CN113540710A - 铁氧体开关、微波天线及电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种铁氧体开关、微波天线及电子设备，铁氧体开关包括耦合器、第一魔T和两个铁氧体环形器；所述铁氧体环形器具有第一端口、第二端口和第三端口，所述第二端口上连接有短路负载，两个所述铁氧体环形器的所述第一端口分别和所述耦合器的两个输出端口相连，所述耦合器的两个输出端口用于输出等幅同相或者等幅反相的功率信号，两个所述铁氧体环形器的所述第三端口分别和所述第一魔T的两个输入端口相连，等幅同相、等幅反相的功率信号自所述第一魔T的两个输入端口处输入后，分别从所述第一魔T的两个输出端口输出。本申请实施例提供一种铁氧体开关、微波天线及电子设备，以解决互易式铁氧体开关的结构复杂和插入损耗高的问题。

Description

铁氧体开关、微波天线及电子设备

技术领域

本申请涉及高频开关技术领域，尤其涉及一种铁氧体开关、微波天线及电子设备。

背景技术

随着数据流量的增加，无线基站/微波宏站需要满足更大通信容量要求，然而频谱带宽逐渐成为容量提升的瓶颈。高频，例如E-Band或者D-Band频段的微波，拥有更加丰富的频谱资源，然而配套的高频器件发展却并不成熟，使得部分高频器件，例如高频开关的带宽、插损和互易性等指标将左右高频通信系统的性能。

高频开关包括铁氧体开关，铁氧体开关具有多个端口，通过改变外部的磁化状态，控制多个端口之间的对应关系，可实现开关选择功能。但是，在相同外部磁场状态下，铁氧体开关的两个端口之间无法互易，导致影响高频开关的使用灵活性。相关技术中采用Y结型组合铁氧体开关或者差相移型铁氧体开关，以解决铁氧体开关的无法互易的问题。Y结型组合铁氧体开关指的是设置三个Y结型环形器，通过控制各环形器的环形方向形成可以双向传输的开关。差相移型铁氧体开关则需要加入移相器，通过控制差相移接近0或180度，实现开关的互易。

但是，采用Y结型组合或者差相移型铁氧体开关时，额外增加的传输链路和移相器件会使铁氧体开关的结构变得复杂，同时接入电路时能量和增益的损耗高。

发明内容

本申请实施例提供一种铁氧体开关、微波天线及电子设备，以解决互易式铁氧体开关的结构复杂和插入损耗高的问题。

本申请实施例一方面提供一种铁氧体开关，包括耦合器、两个铁氧体环形器和第一魔T。

铁氧体环形器具有第一端口、第二端口和第三端口，第二端口上连接有短路负载，两个铁氧体环形器的第一端口分别和耦合器的两个输出端口相连，耦合器的两个输出端口用于输出等幅同相或者等幅反相的功率信号，两个铁氧体环形器的第三端口分别和第一魔T的两个输入端口相连，等幅同相、等幅反相的功率信号自第一魔T的两个输入端口处输入后，分别从第一魔T的两个输出端口输出。

短路负载被配置为，当铁氧体环形器处于第一磁场偏置状态时，自第一端口输入的功率信号从第三端口输出第一相位，当铁氧体环形器处于第二磁场偏置状态时，自第一端口输入的功率信号经第二端口反射后从第三端口输出第二相位，第一相位和第二相位的相位差为180度；两个铁氧体环形器被配置为具有相同或不同的磁场偏置状态。

本申请实施例提供的铁氧体开关的工作过程为：当耦合器的两个输出端口、输出等幅同相的功率信号时，若设置两个铁氧体环形器处于相同的磁场偏置状态，则两个铁氧体环形器的第三端口输出等幅同相的功率信号，功率信号最后从第一魔T的第一个输出端口输出；若设置两个铁氧体环形器处于不同的磁场偏置状态，则两个铁氧体环形器的第三端口输出等幅反相的功率信号，功率信号最后从第一魔T的第二个输出端口输出。同理，当耦合器的两个输出端口输出等幅反相的功率信号时，若设置两个铁氧体环形器处于相同的磁场偏置状态，则功率信号自第一魔T的第二个输出端口输出；若设置两个铁氧体环形器处于不同的磁场偏置状态，则功率信号自第一魔T的第一个输出端口输出。反之，功率信号自第一魔T的第一个输出端口输入后，若两个铁氧体环形器处于相同的磁场偏置状态，则耦合器的两个输出端口输入等幅同相的功率信号，若两个铁氧体环形器处于不同的磁场偏置状态，则耦合器的两个输出端口输入等幅反相的功率信号；功率信号自第一魔T的第二个输出端口输入后，若两个铁氧体环形器处于相同的磁场偏置状态，则耦合器的两个输出端口输入等幅反相的功率信号，若两个铁氧体环形器处于不同的磁场偏置状态，则耦合器的两个输出端口输入等幅同相的功率信号。

