CN113708024A - 一种星载紧凑型同轴t开关组件 - Google Patents

Abstract

一种星载紧凑型同轴T开关组件，用于卫星有效载荷开关网络中，可以根据用户需求单独作为一个部件对重点单机进行备份提高整星可靠性，也可以与其他开关组件组合形成一个更为复杂的开关网络，实现更为复杂的连接状态。采用共底板的结构形式可以有效减少组件的体积和重量，六个开关壳体安装在同一个底板上，各个开关遥控和遥测指令端子通过引线连接到低频连接器上，便于对开关进行遥控和遥测采集，低频连接器对开关控制和遥测信号实现进一步集成。该结构形式可以推广到五合一、四合一、三合一及二合一组件等形式，均可以有效缩减开关组件的体积和重量、但开关的功能不受影响，很大程度上提高了产品的集成性。

Description

一种星载紧凑型同轴T开关组件

技术领域

本发明涉及一种星载紧凑型同轴T开关组件，属于微波无源产品技术领域。

背景技术

同轴T型微波开关具有工作状态多的特点，是卫星有效载荷的关键零部件之一，其主要功能是对射频通道进行切换，将固定数量的硬件通过开关进行环备份，实现更多的连接状态，当部分硬件发生故障时，通过微波开关工作状态的切换，将系统中备份硬件替代故障硬件，提高整星的可靠性。同轴T型微波开关的三个工作状态如图1所示。

随着近年来通信、导航卫星对有效载荷通道容量要求逐年递增，同轴T型微波开关组件的要求愈来愈多，这就带来了如何在有效的体积和重量的要求下，实现同轴T型微波开关组件的有效组合这个关键问题。

机械式同轴T微波开关主要由三部分构成：控制部分、驱动部分、射频部分。射频部分由射频腔体、射频盖板和射频触片构成，射频触片与射频接头的接触和分离，分别实现开关的导通与断开。开关的工作原理是控制电路发出指令，驱动电机根据控制指令带动射频拨盘转动到指定位置，从而实现开关状态的切换。

同轴T型微波开关具有三个工作状态，由射频触片和射频接头四个端口不同组合形式实现具体的三个工作状态。对于现阶段高通量、多通道的通信卫星，在实际转发器分系统中单个的同轴T型微波开关三个工作状态无法满足多通道环备份的需求。多个同轴T型微波开关整合的形式又不满足星上小型化、轻量化的要求。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种星载紧凑型同轴T开关组件，是通过分析T型微波开关的实际结构特性，在微波开关底座实现进一步的集成，从而将多个同轴T型微波开关实现集成化，避免了单个同轴T型微波开关组合成组件的底板和支架，实现小型化、轻量化。

本发明的技术解决方案是：

一种星载紧凑型同轴T开关组件，包括：多个单独的同轴T型微波开关、底板和低频连接器；多个单独的同轴T型微波开关均集成安装在底板上，且共用底板作为单独同轴T型微波开关的底板和支架，每个单独的同轴T型微波开关的控制引线从底板内部设置的导线通道引出，连接到固定在底板上的低频连接器上，低频连接器作为整个星载紧凑型同轴T开关组件的低频控制和遥测接口；

每个单独的同轴T型微波开关均包括控制电路、壳体、电机定子、电机转子、拨盘、射频腔体、磁铁座、触片、射频盖板和射频连接器；

壳体下端固定在底板上，射频腔体固定在壳体上方，壳体内形成封闭腔体；控制电路、电机定子、电机转子均设置在该封闭腔体内；控制电路和电机定子共同组成控制部分，电机定子与壳体粘接连接，电机定子的引线与控制电路焊接连接；电机转子、拨盘通过卡簧组合成驱动部件，且该驱动部件与射频腔体底部固定连接；磁铁座、触片通过铆接组合，共同在射频腔体内部，用于控制射频的通断，射频盖板、射频连接器通过螺纹连接与射频腔体组合成射频部件。

进一步的，所述底板为平板状结构，低频连接器固定在底板的一端，底板上有长条状凸起结构，该结构周边分布有加强筋，以保证底板强度，长条状凸起结构指向低频连接器；底板上还并排分布有多个用于安装单个同轴T型微波开关的圆形凸台；单个同轴T型微波开关安装到圆形凸台上，通过螺纹孔与底板固定；每个圆形凸台上分布有与控制电路相连的焊针孔、控制电路安装孔；在底板的端头分布有低频连接器支架，低频连接器支架上分布有低频连接器安装孔；在底板背面分布有过线槽，单个同轴T型微波开关的控制和遥测引线由专用线槽汇入过线槽并走向低频连接器，同时引线在过线槽内通过线卡限位；在每个同轴T型微波开关安装位置刻有开关编号，每只同轴T型微波开关的焊针孔刻有焊针编号。

