CN112582764A - 一种新型微波开关 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型微波开关。通过在微波开关扼流槽上下布置吸收体防止电磁波在扼流槽附近散射带来的微波参数劣化问题。本发明将定子吸收体与转子吸收体采用垂直方向布置，用以尽可能多的吸收扼流槽带来的散射电磁波。该设计有利于抑制杂波，改变电磁波空间分布。通过布置永磁磁钢调整磁场分布，永磁磁钢与软磁吸收体形成耦合磁路，优化线圈杂散场形成耦合磁路。通过软硬磁交互磁路设计，影响静磁场分布，与恒磁场形成交互磁场，降低损耗，大幅提升了微波开关隔离度。
Description
技术领域
本发明涉及一种新型微波开关，属于微波开关技术领域。
背景技术
微波开关的主要功能是进行微波通道切换，将固定数量的硬件通过开关进行备份，实现更多的连接状态。当部分硬件发生故障时，通过微波开关的状态切换，将系统中备份的硬件替代故障硬件。针对转发器系统中的接收机、高功率放大器等高失效率的产品使用微波开关进行备份，大幅提升系统可靠性。
微波开关进行切换时，微波开关的隔离度表征了防止信号间串扰的能力。通过提高微波开关的隔离度可以有效防止信号间的串扰。现有的微波开关通过引入扼流槽结构抑制金属表面电流。在扼流槽附近电磁波遇到不连续结构，进而发生散射，该电磁散射会导致微波参数劣化。为了防止电磁波在扼流槽附近散射带来的微波参数劣化问题，通过吸波材料抑制散射杂波。但是，由于吸波材料属于软磁材料，软磁材料的引入会改变空间磁场分布，形成杂散磁场，进而导致微波参数发生劣化。因此，需要抑制杂散磁场来降低软磁吸波材料对微波参数的影响，从而提高微波开关性能与可靠性。
发明内容
本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种新型微波开关，能够抑制杂散磁场来降低软磁吸波材料对微波参数的影响，从而提高微波开关性能与可靠性。
本发明的技术解决方案是：
一种新型微波开关，包括：转子、定子和微波开关底座；转子装配在定子的腔体中，定子的底座和微波开关底座连接固定；
定子腔体内壁均匀等间隔排布四根条状定子吸收体，定子吸收体的方向与转子的轴向平行；定子腔体的壁上均匀分布有四个波导口；
转子包括转轴、锁止齿轮、轴承、扼流槽以及转子吸收体；锁止齿轮固定在转轴顶部，转轴外侧设置有转子吸收体、轴承和扼流槽；转子吸收体和扼流槽均为圆环状结构，扼流槽设置在两个转子吸收体之间，两个轴承分别设置在两个转子吸收体两侧；
微波开关底座的中心处设置有永磁磁钢，装配时与定子的腔体相配合，转子、定子和微波开关底座装配完成后，扼流槽的高度与波导口的高度相同。
进一步的，定子的底座上设置有定子固定螺孔，微波开关底座上设置有底座固定螺孔，且定子固定螺孔和底座固定螺孔的位置相对应，用于定子的底座和微波开关底座连接固定。
进一步的，按照转轴的轴向，转轴外侧由下向上依次为轴承、转子吸收体、扼流槽、转子吸收体、轴承以及锁止齿轮。
进一步的，微波开关底座上设置有定位销孔，通过定位销与定位销孔的配合防止定子和微波开关底座发生相对滑动。
进一步的，永磁磁钢为环形磁钢，永磁磁钢的易磁化轴与充磁方向相同且与转轴的轴向平行。
进一步的，定子吸收体与转子吸收体采用垂直方向布置，形成交互磁场排布。
进一步的，永磁磁钢、定子吸收体和转子吸收体形成软硬磁交互磁场，该交互磁场的等效磁感应强度沿转轴的轴向，对软磁杂散场进行调制。
进一步的，转子吸收体的材料与定子吸收体相同，均选用软磁吸波材料。
进一步的，该软磁吸波材料的吸收剂为微纳铁粉，包覆剂为芳香聚酰胺。
进一步的，永磁磁钢选用铝镍钴系材料。
本发明与现有技术相比的有益效果是：
