RU2433511C2 - Shf switch - Google Patents

Shf switch Download PDF

Info

Publication number
RU2433511C2
RU2433511C2 RU2010102854/07A RU2010102854A RU2433511C2 RU 2433511 C2 RU2433511 C2 RU 2433511C2 RU 2010102854/07 A RU2010102854/07 A RU 2010102854/07A RU 2010102854 A RU2010102854 A RU 2010102854A RU 2433511 C2 RU2433511 C2 RU 2433511C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
tee
shoulder
gyrator
arm
switch
Prior art date
Application number
RU2010102854/07A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виталий Алексеевич Скотин (RU)
Виталий Алексеевич Скотин
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Головное системное конструкторское бюро Концерна ПВО "Алмаз-Антей" имени академика А.А. Расплетина" (ОАО "ГСКБ "Алмаз-Антей")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Головное системное конструкторское бюро Концерна ПВО "Алмаз-Антей" имени академика А.А. Расплетина" (ОАО "ГСКБ "Алмаз-Антей") filed Critical Открытое акционерное общество "Головное системное конструкторское бюро Концерна ПВО "Алмаз-Антей" имени академика А.А. Расплетина" (ОАО "ГСКБ "Алмаз-Антей")
Priority to RU2010102854/07A priority Critical patent/RU2433511C2/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2433511C2 publication Critical patent/RU2433511C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

FIELD: radio engineering.
SUBSTANCE: in an SHF switch comprising two double tees and a nonreciprocal phase shifter (0°-180°) - gyrator, E arm of the first tee is directly joined to E arm of the second tee, and H arm of the first tee via the nonreciprocal phase shifter (0°-180°) - gyrator is connected to H arm of the second tee. Besides, the nonreciprocal phase shifter (0°-180°) - gyrator is made as controlled, and inlets and outlets of the SHF switch are side arms of double tees.
EFFECT: reduced dimensions, weight, simplified design and technology of manufacturing.
2 dwg

Description

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в антенно-фидерных трактах для коммутации СВЧ сигналов.The invention relates to radio engineering and can be used in antenna-feeder paths for switching microwave signals.

Известен ферритовый фазовый циркулятор (переключатель), содержащий волноводное двойное Т-образное соединение, два управляемых невзаимных ферритовых фазовращателя (0°-90°) и щелевой мост (см. описание к патенту США №4682126, МКИ: Н01Р 1/10, НКИ 333/81 В).A known ferrite phase circulator (switch) containing a waveguide double T-shaped connection, two controlled nonreciprocal ferrite phase shifters (0 ° -90 °) and a slot bridge (see description of US patent No. 4682126, MKI: Н01Р 1/10, НКИ 333 / 81 V).

Недостатками данного технического решения являются: большие габариты, сложная конструкция электромагнитной системы управления, большой вес и, как следствие, низкое быстродействие.The disadvantages of this technical solution are: large dimensions, the complex design of the electromagnetic control system, large weight and, as a consequence, low speed.

Известен переключатель сигналов, содержащий два направленных ответвителя, между которыми включены две волноводные управляемые фазовые секции. Внутри каждой фазовой секции размещен ферритовый вкладыш, а снаружи - четырехполюсная магнитная система с поперечным намагничиванием и независимыми обмотками управления (см. описание к авторскому свидетельству СССР №1529324, МКИ: Н01Р 1/32, 1/10).Known switch signals containing two directional couplers, between which are included two waveguide controlled phase sections. A ferrite insert is placed inside each phase section, and a four-pole magnetic system with transverse magnetization and independent control windings is outside (see description to USSR author's certificate No. 1529324, MKI: Н01Р 1/32, 1/10).

Недостатком этого переключателя сигналов являются его большие продольные габариты.The disadvantage of this switch signal is its large longitudinal dimensions.