进一步的，底板上的长条状凸起结构背面即为沟槽状的过线槽。

进一步的，走线过线槽中通过热缩套管收拢。

进一步的，过线槽中走线在低频连接器处按特定编号焊接。

进一步的，圆形凸台的数量为两个、三个、四个或者六个。

进一步的，底板上设置有N个圆形凸台时，N为偶数，该偶数个圆形凸台相对于长条状凸起结构对称分布；底板上设置有M数个圆形凸台时，M为奇数，则(M-1)个圆形凸台相对于长条状凸起结构对称分布，1个圆形凸台设置在长条状凸起结构一端，且长条状凸起结构的延长线通过该圆形凸台的中心。

进一步的，底板上设置有六个圆形凸台时，单侧圆形凸台间距33mm，底板总长19.74mm，宽79mm，过线槽宽7.5mm深9mm，6只开关引线在过线槽内排布，在长条状凸起结构侧面均布有4对加强筋，加强筋宽1.5mm；在单只开关引线专用线槽棱边进行R＝1.5mm倒角，防止引线刮伤；在过线槽内均布有三个线卡，线卡宽4.5mm，防止引线凸出底板安装面。

进一步的，底板采用铝合金材料。

进一步的，底板上设置有六个圆形凸台时，该星载紧凑型同轴T开关组件外形尺寸不大于140mm×80mm×65mm，安装尺寸不大于115mm×80mm,重量不大于0.48kg。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

(1)本发明由于采用底板一体化设计的结构形式，对于单只开关，其控制电路、驱动部分、射频部分等均保持不变，该方法不影响同轴T型微波开关内部其他模块的设计，其他模块可维持原有设计，能够把对其他模块的影响降到最小。

(2)本发明所述结构应用到同轴微波开关组件中，可以推广到五合一、四合一、三合一及二合一组件等形式，均可以有效缩减开关组件的体积和重量、但开关的功能不受影响，很大程度上提高了产品的集成性。

(3)本发明的同轴T型微波开关共用底板的结构形式，该种结构可以推广到同轴双刀双掷微波开关，同样可以实现小型化、集成化。

附图说明

图1为同轴T型微波开关的三个工作状态示意图；

图2为本发明同轴T开关组件结构示意图；

图3为同轴T开关剖面结构示意图；

图4为同轴T型开关六合一组件底板正面结构示意图；

图5为底板背面结构示意图；

图6为同轴T型开关六合一组件示意图；

图7为同轴T型开关四合一组件示意图；

图8为同轴T型开关三合一组件示意图；

图9为同轴T型开关二合一组件示意图。

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。

基于需要多个同轴T型微波开关进行组合的要求，为了解决同轴T型微波开关组件体积和重量的问题，本发明提出一种同轴T开关组件结构，通过共用底座的方法实现微波开关的集成。可以有效地提高同轴T型微波开关组件紧凑性，缩小体积和重量，并具体涉及同轴T型微波开关六合一、四合一、三合一、二合一结构形式。

如图2所示，本发明提出的一种星载紧凑型同轴T开关组件，包括：多个单独的同轴T型微波开关、底板1和低频连接器12；多个单独的同轴T型微波开关均集成安装在底板1上，且共用底板1作为单独同轴T型微波开关的底板和支架，每个单独的同轴T型微波开关的控制引线从底板1内部设置的导线通道引出，连接到固定在底板1上的低频连接器12上，低频连接器12作为整个星载紧凑型同轴T开关组件的低频控制和遥测接口；

如图3所示，每个单独的同轴T型微波开关均包括控制电路2、壳体3、电机定子4、电机转子5、拨盘6、射频腔体7、磁铁座8、触片9、射频盖板10和射频连接器11；

壳体3下端固定在底板1上，射频腔体7固定在壳体3上方，壳体3内形成封闭腔体；控制电路2、电机定子4、电机转子5均设置在该封闭腔体内；控制电路2和电机定子4共同组成控制部分，电机定子4与壳体3粘接连接，电机定子4的引线与控制电路2焊接连接；电机转子5、拨盘6通过卡簧组合成驱动部件，且该驱动部件与射频腔体7底部固定连接；磁铁座8、触片9通过铆接组合，共同在射频腔体7内部，用于控制射频的通断，射频盖板10、射频连接器11通过螺纹连接与射频腔体7组合成射频部件。