本发明通过设置扼流槽结构抑制金属表面电流，降低损耗。软磁吸收体能够显著提升微波开关的隔离度，防止微波信号串扰，起到抑制杂波的作用。通过软硬磁材料磁路耦合，抑制引入软磁材料带来的磁场分布改变，调节软磁杂散场，降低损耗。
附图说明
图1为微波开关整体外形示意图；
图2为定子示意图；
图3为微波开关底座示意图；
图4为转子示意图。
其中：1-转子，2-定子腔体，3-微波开关底座，4-定子吸收体，5-定子，6-波导口，7-定子固定螺孔，8-定子底座，9-底座固定螺孔，10-定位销孔，11-永磁磁钢，12-转轴，13-锁止齿轮，14-轴承，15-扼流槽，16-转子吸收体。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行进一步的详细描述。
本发明的目的在于通过在扼流槽上下布置吸收体(吸波材料)防止电磁波在扼流槽附近散射带来的微波参数劣化问题。由于吸波体属于软磁材料，软磁材料具有矫顽力低、易磁化等特点在吸收散射电磁波的过程中势必会影响磁场的空间分布，从而形成杂散磁场。
为了调节磁场的空间分布，本发明将定子吸收体与转子吸收体采用垂直方向布置，用以尽可能多的吸收扼流槽带来的散射电磁波。该设计有利于抑制杂波，改变电磁波空间分布。通过布置永磁磁钢调整磁场分布，永磁磁钢与软磁吸收体形成耦合磁路，优化线圈杂散场形成耦合磁路。通过软硬磁交互磁路设计，影响静磁场分布，与恒磁场形成交互磁场，降低损耗，大幅提高微波开关隔离度。
如图1所示为本发明微波开关整体外形图，微波开关包括转子1、定子5和微波开关底座3。转子5装配在定子腔体2中。定子5包括两部分，上半部分为一空心圆柱体结构，下半部分为底座8。定子5的底座8上设置有定子固定螺孔7，微波开关底座3上设置有底座固定螺孔9，且定子固定螺孔7和底座固定螺孔9的位置相对应，用于定子5的底座8和微波开关底座3连接固定。
如图2所示为定子结构示意图，定子腔体2内壁均匀等间隔排布四根条状定子吸收体4，定子吸收体4的方向与转子1的轴向平行；定子腔体2的壁上均匀分布有四个波导口6；相邻两个波导口之间间隔90°。转子1、定子5和微波开关底座3装配完成后，扼流槽15的高度与波导口6的高度相同。
定子吸收体4选用软磁吸波材料，吸收剂优选微纳铁粉，包覆剂优选芳香聚酰胺。
如图3所示为微波开关底座示意图，微波开关底座3的中心处设置有永磁磁钢11，装配时与定子5的腔体2相配合。微波开关底座3上设置有定位销孔10，通过定位销与定位销孔10的配合防止定子5和微波开关底座3发生相对滑动。
永磁磁钢11为环形磁钢，永磁磁钢11的易磁化轴与充磁方向相同且均沿着与转轴12的轴向平行的方向。为保证磁钢机械强度，优选的，永磁磁钢11选用铝镍钴(Al-Ni-Co)系材料。
如图4所示为转子示意图，转子1包括转轴12、锁止齿轮13、轴承14、扼流槽15以及转子吸收体16；锁止齿轮13固定在转轴12顶部，转轴12外侧设置有转子吸收体16、轴承14和扼流槽15；转子吸收体16和扼流槽15均为圆环状结构，扼流槽15设置在两个转子吸收体16之间，两个轴承14分别设置在两个转子吸收体16两侧。
具体的，按照转轴12的轴向，转轴12外侧由下向上依次为轴承14、转子吸收体16、扼流槽15、转子吸收体16、轴承14以及锁止齿轮13。本发明通过在微波开关扼流槽上下布置吸收体防止电磁波在扼流槽附近散射带来的微波参数劣化问题。
转子吸收体16的材料与定子吸收体4相同。
定子吸收体4与转子吸收体16采用垂直方向布置，形成交互磁场排布。本发明将定子吸收体与转子吸收体采用垂直方向布置，用以尽可能多的吸收扼流槽带来的散射电磁波。该设计有利于抑制杂波，改变电磁波空间分布。
