CN112290176B - 一种具有双层铁氧体开关的变极化装置 - Google Patents

一种具有双层铁氧体开关的变极化装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种具有双层铁氧体开关的变极化装置，该变极化装置包括：壳体、设于所述壳体内部的第一开关模块、第二开关模块以及波导腔体；所述第一开关模块包括第一上铁氧体开关和第二上铁氧体开关，所述第二开关模块包括第一下铁氧体开关；所述波导腔体可将微波的传导路径由第一上铁氧体开关择一切换至第二上铁氧体开关和第一下铁氧体开关；所述第一下铁氧体可进一步将所述微波的传导方向在第一水平方向和第二水平方向上切换，本发明提供的变极化装置采用双层叠加的设置方式，不仅提高了集成度，减少了馈线损耗，解决了目前变极化雷达铁氧体开关和其他微波无源器件分立连接体积大、插损大的问题，而且提高了系统的可靠性和可维修性。

Description

一种具有双层铁氧体开关的变极化装置
技术领域
本发明涉及铁氧体开关技术领域，更具体的，涉及一种具有双层铁氧体开关的变极化装置。
背景技术
目前的铁氧体变极化组件通常由三联铁氧体开关组成，三联铁氧体开关集成在一个一体化腔内，三联铁氧体开关用作雷达变极化器件，在雷达系统中由铁氧体开关构成的变极化器件需要与环行器、接收机前端保护开关等其他微波无源器件进行分立连接形成组件。然而，这样的分立结构使得组件的体积庞大，而且由于连接波导的路径增加了系统的插入损耗，从而降低了系统的可靠性和可维修性。
发明内容
为了解决上述问题中的至少一个，本发明提供一种具有双层铁氧体开关的变极化装置，所述变极化装置包括：壳体、设于所述壳体内部的第一开关模块、第二开关模块以及波导腔体；所述第一开关模块包括第一上铁氧体开关和第二上铁氧体开关，所述第二开关模块包括第一下铁氧体开关；其中由所述第一上铁氧体开关至所述第一下铁氧体开关为第一路径，由所述第一下铁氧体开关至所述第二上铁氧体开关为第二路径；所述波导腔体将微波的传导路径由第一路径切换至第二路径；所述第一下铁氧体进一步将所述微波的传导方向在第一水平方向和第二水平方向上切换。
在优选的实施方式中，所述装置还包括驱动组件，所述驱动组件通过导线分别与所述第一开关模块和所述第二开关模块耦接，进而为所述第一开关模块和第二开关模块提供驱动控制功能。
在优选的实施方式中，所述波导腔体为U型或V型构造。
在优选的实施方式中，所述壳体包括：发射机端口通道和接收机端口通道；所述发射机端口通道与所述第一上铁氧体开关连通，所述接收机端口通道与所述第二上铁氧体开关连通。
在优选的实施方式中，所述第二开关模块还包括：两个第二下铁氧体开关，每个第二下铁氧体开关位于所述第一下铁氧体开关的其中一侧，并且可将微波在第一水平方向和第二水平方向的其中一个上传导。
在优选的实施方式中，每个所述铁氧体开关包括铁氧体，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三个不同方向延伸形成三个枝节部；每个所述枝节部设置有穿线孔。
在优选的实施方式中，每个所述铁氧体开关包括铁氧体，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，每个所述铁氧体开关还包括：激励线圈，通过所述穿线孔与外部的一驱动组件耦接；垫片，结合固定在所述铁氧体上下表面；匹配片，结合固定在每个所述枝节部的头端端面上。
在优选的实施方式中，每个所述铁氧体开关还包括：激励线圈，通过所述穿线孔与外部的一驱动组件耦接；垫片，结合固定在所述铁氧体上下表面；匹配片，结合固定在短边部的端面上。
在优选的实施方式中，所述装置还包括多个吸收体，所述第二上铁氧体开关和两个所述第二下铁氧体开关分别通过通道与吸收体连通。
本发明的有益效果
