不同，可以对天线辐射单元发出的微波信号进行并行控制，从而实现对多路并行微波信号同时控制。

在优选的实施方式中，每个铁氧体开关单元并行排布设置，形成铁氧体开关阵列。

在一些具体的实施方式中，请参阅图1a至图1c，通过盖板10将每个铁氧体开关单元1上部连接在一起，通过底板8将每个铁氧体开关单元1下部连接在一起，底板8和盖板10之间设置有若干个固定棒9，每个铁氧体开关单元1都与其对应的固定棒9结合固定，底板8和盖板10之间还设置侧板11，侧板11通过螺栓分别于底板8、盖板10以及固定棒9固定连接；需要说明的是每个铁氧体开关单元1通过底板8、固定棒9、盖板10、侧板11进行连接，进而形成铁氧体开关阵列。

可以理解，本实施方式提供的开关阵列体积小，重量轻，可以有效减小整体尺寸，满足天线单元间距小的实际需求。

在优选的实施方式中，铁氧体开关阵列外部还设置有一连接器12，每个铁氧体开关单元1通过导线耦接至该连接器12，该连接器12与外部的一控制驱动器耦接，进而通过该控制驱动器对多个铁氧体开关单元1进行同时控制。

可以理解，采用连接器外置的方式，可以有效减小整体铁氧体开关单元1的尺寸。

进一步的，每个铁氧体开关单元的外侧设置有连接板4，连接板4上固定结合有导线，并且连接板耦接至连接器，铁氧体开关单元与连接板4上的导线耦接。

请参阅图1b、图1c和图2d，铁氧体开关单元1的盖板10外侧安装有一连接器12，每个铁氧体开关单元1的侧板11外侧分别固定安装有连接板4，在连接板4上焊接导线，把每个铁氧体开关单元1级联起来形成导线束，接到连接器12，连接器12外接驱动器对每个铁氧体开关单元1进行控制。

同样的，采用控制驱动器外置的方式，不仅可以有效减小整体铁氧体开关单元1的尺寸，而且满足了天线单元间距小的实际需求。

在优选的实施方式中，壳体1包括三个端口，每个端口内凹陷并延伸至相互连通形成Y型波导腔体。

具体的，壳体1包括上壳体和下壳体，上壳体和下壳体的表面均向内凹陷形成Y型空腔，上壳体与下壳体固定连接共同形成Y型波导腔，Y型波导腔的三个端面形成三个波导口，波导口可以和其他微波器件或微波网络进行连接。

在优选的实施方式中，铁氧体3包括中心部和枝节部，枝节部通过中心部的侧面分别向壳体1的三个端口方向延伸形成伸出三个枝节部；每个枝节部设置有穿线孔。

进一步的，请参阅图2a至2d，铁氧体开关单元1还包括：激励线圈，通过穿线孔与外部的一控制驱动器耦接；垫片5，结合固定在铁氧体3上下表面，每个垫片5分别与壳体1内壁结合固定；介质片7，结合固定在枝节部的头端端面上；匹配片6，结合固定在每个介质片7远离铁氧体3的一端端面上。

具体的，请参阅图2b，壳体2内部Y型波导腔的中央置有铁氧体3，形成具有环行功能的铁氧体结区，铁氧体3的横截面为Y型构形，铁氧体3枝节部的外部分别设置有介质片7和匹配片6，介质片7的导热性能优于匹配片6，介质片7和匹配片6不仅改善铁氧体3的热传导，同时增加了Y型波导腔的介质填充，使得Y型波导腔的微波截止频率下降，可以压缩Y型波导腔截面的尺寸，使得器件小型化，通过调整匹配片5的尺寸，可以使得铁氧体7与高功率波导同轴转换进行良好的微波匹配；铁氧体3的上下表面置有垫片5，垫片5材料为聚四氟乙烯，对铁氧体3起支撑和固定作用。

需要说明的是，铁氧体开关单元1可以根据按照不同波段的参数进行结构设置，优选的，本发明实施方式中的波段为Ka波段，Ka波段的频率范围为26.5-40GHz。

可以理解，Ka频段具有可用带宽宽，干扰少，设备体积小的特点。因此，Ka频段卫星通信系统可为高速卫星通信、千兆比特级宽带数字传输、高清晰度电视(HDTV)、卫星新闻采集(SNG)、VSAT业务、直接到户(DTH)业务及个人卫星通信等新业务提供一种崭新的手段。在Ka频段频音下，Ka用户终端的天线尺寸主要不是受制于天线增益，而是受制于抑制来自其它系统干扰的能力。

当然，在不影响本发明的主体构思的前提下，本领域技术人员有能力在不付出创造性劳动的基础上，可以进行其他波段的选取。

在一些其它实施方式中，铁氧体横截面为六边形结构，六边形结构包括长度相同的三个长边部和三个短边部，长边部和短边部交替布置，三个长边部上形成有穿线孔。

进一步的，铁氧体开关单元还包括：激励线圈，通过穿线孔与外部的一控制驱动器耦接；垫片，结合固定在铁氧体上下表面，每个垫片分别与壳体内壁结合固定；介质片，结合固定在短边部的端面上；匹配片，结合固定在每个介质片远离铁氧体的一端端面上。