永磁磁钢11、定子吸收体4和转子吸收体16形成软硬磁交互磁场，该交互磁场的等效磁感应强度沿转轴12的轴向，对软磁杂散场进行调制。通过布置永磁磁钢调整磁场分布，永磁磁钢与软磁吸收体形成耦合磁路，优化线圈杂散场形成耦合磁路。通过软硬磁交互磁路设计，影响静磁场分布，与恒磁场形成交互磁场，降低损耗，大幅提升了微波开关隔离度。
给出本发明实施例：
根据本发明微波开关结构方案得到的微波开关，测量其性能优异，与传统微波开关性能对比如下：
通过上述表格数据对比可知，本发明提出的微波开关在电压驻波比、插入损耗以及隔离度三方面性能均显著优于传统方案。
Claims (10)
1.一种新型微波开关，其特征在于包括：转子(1)、定子(5)和微波开关底座(3)；转子(1)装配在定子(5)的腔体(2)中，定子(5)的底座(8)和微波开关底座(3)连接固定；
定子腔体(2)内壁均匀等间隔排布四根条状定子吸收体(4)，定子吸收体(4)的方向与转子(1)的轴向平行；定子腔体(2)的壁上均匀分布有四个波导口(6)；
转子(1)包括转轴(12)、锁止齿轮(13)、轴承(14)、扼流槽(15)以及转子吸收体(16)；锁止齿轮(13)固定在转轴(12)顶部，转轴(12)外侧设置有转子吸收体(16)、轴承(14)和扼流槽(15)；转子吸收体(16)和扼流槽(15)均为圆环状结构，扼流槽(15)设置在两个转子吸收体(16)之间，两个轴承(14)分别设置在两个转子吸收体(16)两侧；
微波开关底座(3)的中心处设置有永磁磁钢(11)，装配时与定子(5)的腔体(2)相配合，转子(1)、定子(5)和微波开关底座(3)装配完成后，扼流槽(15)的高度与波导口(6)的高度相同。
2.根据权利要求1所述的一种新型微波开关，其特征在于：定子(5)的底座(8)上设置有定子固定螺孔(7)，微波开关底座(3)上设置有底座固定螺孔(9)，且定子固定螺孔(7)和底座固定螺孔(9)的位置相对应，用于定子(5)的底座(8)和微波开关底座(3)连接固定。
3.根据权利要求1所述的一种新型微波开关，其特征在于：按照转轴(12)的轴向，转轴(12)外侧由下向上依次为轴承(14)、转子吸收体(16)、扼流槽(15)、转子吸收体(16)、轴承(14)以及锁止齿轮(13)。
4.根据权利要求1所述的一种新型微波开关，其特征在于：微波开关底座(3)上设置有定位销孔(10)，通过定位销与定位销孔(10)的配合防止定子(5)和微波开关底座(3)发生相对滑动。
5.根据权利要求1所述的一种新型微波开关，其特征在于：永磁磁钢(11)为环形磁钢，永磁磁钢(11)的易磁化轴与充磁方向相同且与转轴(12)的轴向平行。
6.根据权利要求1所述的一种新型微波开关，其特征在于：定子吸收体(4)与转子吸收体(16)采用垂直方向布置，形成交互磁场排布。
7.根据权利要求1所述的一种新型微波开关，其特征在于：永磁磁钢(11)、定子吸收体(4)和转子吸收体(16)形成软硬磁交互磁场，该交互磁场的等效磁感应强度沿转轴(12)的轴向，对软磁杂散场进行调制。
8.根据权利要求1所述的一种新型微波开关，其特征在于：转子吸收体(16)的材料与定子吸收体(4)相同，均选用软磁吸波材料。
9.根据权利要求8所述的一种新型微波开关，其特征在于：该软磁吸波材料的吸收剂为微纳铁粉，包覆剂为芳香聚酰胺。
10.根据权利要求1所述的一种新型微波开关，其特征在于：永磁磁钢(11)选用铝镍钴系材料。
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2020
- 2020-10-29 CN CN202011185756.XA patent/CN112582764B/zh active Active
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