本申请实施例提供的铁氧体开关，通过将耦合器、连接有短路负载的铁氧体环形器以及第一魔T结合设置，通过控制两个铁氧体环形器处于相同或不同的磁场偏置状态，即可实现铁氧体开关的互易功能，且该铁氧体开关保持了铁氧体环形器和魔T的低插损特性，能够显著提升铁氧体开关的性能。

在一种可能的实施方式中，耦合器包括三分贝耦合器，三分贝耦合器具有一个输入端口和两个输出端口，功率信号自三分贝耦合器的输入端口输入后，从三分贝耦合器的两个输出端口等幅同相输出；一个三分贝耦合器、一个第一魔T和两个铁氧体环形器形成一个单刀双掷开关。

本申请实施例中，设置三分贝耦合器通过将三分贝耦合器、连接有短路负载的铁氧体环形器以及第一魔T结合设置，通过控制两个铁氧体环形器处于相同或不同的磁场偏置状态，实现了单刀双掷开关的功能，且使单刀双掷开关具备互易特性；且该单刀双掷开关保持了铁氧体环形器和魔T的低插损特性，能够显著提升铁氧体开关的性能，进而提升天线的性能。

在一种可能的实施方式中，单刀双掷开关的数量为三个，第一单刀双掷开关与并联设置的第二单刀双掷开关、第三单刀双掷开关串联设置。

本申请实施例中，将一个单刀双掷开关与并联的两个单刀双掷开关串联设置，其中每一个单刀双掷开关由三分贝耦合器、连接有短路负载的铁氧体环形器以及第一魔T结合设置，通过控制三组铁氧体环形器的磁场偏置状态，实现了单刀四掷开关的功能，且使单刀四掷开关具备互易特性；且该单刀四掷开关保持了铁氧体环形器和魔T的低插损特性，能够显著提升铁氧体开关的性能，进而提升天线的性能。

在一种可能的实施方式中，三分贝耦合器包括波导、微带或带状线形式。

三分贝耦合器可设置为波导、微带或带状线等多种形式，能够灵活适配各种端口类型，提高铁氧体开关的适用性。

在一种可能的实施方式中，耦合器包括第二魔T，第二魔T具有第一输入端口、第二输入端口、第一输出端口和第二输出端口，第一输入端口和第二输入端口用于择一输入功率信号，第一输入端口输入的功率信号经第一输出端口和第二输出端口等幅同相输出，第二输入端口输入的功率经第一输出端口和第二输出端口等幅反相输出。

本申请实施例中，通过将第二魔T、连接有短路负载的铁氧体环形器以及第一魔T结合设置，通过控制两个铁氧体环形器处于相同或不同的磁场偏置状态，并使功率信号从铁氧体开关的两个输入端口择一输入，实现了双重单刀双掷开关的功能，且使双重单刀双掷开关具备互易特性；且该双重单刀双掷开关保持了铁氧体环形器和魔T的低插损特性，能够显著提升铁氧体开关的性能，进而提升天线的性能。

在一种可能的实施方式中，耦合器包括第三魔T，第三魔T包括第三输入端口、第四输入端口、第三输出端口和第四输出端口，第三输入端口和第四输入端口用于同时输入相互正交的功率信号，第三输入端口输入的功率信号经第三输出端口和第四输出端口等幅同相输出，第四输入端口输入的功率信号经第三输出端口和第四输出端口等幅反相输出。

本申请实施例中，通过将第三魔T、连接有短路负载的铁氧体环形器以及第一魔T结合设置，通过控制两个铁氧体环形器处于相同或不同的磁场偏置状态，并控制相互正交的功率信号自铁氧体开关的两个输入端口同时输入，实现了双刀双掷开关的功能，且使双刀双掷开关具备互易特性；且该双刀双掷开关保持了铁氧体环形器和魔T的低插损特性，能够显著提升铁氧体开关的性能，进而提升天线的性能。