Наиболее близким из известных технических решений (прототипом) является циркулятор, содержащий два одинаковых двойных тройника, при этом одно боковое плечо первого тройника соединено с одним из боковых плеч второго двойного тройника через взаимный и невзаимный ферритовые фазовращатели, а другое боковое плечо первого тройника соединено со вторым боковым плечом второго двойного тройника через невзаимный ферритовый фазовращатель. Входами и выходами устройства являются Е и Н плечи тройников (см. описание к патенту США №3668563, МКИ: Н01Р 1/32, НКИ: 333-1.1).The closest known technical solution (prototype) is a circulator containing two identical double tees, while one side of the first tee is connected to one of the side shoulders of the second double tee through mutual and non-reciprocal ferrite phase shifters, and the other side of the first tee is connected to the second the lateral shoulder of the second double tee through a nonreciprocal ferrite phase shifter. The inputs and outputs of the device are the E and H shoulders of the tees (see the description of US patent No. 3668563, MKI: H01P 1/32, NCI: 333-1.1).

Недостатками прототипа являются его большие продольные габариты, большой вес и сложность конструкции из-за последовательного соединения элементов и наличия нескольких фазовращателей.The disadvantages of the prototype are its large longitudinal dimensions, large weight and complexity of the design due to the serial connection of the elements and the presence of several phase shifters.

Задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является создание переключателя СВЧ с малыми габаритными размерами и более простого в конструктивном исполнении.The problem solved by the invention is the creation of a microwave switch with small overall dimensions and more simple in design.

Кроме того, предлагаемый переключатель расширяет арсенал известных технических средств аналогичного назначения.In addition, the proposed switch expands the arsenal of well-known technical means of a similar purpose.

Поставленная задача решается тем, что в переключателе СВЧ, содержащем два двойных тройника и невзаимный фазовращатель (0°-180°) - гиратор, Е плечо первого тройника непосредственно соединено с Е плечом второго тройника, а Н плечо первого тройника через невзаимный фазовращатель (0°-180°) - гиратор соединено с Н плечом второго тройника. Невзаимный фазовращатель (0°-180°) - гиратор выполнен управляемым, а входами и выходами переключателя СВЧ являются боковые плечи двойных тройников.The problem is solved in that in the microwave switch containing two double tees and a nonreciprocal phase shifter (0 ° -180 °) is a gyrator, the E shoulder of the first tee is directly connected to the E shoulder of the second tee, and the H shoulder of the first tee is through a nonreciprocal phase shifter (0 ° -180 °) - the gyrator is connected to the N shoulder of the second tee. Nonreciprocal phase shifter (0 ° -180 °) - the gyrator is made controllable, and the inputs and outputs of the microwave switch are the lateral shoulders of double tees.

Применение двойных тройников и изменение схемы включения тройников, при котором входами и выходами переключателя СВЧ являются боковые плечи тройников, позволяют уменьшить его продольные габариты, упростить конструкцию, а следовательно, уменьшить вес и упростить технологию изготовления переключателя СВЧ.The use of double tees and a change in the connection scheme of the tees, in which the lateral shoulders of the tees are the inputs and outputs of the microwave switch, make it possible to reduce its longitudinal dimensions, simplify the design, and therefore, reduce the weight and simplify the manufacturing technology of the microwave switch.

Анализ известных технических решений (аналогов), найденных в ходе поиска по источникам патентной и научно-технической информации, показывает, что из уровня техники неизвестна причинно-следственная связь между совокупностью отличительных признаков и достигаемым техническим результатом. Это позволяет сделать вывод о том, что предлагаемое техническое решение соответствует критерию «изобретательский уровень».An analysis of the known technical solutions (analogues) found during a search of the sources of patent and scientific and technical information shows that the causal relationship between the totality of distinctive features and the achieved technical result is not known from the prior art. This allows us to conclude that the proposed technical solution meets the criterion of "inventive step".

Предлагаемый переключатель СВЧ поясняется прилагаемыми чертежами, где:The proposed microwave switch is illustrated by the attached drawings, where:

на фиг.1 дана принципиальная схема переключателя СВЧ;figure 1 is a schematic diagram of a microwave switch;

на фиг.2 дан вариант его конструктивного исполнения.figure 2 is given a variant of its design.