需要说明的是，三个长边部和三个短边部交替布置构成六边形结构的铁氧体3不会形成实质性的影响，在不影响本发明的主体构思的前提下，本领域技术人员有能力在不付出创造性劳动的基础上，可以进行其他构造的选取。

在本发明的控制装置工作时，对于每路微波信号由铁氧体开关单元1的一个波导口输入，通过控制驱动器可以激励线圈中的电流方向进行控制，进而控制铁氧体3的磁化状态，根据铁氧体3的正反磁化状态，微波信号可以从另外两个波导口择一输出，实现微波信号并行控制，当铁氧体开关单元1同时工作时，当每个铁氧体开关同时工作时，就形成了微波控制阵列，进而达到对波束进行控制；这种多个处于不同平面的铁氧体开关单元1应用于毫米波相控阵天线中，可以实现对微波的并行控制，多个铁氧体开关单元1并行设置，且控制驱动器外置，这样可以有效减小整体控制装置的尺寸，满足天线单元间距小的实际需求。

从上述实施方式可以知晓，本发明提供一种铁氧体开关控制装置，所述控制装置包括：多个铁氧体开关单元，每个所述铁氧体开关单元的信号馈入方向相同，并且每个所述铁氧体开关单元对应所处的平面不同，本发明提供的铁氧体开关控制装置，结构简单，易于实现与应用，每个铁氧体开关单元相互独立，且对应所处的平面不同，可以对天线辐射单元发出的微波信号进行并行控制，当每个所述铁氧体开关同时工作时，就形成了微波控制阵列，进而达到对波束进行控制，从而实现对多路并行微波信号同时控制。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本说明书实施方式的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施方式或示例。

此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施方式或示例以及不同实施方式或示例的特征进行结合和组合。以上所述仅为本说明书实施方式的实施方式而已，并不用于限制本说明书实施方式。对于本领域技术人员来说，本说明书实施方式可以有各种更改和变化。凡在本说明书实施方式的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书实施方式的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种铁氧体开关控制装置，其特征在于，所述控制装置包括：

多个铁氧体开关单元，每个所述铁氧体开关单元的信号馈入方向相同，并且每个所述铁氧体开关单元对应所处的平面不同。

2.根据权利要求1所述控制装置，其特征在于，每个所述铁氧体开关单元并行排布设置，形成铁氧体开关阵列。

3.根据权利要求2所述控制装置，其特征在于，所述铁氧体开关阵列外部设置有一连接器，每个所述铁氧体开关单元通过导线耦接至该连接器，该连接器与外部的一控制驱动器耦接，进而通过该控制驱动器对多个所述铁氧体开关单元进行控制。

4.根据权利要求3所述控制装置，其特征在于，每个所述铁氧体开关单元的外侧设置有连接板，所述连接板上固定结合有导线，并且所述连接板耦接至所述连接器，所述铁氧体开关单元与连接板上的导线耦接。

5.根据权利要求1所述控制装置，其特征在于，每个所述铁氧体开关单元包括壳体以及壳体内部的铁氧体，所述铁氧体包括对应信号馈入的馈入部，每个所述铁氧体的馈入部所在直线处于同一方向。

6.根据权利要求5所述控制装置，其特征在于，所述壳体包括三个端口，每个端口内凹陷并延伸至相互连通形成Y型波导腔体。

7.根据权利要求6所述控制装置，其特征在于，所述铁氧体包括中心部和枝节部，所述枝节部通过所述中心部的侧面分别向所述壳体的三个端口方向延伸形成伸出三个枝节部；每个所述枝节部设置有穿线孔。

8.根据权利要求6所述控制装置，其特征在于，所述铁氧体横截面为六边形结构，所述六边形结构包括长度相同的三个长边部和三个短边部，所述长边部和所述短边部交替布置，所述三个长边部上形成有穿线孔。

9.根据权利要求7所述控制装置，其特征在于，所述铁氧体开关单元还包括：

激励线圈，通过所述穿线孔与外部的一控制驱动器耦接；

垫片，结合固定在所述铁氧体上下表面，每个所述垫片分别与壳体内壁结合固定；

介质片，结合固定在所述枝节部的头端端面上；

匹配片，结合固定在每个所述介质片远离铁氧体的一端端面上。

10.根据权利要求8所述控制装置，其特征在于，所述铁氧体开关单元还包括：

激励线圈，通过所述穿线孔与外部的一控制驱动器耦接；

垫片，结合固定在所述铁氧体上下表面，每个所述垫片分别与壳体内壁结合固定；

介质片，结合固定在短边部的端面上；

匹配片，结合固定在每个所述介质片远离铁氧体的一端端面上。

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