本发明提供一种具有双层铁氧体开关的变极化装置，该变极化装置包括：壳体、设于所述壳体内部的第一开关模块、第二开关模块以及波导腔体；所述第一开关模块包括第一上铁氧体开关和第二上铁氧体开关，所述第二开关模块包括第一下铁氧体开关；所述波导腔体可将微波的传导路径由第一上铁氧体开关择一切换至第二上铁氧体开关和第一下铁氧体开关；所述第一下铁氧体可进一步将所述微波的传导方向在第一水平方向和第二水平方向上切换，本发明提供的变极化装置采用双层叠加的设置方式，不仅提高了集成度，减少了馈线损耗，解决了目前变极化雷达铁氧体开关和其他微波无源器件分立连接体积大、插损大的问题，而且提高了系统的可靠性和可维修性。
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1为本发明实施方式中一种具有双层铁氧体开关的变极化装置结构示意图；
图2为本发明实施方式中第一开关模块结构示意图；
图3为本发明实施方式中第二开关模块结构示意图；
图4为本发明实施方式中驱动器组件结构示意图；
附图说明：1、壳体；2、第一开关模块；3、第二开关模块；4、连接腔；5、连接板；6、铁氧体；7、印制板；8、垫片；9、匹配片；10、吸收体；11、驱动组件；12、驱动器盒；13、驱动器电路板。
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。
而且，为便于描述，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅设置为描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。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，在雷达系统中由铁氧体开关构成的变极化器件需要与环行器、接收机前端保护开关等其他微波无源器件进行分立连接形成组件；这样的分立结构使得组件的体积庞大，而且由于连接波导的路径增加了系统的插入损耗，不利于实际应用。
基于此，如图1所示，本发明提供一种具有双层铁氧体开关的变极化装置，包括：壳体1、设于壳体内部的第一开关模块2、第二开关模块3以及波导腔体；第一开关模块2包括第一上铁氧体开关和第二上铁氧体开关，第二开关模块3包括第一下铁氧体开关；其中由第一上铁氧体开关至第一下铁氧体开关为第一路径，由第一下铁氧体开关至第二上铁氧体开关为第二路径；波导腔体可将微波的传导路径由第一路径切换至第二路径；第一下铁氧体可进一步将微波的传导方向在第一水平方向和第二水平方向上切换。
本发明提供的变极化装置采用双层叠加的设置方式，不仅提高了集成度，减少了馈线损耗，解决了目前变极化雷达铁氧体开关和其他微波无源器件分立连接体积大、插损大的问题，而且提高了系统的可靠性和可维修性，满足了实际应用需求。
可以理解，第一开关模块完成环行器和接收机前端保护的功能，第二开关模块完成变极化的功能，把第一开关模块和第二开关模块采用叠加的方式耦接在一起，形成新的集两种功能在一起的模块，不仅提高了集成度，减少了馈线损耗，解决了目前变极化雷达铁氧体开关和其他微波无源器件分立连接体积大、插损大的问题，而且提高了系统的可靠性和可维修性。
需要说明的是，双层铁氧体开关的变极化装置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Ku波段，Ku波段的频率范围为12-18GHz。
经整理，Ku波段的优势有：地面干扰很小，Ku波段频率高，一般在12.5～18GHz之间，不易受微波辐射干扰，大大地降低了对接收环境的要求；接收Ku波段的天线口径尺寸小，便于安装也不易被发现；Ku频段宽，能传送多种业务与信息；Ku波段下行转发器发射功率大(大约在100W以上)，能量集中，方便接收。
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。
在优选的实施方式中，装置还包括驱动组件11，驱动组件11通过导线分别与第一开关模块2和第二开关模块3耦接，进而为第一开关模块2和第二开关模块3提供驱动电能，使装置能够稳定运行。
