RU187676U1

RU187676U1 - MICROWAVE MATRIX SWITCH

Info

Publication number: RU187676U1
Application number: RU2018120572U
Authority: RU
Inventors: Василий Петрович Петренко
Original assignee: Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации
Priority date: 2018-06-04
Filing date: 2018-06-04
Publication date: 2019-03-14

Abstract

Полезная модель относится к области радиотехники СВЧ и может быть использована для коммутации СВЧ сигнала одновременно на три выхода с любых трех из n входов, в частности в приемных или передающих трехлучевых антенных решетках. Матричный коммутатор СВЧ включает две диэлектрические пластины и металлическое основание, расположенное между пластинами, в которых выполнены сквозные отверстия. При этом на первой пластине расположены n входных переключателей, имеющих по одному входу и по три выхода, и первый выходной переключатель с одним выходом и n входами, которые через проводники микрополосковой линии соединены с первыми выходами n входных переключателей. На второй пластине симметрично расположены второй и третий выходные переключатели, аналогичные первому, входы которых расположены поочередно по оси симметрии и соединены соответственно со вторыми и третьими выходами входных n переключателей через последовательно соединенные проводники микрополосковой линии и проводники, проходящие через сквозные отверстия пластин. Предлагаемая полезная модель имеет простую конструкцию за счет выполнения СВЧ коммутатора в едином объеме. 1 ил.The utility model relates to the field of microwave radio engineering and can be used to switch a microwave signal simultaneously to three outputs from any three of n inputs, in particular in receiving or transmitting three-beam antenna arrays. The matrix microwave switch includes two dielectric plates and a metal base located between the plates in which through holes are made. At the same time, on the first plate there are n input switches having one input and three outputs, and a first output switch with one output and n inputs, which are connected through the conductors of the microstrip line to the first outputs of n input switches. The second and third output switches, similar to the first, are symmetrically located on the second plate, the inputs of which are located alternately along the axis of symmetry and are connected respectively to the second and third outputs of the input n switches through series-connected conductors of the microstrip line and conductors passing through the through holes of the plates. The proposed utility model has a simple design due to the implementation of the microwave switch in a single volume. 1 ill.

Description

Полезная модель относится к области радиотехники СВЧ и может быть использована для коммутации СВЧ сигнала одновременно на три выхода с любых трех из n входов, в частности в приемных или передающих трехлучевыхантенных решетках, для поочередного подключения любых трех из n входов одновременно к трем выходам или трех входов одновременно к любым трем из n выходов.The utility model relates to the field of microwave radio engineering and can be used to switch a microwave signal simultaneously to three outputs from any three of n inputs, in particular in receiving or transmitting three-beam antenna arrays, for alternately connecting any three of n inputs simultaneously to three outputs or three inputs simultaneously to any three of n outputs.

Известен широкополосный микрополосковый переключатель СВЧ (пат. РФ №2339126, МПК Н01Р 1/15). Переключатель содержит входную линию, к концу которой подключены две выходные линий, через коммутаторы из последовательно соединенных трех p-i-n диодов, между которыми расположены разомкнутые шлейфы. Переключатель имеет ограниченные возможности, т.к. выполняет функции переключения мощности только между двумя выходами.Known broadband microstrip microwave switch (US Pat. RF №2339126, IPC Н01Р 1/15). The switch contains an input line, to the end of which two output lines are connected, through switches from three p-i-n diodes connected in series, between which there are open loops. The switch has limited capabilities, as It only performs power switching between two outputs.