如图4和图5所示，所述底板1为平板状结构，低频连接器12固定在底板1的一端，底板1上有长条状凸起结构118，该结构周边分布有加强筋116，以保证底板1强度，长条状凸起结构指向低频连接器12；底板1上还并排分布有多个用于安装单个同轴T型微波开关的圆形凸台117；单个同轴T型微波开关安装到圆形凸台117上，通过螺纹孔114与底板固定；每个圆形凸台117上分布有与控制电路2相连的焊针孔113、控制电路安装孔115；在底板1的端头分布有低频连接器支架111，低频连接器支架111上分布有低频连接器安装孔112；在底板1背面分布有过线槽119，单个同轴T型微波开关的控制和遥测引线由专用线槽122汇入过线槽119并走向低频连接器12，同时引线在过线槽内通过线卡120限位；在每个同轴T型微波开关安装位置刻有开关编号121，每只同轴T型微波开关的焊针孔113刻有焊针编号123。

如图4和图5所示，底板1上的长条状凸起结构118背面即为沟槽状的过线槽119。

走线过线槽中通过热缩套管收拢。过线槽中走线在低频连接器处按特定编号焊接。

如图6～9所示，圆形凸台117的数量为两个、三个、四个或者六个。底板上设置有N个圆形凸台时，N为偶数，该偶数个圆形凸台相对于长条状凸起结构对称分布；底板上设置有M数个圆形凸台时，M为奇数，则M-1个圆形凸台相对于长条状凸起结构对称分布，1个圆形凸台设置在长条状凸起结构一端，且长条状凸起结构的延长线通过该圆形凸台的中心。

优选的，底板上设置有六个圆形凸台时，单侧圆形凸台间距33mm，底板总长19.74mm，宽79mm，过线槽宽7.5mm深9mm，6只开关引线在过线槽内排布，在长条状凸起结构侧面均布有4对加强筋，加强筋宽1.5mm；在单只开关引线专用线槽122棱边进行R＝1.5mm倒角，防止引线刮伤；在过线槽内均布有三个线卡120，线卡宽4.5mm，防止引线凸出底板安装面。

优选的，本发明中底板1采用铝合金材料。

底板上设置有六个圆形凸台时，该星载紧凑型同轴T开关组件外形尺寸不大于140mm×80mm×65mm，安装尺寸不大于115mm×80mm,重量不大于0.48kg。

本发明将同轴T型微波开关控制电路部分改为共用底板的结构形式，并通过低频连接器将各个开关的控制指令和遥测信号集成到一起。该种结构可以组成任意数量的组合，本文中设计六合一组合、四合一、三合一、二合一组合。本发明的同轴T型微波开关共用底板的结构形式，该种结构可以推广到同轴双刀双掷微波开关，同样可以实现小型化、集成化。

实施例：

如图2～图5所示，以同轴T开关六合一组件，对本发明做以说明。原单只同轴T开关重75g，组合成六合一组件加上底板、支架总重量约620g，体积：本发明将单个开关的底座集成到一起，同轴T开关的驱动部分、射频部分直接装到六合一底板上，可以有效的缩减开关的体积和重量，集成后六合一开关重量约为450g，体积：133.5×79×63。可以看出采用六合一组件的形式之后开关的体积和重量都有大幅度的减小。

由于采用底板一体化设计的结构形式，对于单只开关，其控制电路、驱动部分、射频部分等均保持不变，该方法不影响同轴T型微波开关内部其他模块的设计，其他模块可维持原有设计，能够把对其他模块的影响降到最小。

将本发明所述结构应用到同轴微波开关组件中，示意图如图6～9所示，可以推广到五合一、四合一、三合一及二合一组件等形式，均可以有效缩减开关组件的体积和重量、但开关的功能不受影响，很大程度上提高了产品的集成性。

依据本发明所述结构，将一款Ka频段同轴小功率T开关六合一组件，采用底板一体化设计的结构形式，六个开关壳体安装在同一个底板上，各个开关遥控和遥测指令端子通过引线连接到低频连接器上，便于对开关进行遥控和遥测采集。如图4和图5所示。

充分考虑铝板2A12-H112 GJB2662A-2008刚性和强度特性，底板最薄部位0.5mm,配合力学分析，满足卫星型号使用需求，力学分析结果见下表：

表1力学分析结果

综上，本发明所述结构形式能够有效减小同轴T型微波开关组件的体积和重量，而且结构可实现形式简单、易加工，不会对开关其他性能指标带来影响。

本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域的公知技术。

Claims (10)