在一些具体的实施方式中，请结合图1和图4，驱动组件11位于装置底部，驱动组件11包括驱动器盒12和驱动器电路板13，驱动器电路板13通过导线与第一开关模块2和第二开关模块3耦接，将驱动控制信号传输至第一开关模块2和第二开关模块3，从而达到对第一开关模块2和第二开关模块3的驱动控制目的。
在一些某些实施方式中，波导腔体可以根据实际需要为U型或V型。
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，还可以进行其他构造的选取，如其它不规则的类U型或V型。
在一些具体的实施方式中，请参阅图1至图3，一种具有双层铁氧体开关的变极化装置还包括：连接板5和连接腔4；第一开关模块2和第二开关模块3层叠摆放，通过连接板5和连接腔4进行连接；连接板5为双波导口的结构，连接腔4为带折角的凹槽结构；连接板5和连接腔4通过螺钉安装在第一开关模块2和第二开关模块3，连接板5和连接腔4形成U型或V型波导腔体。在优选的实施方式中，该壳体包括：发射机端口通道和接收机端口通道；发射机端口通道与第一上铁氧体开关连通，接收机端口通道与第二上铁氧体开关连通。
请参阅图1和图2，具体的，发射机端口通道可以将发射机发出的信号传输至第一上铁氧体开关，接收机端口通道可以将第二上铁氧体开关发出的信号传输至外部的接收机。
在优选的实施方式中，该第二开关模块还包括：两个第二下铁氧体开关，每个第二下铁氧体开关位于第一下铁氧体开关的其中一侧，并且可将微波在第一水平方向和第二水平方向的其中一个上传导。
请继续参阅图3，具体的，微波信号传输至第一下铁氧体开关，第一下铁氧体开关在驱动组件的控制下，可以将微波信号择一传输至两个第二下铁氧体开关，通过驱动组件的控制，可以实现微波在两个第二下铁氧体开关之间的切换，从而实现变极化的功能。
在一些其他的实施方式中，每个铁氧体开关包括铁氧体，铁氧体包括中心部和枝节部，枝节部通过中心部的侧面分别向三个不同方向延伸形成三个枝节部；每个枝节部设置有穿线孔。
进一步的，每个铁氧体开关还包括：激励线圈，通过穿线孔与外部的一驱动组件耦接；垫片，结合固定在铁氧体上下表面；匹配片，结合固定在每个枝节部的头端端面上。
具体的，铁氧体的横截面为Y型构形，铁氧体枝节部的头端端面上结合固定匹配片9，通过调整匹配片9的尺寸，可以使得铁氧体与高功率波导同轴转换进行良好的微波匹配；铁氧体的上下表面置有垫片8，垫片8对铁氧体起支撑和固定作用，需要说明的是，铁氧体开关可以根据按照不同波段的参数进行结构设置，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。
在一些其它实施方式中，每个铁氧体开关包括铁氧体，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，每个铁氧体开关还包括：激励线圈，通过穿线孔与外部的一驱动组件耦接；垫片，结合固定在铁氧体上下表面；匹配片，结合固定在每个枝节部的头端端面上。
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。
在优选的实施方式中，一种具有双层铁氧体开关的变极化装置还包括多个吸收体10，该第二上铁氧体开关和两个第二下铁氧体开关分别通过通道与吸收体连通。
吸收体可以吸收波束。
当然，吸收体的位置可根据装置功能需要灵活设置，如，在图2中，第二上铁氧体开关通过通道与吸收体连通，在图3中，两个第二下铁氧体开关分别通过通道与吸收体连通。
可以理解，吸收体的设置可以吸收未经通道辐射出去的多余的微波信号，以减少信号干扰，同时也有利于整个装置的散热。