Известен матричный коммутатор m×n (см. Вайсблат А.В. Коммутационные устройства СВЧ на полупроводниковых диодах. - М.: Радио и связь, 1987, стр. 96-98, рис. 3.26), используемый для коммутации СВЧ сигналов между m входами и n выходами. Коммутатор, при количестве входов m=3, содержит n переключателей 1×3 и три переключателя n×1, первые выходы каждого переключателя 1×3 соединены с входами первого переключателя n×1, вторые выходы каждого переключателя 1×3 соединены с входами второго переключателя n×1, третьи выходы каждого переключателя 1×3 соединены с входами третьего переключателя n×1.The known m × n matrix switch (see Vaysblat A.V. Microwave Switching Devices with Semiconductor Diodes. - M .: Radio and Communications, 1987, pp. 96-98, Fig. 3.26) used for switching microwave signals between m inputs and n outputs. The switch, with the number of inputs m = 3, contains n 1 × 3 switches and three n × 1 switches, the first outputs of each 1 × 3 switch are connected to the inputs of the first n × 1 switch, the second outputs of each 1 × 3 switch are connected to the inputs of the second switch n × 1, the third outputs of each 1 × 3 switch are connected to the inputs of the third n × 1 switch.

Известный коммутатор имеет сложную конструкцию и большие габариты. Связано это с тем, что соединительные линии между входящими переключателями имеют большое количество пересечений. При этом соединительные линии выполнены на отрезках кабеля между входящими переключателями, выполненных в виде отдельных устройств. В случае расположения переключателей на общей плате потребуется большое количество воздушных перемычек, что приведет к ухудшению параметров: потерь в открытом канале и развязки между каналами.The well-known switch has a complex structure and large dimensions. This is due to the fact that the connecting lines between the incoming switches have a large number of intersections. In this case, the connecting lines are made on the cable segments between the incoming switches, made in the form of separate devices. If the switches are located on the common board, a large number of air jumpers will be required, which will lead to the deterioration of parameters: losses in the open channel and isolation between the channels.

Цель полезной модели - упрощение конструкции за счет выполнения СВЧ коммутатора в едином объеме.The purpose of the utility model is to simplify the design by performing a microwave switch in a single volume.

Для достижения указанной цели, матричный коммутатор СВЧ содержит две диэлектрические пластины и металлическое основание, расположенное между пластинами, в которых выполнены сквозные отверстия, при этом на первой пластине расположены n входных переключателей, имеющих по одному входу и по три выхода и первый выходной переключатель с одним выходом и n входами, которые через проводники микрополосковой линии соединены с первыми выходами n входных переключателей, а на второй пластине симметрично расположены второй и третий выходные переключатели, аналогичные первому, входы которых расположены поочередно по оси симметрии и соединены соответственно со вторыми и третьими выходами входных n переключателей через последовательно соединенные проводники микрополосковой линии и проводники, проходящие через сквозные отверстия пластин.To achieve this goal, the microwave matrix switcher contains two dielectric plates and a metal base located between the plates in which the through holes are made, while on the first plate there are n input switches having one input and three outputs and a first output switch with one output and n inputs, which are connected through the conductors of the microstrip line to the first outputs of n input switches, and the second and third output switches are symmetrically located on the second plate Teli, similar to the first inputs of which are arranged alternately along the axis of symmetry and respectively connected to the outputs of the second and third switches through n input serially connected microstrip line conductors and the conductors passing through the through holes of the plates.

Расположение входной и выходной плат на противоположных сторонах металлической пластины, выполнение в полученной конструкции сквозных отверстий для возможности переходов части соединительных линий между верхней и нижней платами позволяет выполнить коммутатор в едином объеме.The location of the input and output boards on opposite sides of the metal plate, the implementation of through holes in the resulting design for the possibility of transitions of part of the connecting lines between the upper and lower boards allows the switch to be made in a single volume.

Сочетание отличительных признаков и свойства предлагаемого устройства из литературы неизвестны, поэтому оно соответствует критериям новизны.The combination of distinctive features and properties of the proposed device from the literature are unknown, therefore, it meets the criteria of novelty.

На фиг. 1 приведена компоновка предлагаемого матричного коммутатора СВЧ 6×3, (I - вид сверху, II - вид сбоку, III - вид снизу).In FIG. 1 shows the layout of the proposed 6 × 3 microwave matrix switcher, (I - top view, II - side view, III - bottom view).