在一种可能的实施方式中，铁氧体环形器包括波导、微带或带状线形式。

铁氧体环形器可设置为波导、微带或带状线等多种形式，能够灵活适配各种端口类型，提高铁氧体开关的适用性。

在一种可能的实施方式中，第一魔T包括波导、微带或带状线形式。

第一魔T可设置为波导、微带或带状线等多种形式，能够灵活适配各种端口类型，提高铁氧体开关的适用性。

在一种可能的实施方式中，铁氧体开关还包括两个线圈，两个线圈分别连接在两个铁氧体环形器上，用于为铁氧体环形器提供第一磁场偏置状态或第二磁场偏置状态。

通过控制两个线圈的开关及电流方向，可控制铁氧体环形器处于第一磁场偏置状态或第二磁场偏置状态。

本申请实施例另一方面提供一种微波天线，包括至少一个如上上述的铁氧体开关，铁氧体开关和微波天线的馈源相连，铁氧体开关用于控制微波天线进行波束扫描。

本申请实施例再一方面提供一种电子设备，包括如上所述的微波天线。

本申请实施例提供一种铁氧体开关、天线及电子设备，铁氧体开关将耦合器、连接有短路负载的铁氧体环形器以及第一魔T结合设置，通过控制两个铁氧体环形器处于相同或不同的磁场偏置状态，即可实现铁氧体开关的互易功能，且该铁氧体开关保持了铁氧体环形器和魔T的低插损特性，能够显著提升铁氧体开关的性能，进而提升了具有铁氧体开关的天线的性能，提高电子设备的性能。

附图说明

图1为本申请实施例提供的铁氧体开关的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的铁氧体环形器的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的第一魔T的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的单刀双掷开关的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的单刀四掷开关的结构示意图；

图6为本申请实施例提供的双重单刀双掷开关的结构示意图；

图7为本申请实施例提供的双刀双掷开关的结构示意图。

附图标记说明：

100-耦合器；11-三分贝耦合器；12-第二魔T；13-第三魔T；

200-铁氧体环形器；21-短路负载；R1-第一端口；R2-第二端口；R3-第三端口；

300-第一魔T；

K1-第一单刀双掷开关；K2-第二单刀双掷开关；K3-第三单刀双掷开关。

具体实施方式

高频开关包括机电开关、半导体有源开关和铁氧体开关这三种。其中，机电开关通过微机电系统控制链路的通断状态，实现开关功能。半导体有源开关通过改变二极管偏置电压方向，控制链路的通断实现开关功能。铁氧体开关则通过改变外部磁化状态，控制端口之间的对应关系，实现开关选择功能。

然而，上述三种高频开关各自具有不同的缺陷。机电开关的主要缺点是成本高、响应速度慢、寿命可靠性有限，因此很难应用于部分需要开关频繁切换的场景。半导体有源开关，例如PIN开关的主要缺点是插损高，因此很难应用于部分系统插损敏感的场景。铁氧体开关的性能介于机电开关和半导体有源开关之间，适用于大多数场景，但是，在相同外部磁场状态下，铁氧体开关的两个端口之间无法互易，该非互易特性导致影响高频开关的使用灵活性。

相关技术中，采用Y结型组合铁氧体开关或者差相移型铁氧体开关，可解决铁氧体开关的无法互易的问题。Y结型组合铁氧体开关指的是设置三个Y结型环形器，通过控制各环形器的环形方向形成可以双向传输的开关。差相移型铁氧体开关则需要加入移相器，通过控制差相移接近0或180度，实现开关的互易。但是，采用Y结型组合或者差相移型铁氧体开关时，额外增加的传输链路和移相器件会使铁氧体开关的结构变得复杂，同时接入电路时能量和增益的损耗高。

为了解决上述问题，本申请实施例提供一种铁氧体开关及天线，通过将耦合器、两个铁氧体环形器和魔T相结合，可使铁氧体开关实现互易，同时保留了铁氧体开关的低插损的优点。

下面参考附图来描述本申请实施例提供的铁氧体开关、微波天线及电子设备。

本申请实施例提供的一种电子设备，包括但不限于为手机、平板电脑、笔记本电脑、超级移动个人计算机(ultra-mobile personal computer，UMPC)、手持计算机、对讲机、上网本、POS机、个人数字助理(personal digital assistant，PDA)、可穿戴设备、虚拟现实设备、无线U盘、蓝牙音响/耳机、或车载装置等具有天线的移动或固定终端。

其中，天线可在无线电设备中用来发射或接收电磁波，同一副天线既可作为发射天线，也可作为接收天线，且其作为发射天线和接收天线时的特性参数是相同的，即天线具有互易特性。铁氧体开关和微波天线的馈源相连，铁氧体开关用于控制微波天线进行波束扫描。为了实现天线的互易特性，天线中使用的高频开关，例如铁氧体开关也需要具有互易特性。

图1为本申请实施例提供的铁氧体开关的结构示意图。参考图1所示，本申请实施例提供一种铁氧体开关，包括耦合器100、第一魔T300和两个铁氧体环形器200，两个铁氧体环形器200并联连接在耦合器100和第一魔T300之间。

其中，耦合器100指的是可以将一路微波功率按比例分成若干路及将若干路微波功率合并成一路的器件。本申请实施例中，耦合器100具有两个输出端口S1和S2，两个输出端口S1和S2可输出等幅同相的功率信号或者等幅反相的功率信号。具体地，耦合器100可以为三分贝耦合器或者魔T等可以实现输出两路等幅同相或等幅反相的功率信号的耦合器。