Переключатель СВЧ (см. фиг.1) содержит первый двойной тройник 1, второй двойной тройник 2 и управляемый гиратор 3 (невзаимный фазовращатель 0°-180°). Е плечо первого тройника 1 непосредственно соединено Е плечом второго тройника 2, а Н плечо первого тройника 1 через гиратор 3 соединено с Н плечом второго тройника 2. Боковые плечи первого тройника 1 образуют входы I и II переключателя СВЧ, а боковые плечи второго тройника 2 - соответственно выходы переключателя СВЧ.The microwave switch (see figure 1) contains a first double tee 1, a second double tee 2 and a controlled gyrator 3 (nonreciprocal phase shifter 0 ° -180 °). The E shoulder of the first tee 1 is directly connected by the E shoulder of the second tee 2, and the H shoulder of the first tee 1 through a gyrator 3 is connected to the N shoulder of the second tee 2. The lateral shoulders of the first tee 1 form the inputs I and II of the microwave switch, and the side shoulders of the second tee 2 respectively, the outputs of the microwave switch.

В одном из вариантов конструктивного исполнения (см. фиг.2) переключатель СВЧ состоит из двух деталей: корпуса 4 и крышки 5. В корпусе 4 выполнены волноводные каналы, образующие: боковые плечи первого тройника 1, боковые плечи второго тройника 2, Е плечо первого тройника 1 и Е плечо второго тройника 2. Боковые плечи второго тройника 2 свернуты в Е-плоскости. Глубина каждого канала равна размеру широкой стенки волновода, а ширина - размеру узкой стенки волновода. Соединение Е плеч обеспечивается участком волновода 6. В крышке 5 выполнены прямоугольные отверстия 7 и 8, соответствующие Н плечу первого тройника 1 и Н плечу второго тройника 2. Гиратор 3 (на фиг.2 не показан) размещается на крышке 5 и обеспечивает соединение Н плеча первого тройника 1 с Н плечом второго тройника 2. Гиратор 3 может быть выполнен, например, в виде переключаемого ферритового У-циркулятора, третье плечо которого соединено с короткозамкнутым отрезком с электрической длиной λg/4 (см. описание к патенту США №7280004, НКИ: 333/1.0, МПК: Н01Р 1/39). В первом тройнике 1 для согласования Е плеча установлен согласующий элемент 9, а для согласования Н плеча - согласующий элемент 10. Во втором тройнике 2 для согласования Н плеча установлены согласующие элементы 11, а для согласования Е плеча - пластина 12. Возможно применение и других вариантов согласования Е и Н плеч, известных в технике СВЧ. При соединении корпуса 4 с крышкой 5 и подключении гиратора 3 образуется заявляемая конструкция переключателя СВЧ.In one embodiment (see FIG. 2), the microwave switch consists of two parts: housing 4 and cover 5. In housing 4, waveguide channels are formed, forming: the lateral shoulders of the first tee 1, the lateral shoulders of the second tee 2, E the shoulder of the first tee 1 and E shoulder of the second tee 2. The lateral shoulders of the second tee 2 are folded in the E-plane. The depth of each channel is equal to the size of the wide wall of the waveguide, and the width is the size of the narrow wall of the waveguide. The joint E of the arms is provided by the portion of the waveguide 6. In the cap 5, rectangular holes 7 and 8 are made corresponding to the N shoulder of the first tee 1 and the N arm of the second tee 2. A gyrator 3 (not shown in FIG. 2) is placed on the cap 5 and provides a joint H of the arm the first tee 1 with the H arm of the second tee 2. The gyrator 3 can be made, for example, in the form of a switched ferrite U-circulator, the third arm of which is connected to a short-circuited segment with an electric length λg / 4 (see the description of US patent No. 7280004, NKI : 333 / 1.0, IPC: Н01Р 1/39). In the first tee 1, matching element 9 is installed for matching the shoulder E, and matching element 10 is used for matching the shoulder Н. In the second tee 2, matching elements 11 are installed for matching the shoulder Н and plate 12 is used for matching shoulder E matching E and H shoulders known in the microwave technology. When connecting the housing 4 to the cover 5 and connecting the gyrator 3, the inventive microwave switch design is formed.