Предлагаемый матричный коммутатор СВЧ 6×3 (см. фиг. 1) содержит две диэлектрические пластины П1, П2, между которыми расположено общее металлическое основание П3. На входной пластине П1 расположены шесть входных переключателей 1×3 4-9, имеющих по три выхода, и первый выходной переключатель 6×1 - 10, имеющий шесть входов и один выход. Первые выходы входных переключателей 4-9 соединены с соответствующими входами выходного переключателя 10 через проводники микрополосковой линии. На выходной пластине П2 расположены симметрично второй и третий переключатели 6×1 - 11, 12, имеющих по шесть входов и по одному выходу (ВЫХОД 2, ВЫХОД 3). Входы каждого из переключателя 11, 12 поочередно расположены по оси симметрии. Около каждого входа выполнено сквозное отверстие 13, проходящее через обе пластины П1, П2 и общее металлическое основание П3. При этом входы 1.2 - 6.2 выходного переключателя 11 через проводники 14, проходящие через сквозные отверстия 13, соединены с соответствующими вторыми выходами переключателей 4-9 в точках а, в, д, ж, и, л переходов на плату П1, а входы 1.3 - 6.3 выходного переключателя 12 через проводники 14, также проходящие через сквозные отверстия 13, соединены с третьими выходами входных переключателей 4-9 в точках 6, г, е, з, к, м переходов на плату П1.The proposed matrix switch microwave 6 × 3 (see Fig. 1) contains two dielectric plates P1, P2, between which there is a common metal base P3. On the input plate P1, there are six 1 × 3 4-9 input switches having three outputs, and a first 6 × 1-10 output switch having six inputs and one output. The first outputs of the input switches 4-9 are connected to the corresponding inputs of the output switch 10 through the conductors of the microstrip line. On the output plate P2, symmetrically located the second and third switches 6 × 1 - 11, 12, having six inputs and one output (OUTPUT 2, OUTPUT 3). The inputs of each of the switches 11, 12 are alternately arranged along the axis of symmetry. Near each entrance, a through hole 13 is made, passing through both plates P1, P2 and a common metal base P3. The inputs 1.2 - 6.2 of the output switch 11 through the conductors 14 passing through the through holes 13 are connected to the corresponding second outputs of the switches 4-9 at the points a, b, d, g, and, l of the transitions to the board P1, and the inputs 1.3 - 6.3 of the output switch 12 through the conductors 14, also passing through the through holes 13, are connected to the third outputs of the input switches 4-9 at points 6, d, e, s, k, m of the transitions to the board P1.

Длины отрезков линий передачи между переключателями выбираются из конструктивных соображений. Их волновое сопротивление одинаково и равно сопротивлению входа и выходов.The lengths of the segments of the transmission lines between the switches are selected from design considerations. Their wave impedance is the same and equal to the resistance of the input and outputs.