图2为本申请实施例提供的铁氧体环形器的结构示意图。参考图2所示，本申请实施例提供的铁氧体环形器200，铁氧体环形器200是一种三端口器件，具有第一端口R1、第二端口R2和第三端口R3，第二端口R2上连接有短路负载21。

短路负载21为波导片，短路负载21被配置为，当铁氧体环形器200处于第一磁场偏置状态时，自第一端口R1输入的功率信号从第三端口R3输出第一相位，当铁氧体环形器200处于第二磁场偏置状态时，自第一端口R1的输入的功率信号经第二端口R2反射后从第三端口R3输出第二相位，第一相位和第二相位的相位差为180度。

两个铁氧体环形器200的第一端口R1分别和耦合器100的两个输出端口S1、S2相连，用于分别接收来自耦合器100的两个输出端口S1、S2的功率信号。

当耦合器100的两个输出端口S1、S2输出等幅同相的功率信号时，两个铁氧体环形器200的第一端口R1输入等幅同相的功率信号，若设置两个铁氧体环形器200处于相同的磁场偏置状态，即皆处于第一磁场偏置状态或者皆处于第二磁场偏置状态，则两个铁氧体环形器200的第三端口R3输出等幅同相的功率信号；若设置两个铁氧体环形器200处于不同的磁场偏置状态，即分别处于第一磁场偏置状态和第二磁场偏置状态，则两个铁氧体环形器200的第三端口R3输出等幅反相的功率信号。

同理可知，当耦合器100的两个输出端口S1、S2输出等幅反相的功率信号时，两个铁氧体环形器200的第一端口R1输入等幅反相的功率信号，若设置两个铁氧体环形器200处于相同的磁场偏置状态，则两个铁氧体环形器200的第三端口R3输出等幅反相的功率信号；若设置两个铁氧体环形器200处于不同的磁场偏置状态，则两个铁氧体环形器200的第三端口R3输出等幅同相的功率信号。

反之，两个铁氧体环形器200的第三端口R3输入等幅同相的功率信号时，若两个铁氧体环形器200处于相同的磁场偏置状态，则两个铁氧体环形器200的第一端口R1输出等幅同相的功率信号，若两个铁氧体环形器200处于不同的磁场偏置状态，则两个铁氧体环形器200的第一端口R1输出等幅反相的功率信号；两个铁氧体环形器200的第三端口R3输入等幅反相的功率信号时，若两个铁氧体环形器200处于不同的磁场偏置状态，则两个铁氧体环形器200的第一端口R1输出等幅同相的功率信号，若两个铁氧体环形器200处于相同的磁场偏置状态，则两个铁氧体环形器200的第一端口R1输出等幅反相的功率信号。

图3为本申请实施例提供的第一魔T的结构示意图。参考图3所示，第一魔T300是一种四端口器件，由具有对称面的E-T功分和H-T功分组合而成，包括两个输入端口P1、P2和两个输出端口P3、P4。P3形成具有P1和P2的H-T功分，P4形成具有P1和P2的E-T功分。第一魔T的功能满足，当P1和P2输入等幅同相的功率信号时，其合成功率信号从P3输出；当P1和P2输入等幅反相的功率信号时，其合成功率信号从P4输出。反之，从P3输入的功率信号，经P1和P2输出等幅同相的功率信号；从P4输入的功率信号，经P1和P2输出等幅反相的功率信号。

第一魔T300的两个输入端口P1、P2分别和两个铁氧体环形器200的第三端口R3相连。

本申请实施例提供的铁氧体开关的工作过程为：

当耦合器100的两个输出端口S1、S2输出等幅同相的功率信号时，若设置两个铁氧体环形器200处于相同的磁场偏置状态，则两个铁氧体环形器200的第三端口R3输出等幅同相的功率信号，等幅同相的功率信号自第一魔T300的两个输入端口P1、P2输入，从第一魔T300的输出端口P3输出；若设置两个铁氧体环形器200处于不同的磁场偏置状态，则两个铁氧体环形器200的第三端口R3输出等幅反相的功率信号，等幅反相的功率信号自第一魔T300的两个输入端口P1、P2输入，从第一魔T的输出端口P4输出。

同理可知，当耦合器100的两个输出端口S1、S2输出等幅反相的功率信号时，若设置两个铁氧体环形器200处于相同的磁场偏置状态，则两个铁氧体环形器200的第三端口R3输出等幅反相的功率信号，等幅反相的功率信号自第一魔T300的两个输入端口P1、P2输入，从第一魔T300的输出端口P4输出；若设置两个铁氧体环形器200处于不同的磁场偏置状态，则两个铁氧体环形器200的第三端口R3输出等幅同相的功率信号，等幅同相的功率信号自第一魔T300的两个输入端口P1、P2输入，从第一魔T的输出端口P3输出。