В данном варианте конструктивного выполнения переключателя СВЧ плоскости геометрической симметрии двойных тройников совпадают, но в случае необходимости они могут быть разнесены. Кроме того, боковые плечи второго тройника 2 могут быть выполнены также, как у первого тройника 1, то есть не свернутыми в Е-плоскости.In this embodiment, the design of the microwave switch of the plane of geometric symmetry of the double tees are the same, but if necessary, they can be spaced. In addition, the lateral shoulders of the second tee 2 can be made in the same way as the first tee 1, that is, not folded in the E-plane.

При разработке конструкции переключателя СВЧ были использованы следующие свойства двойных тройников:When designing the microwave switch, the following properties of double tees were used:

- сигналы в Е и Н плечах равны по амплитуде и синфазны при подаче сигнала с первого бокового плеча;- the signals in the E and H arms are equal in amplitude and in phase when a signal is applied from the first side arm;

- сигналы в Е и Н плечах равны по амплитуде и противофазны при подаче сигнала со второго бокового плеча;- the signals in the E and H arms are equal in amplitude and out of phase when a signal is applied from the second side arm;

- сигналы в боковых плечах равны по амплитуде и синфазны при подаче сигнала с Н плеча;- the signals in the lateral arms are equal in amplitude and in phase when a signal is applied from the N arm;

- сигналы в боковых плечах равны по амплитуде и противофазны при подаче сигнала с Е плеча;- the signals in the lateral shoulders are equal in amplitude and out of phase when a signal is supplied from the E arm;

- сигнал отсутствует (развязка) в одном боковом плече при подаче сигнала с другого бокового плеча.- there is no signal (decoupling) in one side shoulder when a signal is applied from the other side shoulder.

Переключатель СВЧ работает следующим образом. Энергия СВЧ (сигнал), поданная на вход I (боковое плечо), делится поровну и синфазно между Е и Н плечами первого двойного тройника 1. Из Е плеча первого тройника энергия СВЧ через волновод 6 проходит в Е плечо второго двойного тройника 2. Из Н плеча первого тройника 1 энергия СВЧ через гиратор 3 попадает в Н плечо второго тройника 2 и, суммируясь с энергией СВЧ Н плеча второго тройника 2, поступает на выход А1 (боковое плечо второго двойного тройника) переключателя СВЧ. Энергия СВЧ с выхода А1 делится поровну и синфазно между Е и Н плечами второго двойного тройника 2 и соответственно поступает в Е и Н плечи первого двойного тройника 1. При этом, проходя через гиратор 3, сигнал (энергия СВЧ) приобретает сдвиг по фазе на 180°. В первом двойном тройнике 1 происходит суммирование энергий СВЧ, «пришедших» с Е и Н плеч второго тройника 2, и передача ее на вход II (боковое плечо первого тройника 1). При переключении гиратора 3 энергия СВЧ со входа I переключателя будет поступать на выход А2, так как сигналы в Е и Н плечах двойного тройника равны и противофазны, а с выхода А2 - соответственно на вход II.The microwave switch operates as follows. The microwave energy (signal) supplied to the input I (side arm) is divided equally and in phase between the E and H arms of the first double tee 1. From the E arm of the first tee, the microwave energy passes through waveguide 6 to the E arm of the second double tee 2. From H of the shoulder of the first tee 1, the microwave energy through the gyrator 3 enters the N shoulder of the second tee 2 and, summing up with the microwave energy H of the shoulder of the second tee 2, goes to the output A1 (side shoulder of the second double tee) of the microwave switch. The microwave energy from the output A1 is divided equally and in phase between the E and H shoulders of the second double tee 2 and, accordingly, enters the E and H shoulders of the first double tee 1. At the same time, passing through the gyrator 3, the signal (microwave energy) acquires a phase shift of 180 °. In the first double tee 1, the microwave energies “coming” from the E and H shoulders of the second tee 2 are added up and transferred to input II (the lateral shoulder of the first tee 1). When switching the gyrator 3, the microwave energy from the input I of the switch will go to the output A2, since the signals in the E and H shoulders of the double tee are equal and out of phase, and from the output A2, respectively, to the input II.