1.一种星载紧凑型同轴T开关组件，其特征在于包括：多个单独的同轴T型微波开关、底板(1)和低频连接器(12)；多个单独的同轴T型微波开关均集成安装在底板(1)上，且共用底板(1)作为单独同轴T型微波开关的底板和支架，每个单独的同轴T型微波开关的控制引线从底板(1)内部设置的导线通道引出，连接到固定在底板(1)上的低频连接器(12)上，低频连接器(12)作为整个星载紧凑型同轴T开关组件的低频控制和遥测接口；

每个单独的同轴T型微波开关均包括控制电路(2)、壳体(3)、电机定子(4)、电机转子(5)、拨盘(6)、射频腔体(7)、磁铁座(8)、触片(9)、射频盖板(10)和射频连接器(11)；

壳体(3)下端固定在底板(1)上，射频腔体(7)固定在壳体(3)上方，壳体(3)内形成封闭腔体；控制电路(2)、电机定子(4)、电机转子(5)均设置在该封闭腔体内；控制电路(2)和电机定子(4)共同组成控制部分，电机定子(4)与壳体(3)粘接连接，电机定子(4)的引线与控制电路(2)焊接连接；电机转子(5)、拨盘(6)通过卡簧组合成驱动部件，且该驱动部件与射频腔体(7)底部固定连接；磁铁座(8)、触片(9)通过铆接组合，共同在射频腔体(7)内部，用于控制射频的通断，射频盖板(10)、射频连接器(11)通过螺纹连接与射频腔体(7)组合成射频部件。

2.根据权利要求1所述的一种星载紧凑型同轴T开关组件，其特征在于：所述底板(1)为平板状结构，低频连接器(12)固定在底板(1)的一端，底板(1)上有长条状凸起结构(118)，该结构周边分布有加强筋(116)，以保证底板(1)强度，长条状凸起结构指向低频连接器(12)；底板(1)上还并排分布有多个用于安装单个同轴T型微波开关的圆形凸台(117)；单个同轴T型微波开关安装到圆形凸台(117)上，通过螺纹孔(114)与底板固定；每个圆形凸台(117)上分布有与控制电路(2)相连的焊针孔(113)、控制电路安装孔(115)；在底板(1)的端头分布有低频连接器支架(111)，低频连接器支架(111)上分布有低频连接器安装孔(112)；在底板(1)背面分布有过线槽(119)，单个同轴T型微波开关的控制和遥测引线由专用线槽(122)汇入过线槽(119)并走向低频连接器(12)，同时引线在过线槽内通过线卡(120)限位；在每个同轴T型微波开关安装位置刻有开关编号(121)，每只同轴T型微波开关的焊针孔(113)刻有焊针编号(123)。

3.根据权利要求1所述的一种星载紧凑型同轴T开关组件，其特征在于：底板(1)上的长条状凸起结构(118)背面即为沟槽状的过线槽(119)。

4.根据权利要求1所述的一种星载紧凑型同轴T开关组件，其特征在于：走线过线槽中通过热缩套管收拢。

5.根据权利要求1所述的一种星载紧凑型同轴T开关组件，其特征在于：过线槽中走线在低频连接器处按特定编号焊接。

6.根据权利要求1所述的一种星载紧凑型同轴T开关组件，其特征在于：圆形凸台(117)的数量为两个、三个、四个或者六个。

7.根据权利要求6所述的一种星载紧凑型同轴T开关组件，其特征在于：底板上设置有N个圆形凸台时，N为偶数，该偶数个圆形凸台相对于长条状凸起结构对称分布；底板上设置有M数个圆形凸台时，M为奇数，则(M-1)个圆形凸台相对于长条状凸起结构对称分布，1个圆形凸台设置在长条状凸起结构一端，且长条状凸起结构的延长线通过该圆形凸台的中心。

8.根据权利要求7所述的一种星载紧凑型同轴T开关组件，其特征在于：底板上设置有六个圆形凸台时，单侧圆形凸台间距33mm，底板总长19.74mm，宽79mm，过线槽宽7.5mm深9mm，6只开关引线在过线槽内排布，在长条状凸起结构侧面均布有4对加强筋，加强筋宽1.5mm；在单只开关引线专用线槽(122)棱边进行R＝1.5mm倒角，防止引线刮伤；在过线槽内均布有三个线卡(120)，线卡宽4.5mm，防止引线凸出底板安装面。

9.根据权利要求1所述的一种星载紧凑型同轴T开关组件，其特征在于：底板(1)采用铝合金材料。

10.根据权利要求7所述的一种星载紧凑型同轴T开关组件，其特征在于：底板上设置有六个圆形凸台时，该星载紧凑型同轴T开关组件外形尺寸不大于140mm×80mm×65mm，安装尺寸不大于115mm×80mm,重量不大于0.48kg。

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