反之可得，功率信号自第一魔T的P3输入后，等幅同相的功率信号从第一魔T的P1和P2输出，此时，若两个铁氧体环形器200处于相同的磁场偏置状态，则耦合器100的两个端口S1和S2输入等幅同相的功率信号，若两个铁氧体环形器200处于不同的磁场偏置状态，则耦合器100的两个端口S1和S2输入等幅反相的功率信号。功率信号自第一魔T300的P4输入后，等幅反相的功率信号从第一魔T300的P1和P2输出，此时，若两个铁氧体环形器200处于相同的磁场偏置状态，则耦合器100的两个端口S1和S2输入等幅反相的功率信号，若两个铁氧体环形器200处于不同的磁场偏置状态，则耦合器100的两个端口S1和S2输入等幅同相的功率信号。

其中，铁氧体环形器200包括波导、微带或带状线等形式，第一魔T300也包括波导、微带或带状线等形式，能够灵活适配各种端口类型。

此外，本申请实施例提供的铁氧体开关还包括两个线圈(图中未示出)，两个线圈分别连接在两个铁氧体环形器200上，用于为铁氧体环形器200提供第一磁场偏置状态或第二磁场偏置状态。通过控制两个线圈的开关及电流方向，可控制铁氧体环形器200处于第一磁场偏置状态或第二磁场偏置状态或者不具有磁场偏置状态。

综上可得，本申请实施例中，通过将耦合器100、连接有短路负载21的铁氧体环形器200以及第一魔T300结合设置，通过控制两个铁氧体环形器200处于相同或不同的磁场偏置状态，即可实现铁氧体开关的互易功能，且该铁氧体开关保持了铁氧体环形器和魔T的低插损特性，能够显著提升铁氧体开关的性能，进而提升天线的性能。

下面参考附图和具体的实施例来描述本申请提供的不同的铁氧体开关。

实施例一

图4为本申请实施例提供的单刀双掷开关的结构示意图。参考图4所示，本申请实施例提供一种单刀双掷开关，该单刀双掷开关包括一个三分贝耦合器11、一个第一魔T300和两个铁氧体环形器200，三分贝耦合器11具有一个输入端口S3和两个输出端口S4、S5，两个铁氧体环形器200的第一端口R1分别和三分贝耦合器11的两个输出端口S4、S5连接，两个铁氧体环形器200的第二端口R2分别连接有短路负载21，两个铁氧体环形器200的第三端口R3分别和第一魔T300的两个输入端口P1、P2连接。

本申请实施例提供的单刀双掷开关的工作过程为：

功率信号自三分贝耦合器11的输入端口S3输入后，从三分贝耦合器11的两个输出端口S4、S5等幅同相输出，此时，若设置两个铁氧体环形器200处于相同的磁场偏置状态，则两个铁氧体环形器200的第三端口R3输出等幅同相的功率信号，最终功率信号从第一魔T300的输出端口P3输出；若设置两个铁氧体环形器200处于不同的磁场偏置状态，这两个铁氧体环形器200的第三端口R3输出等幅反相的功率信号，最终功率信号从第一魔T300的输出端口P4输出。

反之可得，功率信号从第一魔T300的端口P3输入时，设置两个铁氧体环形器200处于相同的磁场偏置状态，可使功率信号最终从三分贝耦合器11的端口S3输出；功率信号从第一魔T300的端口P4输入时，设置两个铁氧体环形器200处于不同的磁场偏置状态，可使功率信号从三分贝耦合器11的端口S3输出。

其中，三分贝耦合器包括波导、微带或带状线等多种形式，能够灵活适配各种端口类型。

本申请实施例提供的单刀双掷开关，通过将三分贝耦合器、连接有短路负载的铁氧体环形器以及第一魔T结合设置，通过控制两个铁氧体环形器处于相同或不同的磁场偏置状态，实现了单刀双掷开关的功能，且使单刀双掷开关具备互易特性；且该单刀双掷开关保持了铁氧体环形器和魔T的低插损特性，能够显著提升铁氧体开关的性能，进而提升天线的性能。

实施例二

图5为本申请实施例提供的单刀四掷开关的结构示意图。参考图5所示，本申请实施例提供一种单刀四掷开关，该单刀四掷开关由三个上述实施例一的提供的单刀双掷开关连接形成，第一单刀双掷开关K1与并联设置的第二单刀双掷开关K2、第三单刀双掷开关K3串联设置。

具体地，第一单刀双掷开关K1的三分贝耦合器11的输入端口S3作为单刀四掷开关的输入口，第一单刀双掷开关K1的第一魔T300的两个输出端口P3、P4，分别和第二单刀双掷开关K2、第三单刀双掷开关K3的三分贝耦合器11的输入端口S3连接，第二单刀双掷开关K2、第三单刀双掷开关K3的第一魔T300的输出端口P3、P4作为单刀四掷开关的输出端口。第一单刀双掷开关K1、第二单刀开关K2、第三单刀双掷开关K3的具体结构，参考实施例一中的描述，在此不做赘述。