Предлагаемый матричный коммутатор СВЧ работает следующим образом. При подаче управляющего напряжения на один из входов 1.1 - 6.1 выходного переключателя 10, этот вход открывается и СВЧ сигнал проходит на первый выход (ВЫХОД 1). Например, при подаче управляющего напряжения на вход 3.1 сигнал СВЧ с входного переключателя 6 (ВХОД 3), через первый выход 1 поступает на вход 3.1 выходного переключателя 10 и далее на выход (ВЫХОД 1). Одновременно свободные входы входных переключателей 4-9 можно соединить со вторым и третьим выходами (ВЫХОД 2, ВЫХОД 3) выходных переключателей 11, 12. Так, при подаче управляющего напряжения на один из входов 1.2 - 6.2 выходного переключателя 11 этот вход открывается и СВЧ сигнал проходит на ВЫХОД 2. Например, при подаче управляющего напряжения на вход 1.2 сигнал СВЧ со входа (ВХОД 1) через второй выход 2 входного переключателя 4 и переход между платами в точке а через вход 1.2 выходного переключателя 11 проходит на второй выход (ВЫХОД 2). В случае подачи управляющего напряжения на один из входов 1.3 - 6.3 выходного переключателя 12 этот вход отрывается и СВЧ сигнал через третий выход 3 соответствующего входного переключателя, соответствующий переход между платами и вход выходного переключателя 12 проходит на ВЫХОД 3. Например, при подаче управляющего напряжения на вход 5.3 выходного переключателя 12 СВЧ сигнал через ВХОД 5, третий выход 3 входного переключателя 8, переход между платами в точке к, вход 5.3 выходного переключателя 12 поступает на третий выход (ВЫХОД 3).The proposed matrix microwave switch operates as follows. When a control voltage is applied to one of the inputs 1.1 - 6.1 of the output switch 10, this input opens and the microwave signal passes to the first output (OUTPUT 1). For example, when a control voltage is applied to input 3.1, the microwave signal from input switch 6 (INPUT 3), through the first output 1, is fed to input 3.1 of output switch 10 and then to output (OUTPUT 1). At the same time, the free inputs of the input switches 4-9 can be connected to the second and third outputs (OUTPUT 2, OUTPUT 3) of the output switches 11, 12. Thus, when a control voltage is applied to one of the inputs 1.2 - 6.2 of the output switch 11, this input opens and the microwave signal passes to OUTPUT 2. For example, when a control voltage is applied to input 1.2, the microwave signal from the input (INPUT 1) through the second output 2 of the input switch 4 and the transition between the boards at point a passes through the input 1.2 of the output switch 11 to the second output (OUTPUT 2) . In the case of supplying a control voltage to one of the inputs 1.3 - 6.3 of the output switch 12, this input is disconnected and the microwave signal through the third output 3 of the corresponding input switch, the corresponding transition between the boards and the input of the output switch 12 passes to OUT 3. For example, when the control voltage is applied to input 5.3 of the output switch 12 The microwave signal through INPUT 5, the third output 3 of the input switch 8, the transition between the boards at point k, the input 5.3 of the output switch 12 goes to the third output (OUTPUT 3).

Технико-экономический эффект предлагаемого матричного коммутатора СВЧ состоит в следующем. Расположение входящих переключателей на двух платах на общей металлической пластине со сквозными отверстиями для перпендикулярных переходов между платами позволяет выполнить коммутатор в однообъемной конструкции.The technical and economic effect of the proposed microwave matrix switcher is as follows. The location of the input switches on two boards on a common metal plate with through holes for perpendicular transitions between the boards allows the switch to be made in a single-volume design.

На предприятии изготовлен опытный образец предложенного СВЧ коммутатора 12×3. Коммутатор выполнен в едином герметичном корпусе, имеющем 12 входных и один выходной разъемов СВЧ на одной стороне корпуса и на противоположной стороне два выходных разъема СВЧ и разъем управления. Опытный образец обеспечивал одновременную коммутацию трех каналов в различных комбинациях в диапазоне частот с перекрытием 4×1. Потери коммутатора в открытых каналах не более 5.0 дБ, в закрытых каналах не менее 60 дБ.A prototype of the proposed 12 × 3 microwave switch was manufactured at the enterprise. The switch is made in a single sealed enclosure having 12 input and one microwave output connectors on one side of the housing and on the opposite side two microwave output connectors and a control connector. The prototype provided the simultaneous switching of three channels in various combinations in the frequency range with an overlap of 4 × 1. The loss of the switch in open channels is not more than 5.0 dB, in closed channels is not less than 60 dB.

Claims

A matrix microwave switch, including two dielectric plates and a metal base located between the plates in which the through holes are made, while on the first plate there are n input switches having one input and three outputs, and the first output switch with one output and n inputs that are connected through the conductors of the microstrip line to the first outputs of n input switches, and the second and third output switches, similar to the first, are symmetrically located on the second plate, passages are arranged alternately along the axis of symmetry and respectively connected to the outputs of the second and third switches through n input serially connected microstrip line conductors and the conductors passing through the through holes of the plates.