本发明的一种具有双层铁氧体开关的变极化装置工作时，微波信号从发射机端口通道进入第一开关模块2中，第一上铁氧体开关接收微波信号，通过控制铁氧体中激励线圈的电流方向，进而控制铁氧体的磁化状态，从而控制微波信号在铁氧体开关的输出方向，输出的微波信号通过波导腔体传输至第二开关模块3中，第二开关模块3中包括三级铁氧体开关，完成信号变极化功能，第二开关模块3和馈源相连，微波信号通过天线辐射出去；天线接收到的微波信号通过馈源再次进入第二开关模块3，微波信号通过波导腔体传输至第一开关模块2，第一开关模块2具有非互易功能，信号进入第二上铁氧体开关，第二上铁氧体开关与接收机端口通道连通，微波信号通过接收机端口通道传出；第一开关模块2完成环行器和接收机前端保护的功能，第二开关模块3完成变极化的功能，把第一开关模块2和第二开关模块3耦接，形成新的集两种功能在一起的装置，缩小了体积，提高了系统集成度，减小了馈线损耗。
从上述实施方式可以知晓，本发明提供的变极化装置采用双层叠加的设置方式，不仅提高了集成度，减少了馈线损耗，解决了目前变极化雷达铁氧体开关和其他微波无源器件分立连接体积大、插损大的问题，而且提高了系统的可靠性和可维修性。
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 (9)

1.一种具有双层铁氧体开关的变极化装置，其特征在于，所述变极化装置包括：
壳体、设于所述壳体内部的第一开关模块、第二开关模块以及波导腔体、连接板和连接腔；
所述壳体包括发射机端口通道和接收机端口通道；
所述第一开关模块完成环行器和接收机前端保护的功能，所述第二开关模块完成变极化的功能，所述第一开关模块包括第一上铁氧体开关和第二上铁氧体开关，所述第二开关模块包括第一下铁氧体开关；其中由所述第一上铁氧体开关至所述第一下铁氧体开关为第一路径，由所述第一下铁氧体开关至所述第二上铁氧体开关为第二路径；所述波导腔体将微波的传导路径由第一路径切换至第二路径；所述第一下铁氧体进一步将所述微波的传导方向在第一水平方向和第二水平方向上切换；
所述发射机端口通道与所述第一上铁氧体开关连通，所述接收机端口通道与所述第二上铁氧体开关连通；
所述第一开关模块和第二开关模块层叠摆放，通过所述连接板和所述连接腔耦接。
2.根据权利要求1所述的变极化装置，其特征在于，所述装置还包括：
驱动组件，所述驱动组件通过导线分别与所述第一开关模块和所述第二开关模块耦接，进而为所述第一开关模块和第二开关模块提供驱动控制功能。
3.根据权利要求1所述的变极化装置，其特征在于，
所述波导腔体为U型或V型构造。
4.根据权利要求1所述的变极化装置，其特征在于，
所述第二开关模块还包括：两个第二下铁氧体开关，每个第二下铁氧体开关位于所述第一下铁氧体开关的其中一侧，并且可将微波在第一水平方向和第二水平方向的其中一个上传导。
5.根据权利要求4所述的变极化装置，其特征在于，
每个所述铁氧体开关包括铁氧体，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三个不同方向延伸形成三个枝节部；每个所述枝节部设置有穿线孔。
6.根据权利要求4所述的变极化装置，其特征在于，
每个所述铁氧体开关包括铁氧体，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。
7.根据权利要求5所述的变极化装置，其特征在于，每个所述铁氧体开关还包括：
激励线圈，通过所述穿线孔与外部的一驱动组件耦接；
垫片，结合固定在所述铁氧体上下表面；
匹配片，结合固定在每个所述枝节部的头端端面上。
8.根据权利要求6所述的变极化装置，其特征在于，每个所述铁氧体开关还包括：
激励线圈，通过所述穿线孔与外部的一驱动组件耦接；
垫片，结合固定在所述铁氧体上下表面；
匹配片，结合固定在短边部的端面上。
9.根据权利要求5或6所述的变极化装置，其特征在于，
所述装置还包括多个吸收体，所述第二上铁氧体开关和两个所述第二下铁氧体开关分别通过通道与吸收体连通。
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