本申请实施例提供的单刀四掷开关的工作过程为：

功率信号自第一单刀双掷开关K1的三分贝耦合器11的输入端口S3输入后，在第一单刀双掷开关K1的两个铁氧体环形器200处于相同的磁场偏置状态时，功率信号从第一单刀双掷开关K1的第一魔T300的输出端口P3输出。此时，若第二单刀双掷开关K2的两个铁氧体环形器200处于相同的磁场偏置状态，则功率信号从第二单刀双掷开关K2的第一魔T300的输出端口P3输出；若第二单刀双掷开关K2的两个铁氧体环形器200处于不同的磁场偏置状态，则功率信号从第二单刀双掷开关K2的第一魔T300的输出端口P4输出。功率信号自第一单刀双掷开关K1的三分贝耦合器11的输入端口S3输入后，在第一单刀双掷开关K1的两个铁氧体环形器200处于不同的磁场偏置状态时，功率信号从第一单刀双掷开关K1的第一魔T300的输出端口P4输出；此时，若第三单刀双掷开关K3的两个铁氧体环形器200处于相同的磁场偏置状态，则功率信号从第三单刀双掷开关K2的第一魔T300的输出端口P3输出；若第三单刀双掷开关K2的两个铁氧体环形器200处于不同的磁场偏置状态，则功率信号从第三单刀双掷开关K2的第一魔T300的输出端口P4输出。

反之可得，功率信号从第二单刀双掷开关K2的第一魔T300的P3端口输入时，设置第二单刀双掷开关K2、第一单刀双掷开关K1的两个铁氧体环形器200分别处于相同的磁场偏置状态，功率信号最终从第一单刀双掷开关K1的三分贝耦合器11的S3端口输出。功率信号从第二单刀双掷开关K2的第一魔T300的P4端口输入时，设置第二单刀双掷开关K2的两个铁氧体环形器200处于不同的磁场偏置状态、第一单刀双掷开关K1的两个铁氧体环形器200处于相同的磁场偏置状态，功率信号最终从第一单刀双掷开关K1的三分贝耦合器11的S3端口输出。功率信号从第三单刀双掷开关K3的第一魔T300的P3端口输入时，设置第三单刀双掷开关K2的两个铁氧体环形器200处于相同的磁场偏置状态、第一单刀双掷开关K1的两个铁氧体环形器200处于不同的磁场偏置状态，功率信号最终从第一单刀双掷开关K1的三分贝耦合器11的S3端口输出。功率信号从第三单刀双掷开关K2的第一魔T300的P4端口输入时，第二单刀双掷开关K2、第一单刀双掷开关K1的两个铁氧体环形器200分别处于不同的磁场偏置状态，功率信号最终从第一单刀双掷开关K1的三分贝耦合器11的S3端口输出；

需要说明的是，根据本申请实施例中提供的单刀四掷开关的结构及工作原理，不难想到，还可以将多个单刀双掷开关通过串并联设置，以实现单刀多掷的功能。

本申请实施例提供的单刀四掷开关，将一个单刀双掷开关与并联的两个单刀双掷开关串联设置，其中每一个单刀双掷开关由三分贝耦合器、连接有短路负载的铁氧体环形器以及第一魔T结合设置，通过控制三组铁氧体环形器的磁场偏置状态，实现了单刀四掷开关的功能，且使单刀四掷开关具备互易特性；且该单刀四掷开关保持了铁氧体环形器和魔T的低插损特性，能够显著提升铁氧体开关的性能，进而提升天线的性能。

实施例三

图6为本申请实施例提供的双重单刀双掷开关的结构示意图。参考图6所示，本申请实施例提供一种双重单刀双掷开关，该双重单刀双掷开关包括第二魔T12、第一魔T300和两个铁氧体环形器200，第二魔T12具有第一输入端口S6、第二输入端口S7、第一输出端口S8和第二输出端口S9，第一输入端口S6和第二输入端口S7用于择一输入功率信号，第一输入端口S6输入的功率信号经第一输出端口S8和第二输出端口S9等幅同相输出，第二输入端口S7输入的功率经第一输出端口S8和第二输出端口S9等幅反相输出。

两个铁氧体环形器200的第一端口R1分别和第二魔T12的第一输出端口S8和第二输出端口S9连接，两个铁氧体环形器200的第二端口R2分别连接有短路负载21，两个铁氧体环形器200的第三端口R3分别和第一魔T300的两个输入端口P1、P2连接。

本申请实施例提供的双重单刀双掷开关的工作过程为：

功率信号自第二魔T12的第一输入端口S6输入后，从第二魔T12的第一输出端口S8和第二输出端口S9等幅同相输出，此时，若设置两个铁氧体环形器200处于相同的磁场偏置状态，则两个铁氧体环形器200的第三端口R3输出等幅同相的功率信号，最终功率信号从第一魔T300的输出端口P3输出；若设置两个铁氧体环形器200处于不同的磁场偏置状态，这两个铁氧体环形器200的第三端口R3输出等幅反相的功率信号，最终功率信号从第一魔T300的输出端口P4输出。

功率信号自第二魔T12的第二输入端口S7输入后，从第二魔T12的第一输出端口S8和第二输出端口S9等幅反相输出，此时，若设置两个铁氧体环形器200处于相同的磁场偏置状态，则两个铁氧体环形器200的第三端口R3输出等幅反相的功率信号，最终功率信号从第一魔T300的输出端口P4输出；若设置两个铁氧体环形器200处于不同的磁场偏置状态，这两个铁氧体环形器200的第三端口R3输出等幅同相的功率信号，最终功率信号从第一魔T300的输出端口P3输出。

反之可得，功率信号从第一魔T300的端口P3输入时，设置两个铁氧体环形器200处于相同的磁场偏置状态，可使功率信号最终从第二魔T12的第一输入端口S6输出，设置两个铁氧体环形器200处于相反的磁场偏置状态，可使功率信号最终从第二魔T12的第二输入端口S7输出；功率信号从第一魔T300的端口P4输入时，设置两个铁氧体环形器200处于相同的磁场偏置状态，可使功率信号最终从第二魔T12的第二输入端口S7输出，设置两个铁氧体环形器200处于相反的磁场偏置状态，可使功率信号最终从第二魔T12的第一输入端口S6输出。

其中，第二魔T12包括波导、微带或带状线等形式，能够灵活适配各种端口类型。

本申请实施例提供的双重单刀双掷开关，通过将第二魔T、连接有短路负载的铁氧体环形器以及第一魔T结合设置，通过控制两个铁氧体环形器处于相同或不同的磁场偏置状态，并使功率信号从铁氧体开关的两个输入端口择一输入，实现了双重单刀双掷开关的功能，且使双重单刀双掷开关具备互易特性；且该双重单刀双掷开关保持了铁氧体环形器和魔T的低插损特性，能够显著提升铁氧体开关的性能，进而提升天线的性能。

实施例四

图7为本申请实施例提供的双刀双掷开关的结构示意图。参考图7所示，本申请实施例提供一种双刀双掷开关，该双刀双掷开关包括第三魔T13、第一魔T300和两个铁氧体环形器200，第三魔T13具有第三输入端口S10、第四输入端口S11、第三输出端口S12和第四输出端口S13，第三输入端口S10和第四输入端口S11用于同时输入相互正交的功率信号，第三输入端口S10输入的功率信号经第三输出端口S12和第四输出端口S13等幅同相输出，第四输入端口S11输入的功率经第三输出端口S12和第四输出端口S13等幅反相输出。

两个铁氧体环形器200的第一端口R1分别和第三魔T13的第三输出端口S12和第四输出端口S13连接，两个铁氧体环形器200的第二端口R2分别连接有短路负载21，两个铁氧体环形器200的第三端口R3分别和第一魔T300的两个输入端口P1、P2连接。

本申请实施例提供的双刀双掷开关的工作过程为：

相互正交的功率信号自第三魔T13的第三输入端口S10和第四输入端口S11输入后，互不干扰，自第三输入端口S10输入的功率信号从第三魔T13的第三输出端口S12和第四输出端口S13输出等幅同相的第一路功率信号，自第三魔T13的第四输入端口S11输入的功率信号，从第三魔T13的第三输出端口S12和第四输出端口S13输出等幅反相的第二路功率信号。

此时，若设置两个铁氧体环形器200处于相同的磁场偏置状态，则等幅同相的第一路功率信号，经两个铁氧体环形器200的第三端口R3继续输出等幅同相的功率信号，最终第一路功率信号从第一魔T300的输出端口P3输出；而等幅反相的第二路功率信号，经两个铁氧体环形器200的第三端口R3继续输出等幅反相的功率信号，最终第二路功率信号从第一魔T300的输出端口P4输出。

此时，若设置两个铁氧体环形器200处于不同的磁场偏置状态，则等幅同相的第一路功率信号，经两个铁氧体环形器200的第三端口R3输出等幅反相的功率信号，最终从第一魔T300的输出端口P4输出；而等幅反相的第二路功率信号，经两个铁氧体环形器200的第三端口R3输出等幅同相的功率信号，最终从第一魔T300的输出端口P3输出。

反之可得，相互正交的功率信号分别从第一魔T300的端口P3和P4输入时，互不干扰。若设置两个铁氧体环形器200处于相同的磁场偏置状态，可使自第一魔T300的端口P3输入功率信号最终从第三魔T13的第三输入端口S10输出，自第一魔T300的端口P4输入功率信号最终从第三魔T13的第四输入端口S11输出；若设置两个铁氧体环形器200处于相反的磁场偏置状态，可使自第一魔T300的端口P3输入的功率信号最终从第三魔T13的第四输入端口S11输出，自第一魔T300的端口P4输入功率信号最终从第三魔T13的第三输入端口S10输出。

其中，第三魔T13包括波导、微带或带状线等形式，能够灵活适配各种端口类型。

本申请实施例提供的双刀双掷开关，通过将第三魔T、连接有短路负载的铁氧体环形器以及第一魔T结合设置，通过控制两个铁氧体环形器处于相同或不同的磁场偏置状态，并控制相互正交的功率信号自铁氧体开关的两个输入端口同时输入，实现了双刀双掷开关的功能，且使双刀双掷开关具备互易特性；且该双刀双掷开关保持了铁氧体环形器和魔T的低插损特性，能够显著提升铁氧体开关的性能，进而提升天线的性能。

在本申请实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应作广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或者两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请实施例中的具体含义。

本申请实施例的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请实施例的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请实施例进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请实施例各实施例技术方案的范围。

Claims (11)

1.一种铁氧体开关，其特征在于，包括耦合器、第一魔T和两个铁氧体环形器；

所述铁氧体环形器具有第一端口、第二端口和第三端口，所述第二端口上连接有短路负载，两个所述铁氧体环形器的所述第一端口分别和所述耦合器的两个输出端口相连，所述耦合器的两个输出端口用于输出等幅同相或者等幅反相的功率信号，两个所述铁氧体环形器的所述第三端口分别和所述第一魔T的两个输入端口相连，等幅同相、等幅反相的反相所述功率信号自所述第一魔T的两个输入端口处输入后，分别从所述第一魔T的两个输出端口输出；

所述短路负载被配置为，当所述铁氧体环形器处于第一磁场偏置状态时，自所述第一端口输入的功率信号从所述第三端口输出第一相位，当所述铁氧体环形器处于第二磁场偏置状态时，自所述第一端口输入的功率信号经所述第二端口反射后从所述第三端口输出第二相位，所述第一相位和所述第二相位的相位差为180度；

两个所述铁氧体环形器被配置为具有相同或不同的磁场偏置状态。

2.根据权利要求1所述的铁氧体开关，其特征在于，所述耦合器包括三分贝耦合器，所述三分贝耦合器具有一个输入端口和两个输出端口，功率信号自所述三分贝耦合器的输入端口输入后，从所述三分贝耦合器的两个输出端口等幅同相输出；一个所述三分贝耦合器、一个所述第一魔T和两个所述铁氧体环形器形成一个单刀双掷开关。

3.根据权利要求2所述的铁氧体开关，其特征在于，所述单刀双掷开关的数量为三个，第一单刀双掷开关与并联设置的第二单刀双掷开关、第三单刀双掷开关串联设置。

4.根据权利要求2或3所述的铁氧体开关，其特征在于，所述三分贝耦合器包括波导、微带或带状线形式。

5.根据权利要求1所述的铁氧体开关，其特征在于，所述耦合器包括第二魔T，所述第二魔T具有第一输入端口、第二输入端口、第一输出端口和第二输出端口，所述第一输入端口和所述第二输入端口用于择一输入功率信号，所述第一输入端口输入的功率信号经所述第一输出端口和所述第二输出端口等幅同相输出，所述第二输入端口输入的功率信号经所述第一输出端口和所述第二输出端口等幅反相输出。

6.根据权利要求1所述的铁氧体开关，其特征在于，所述耦合器包括第三魔T，所述第三魔T包括第三输入端口、第四输入端口、第三输出端口和第四输出端口，所述第三输入端口和所述第四输入端口用于同时输入相互正交的功率信号，所述第三输入端口输入的功率信号经所述第三输出端口和所述第四输出端口等幅同相输出，所述第四输入端口输入的功率信号经所述第三输出端口和所述第四输出端口等幅反相输出。

7.根据权利要求1-6任一项所述的铁氧体开关，其特征在于，所述铁氧体环形器包括波导、微带或带状线形式。

8.根据权利要求1-7任一项所述的铁氧体开关，其特征在于，所述第一魔T包括波导、微带或带状线形式。

9.根据权利要求1-8任一项所述的铁氧体开关，其特征在于，所述铁氧体开关还包括两个线圈，两个所述线圈分别连接在两个所述铁氧体环形器上，用于为所述铁氧体环形器提供第一磁场偏置状态或第二磁场偏置状态。

10.一种微波天线，其特征在于，包括至少一个如权利要求1-9任一项所述的铁氧体开关，所述铁氧体开关和所述微波天线的馈源相连，所述铁氧体开关用于控制所述微波天线进行波束扫描。

11.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求10所述的微波天线。

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