Практическое использование конструкции переключателя СВЧ зависит от конкретных условий: диапазона частот, рабочей полосы частот, уровня СВЧ мощности. Развязки между каналами в полосе частот чувствительны к степени стабильности амплитуд и фаз сигналов, проходящих по различным каналам (аналогично фазовому циркулятору).The practical use of the microwave switch design depends on the specific conditions: frequency range, operating frequency band, microwave power level. The interchanges between the channels in the frequency band are sensitive to the degree of stability of the amplitudes and phases of the signals passing through the various channels (similar to a phase circulator).

Предлагаемые конструкции переключателя СВЧ, по крайней мере, имеют меньшую длину (не более 3-х длин волн) и ширину, ненамного превышающую ширину волновода соответствующего диапазона. При этом в волновод, соединяющий Е плечи тройников, устанавливают элементы регулировки амплитуды и фазы сигнала. Подстройку фазы сигнала в Н плечах тройников осуществляют изменением длины каналов посредством использования соответствующих прокладок.The proposed designs of the microwave switch, at least, have a shorter length (not more than 3 wavelengths) and a width slightly greater than the width of the waveguide of the corresponding range. At the same time, elements for adjusting the amplitude and phase of the signal are installed in the waveguide connecting the E shoulders of the tees. Adjustment of the phase of the signal in the N arms of the tees is carried out by changing the length of the channels by using appropriate gaskets.

Промышленная реализация предлагаемого переключателя СВЧ трудностей не представляет.Industrial implementation of the proposed microwave switch is not difficult.

Claims (1)

Переключатель СВЧ, содержащий первый и второй двойные тройники, невзаимный фазовращатель-гиратор, отличающийся тем, что Е плечо первого тройника соединено с Е плечом второго тройника, а Н плечо первого тройника через гиратор соединено с Н плечом второго тройника, при этом гиратор выполнен управляемым, а входами и выходами переключателя являются боковые плечи тройников. A microwave switch containing the first and second double tees, a nonreciprocal phase shifter-gyrator, characterized in that the E shoulder of the first tee is connected to the E shoulder of the second tee, and the H shoulder of the first tee is connected through the gyrator to the H shoulder of the second tee, while the gyrator is made controllable, and the inputs and outputs of the switch are the side arms of the tees.
RU2010102854/07A 2010-01-29 2010-01-29 Shf switch RU2433511C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010102854/07A RU2433511C2 (en) 2010-01-29 2010-01-29 Shf switch

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010102854/07A RU2433511C2 (en) 2010-01-29 2010-01-29 Shf switch

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2433511C2 true RU2433511C2 (en) 2011-11-10

Family

ID=44997398

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010102854/07A RU2433511C2 (en) 2010-01-29 2010-01-29 Shf switch

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2433511C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2461919C1 (en) * 2011-04-27 2012-09-20 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт полупроводниковых приборов" (ОАО "НИИПП") Microwave switch receive-transmit
RU2540686C1 (en) * 2013-07-18 2015-02-10 Открытое акционерное общество "Таганрогский научно-исследовательский институт связи" (ОАО "ТНИИС") Output system for jamming transmitter

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2461919C1 (en) * 2011-04-27 2012-09-20 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт полупроводниковых приборов" (ОАО "НИИПП") Microwave switch receive-transmit
RU2540686C1 (en) * 2013-07-18 2015-02-10 Открытое акционерное общество "Таганрогский научно-исследовательский институт связи" (ОАО "ТНИИС") Output system for jamming transmitter

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2698864B1 (en) Reconfigurable switching element for operation as a circulator or power divider
EP2698866B1 (en) Waveguide circulator with tapered impedance matching component
Zhang et al. Broadband half-mode substrate integrated waveguide (HMSIW) Wilkinson power divider
RU2623666C1 (en) Three-channel directed coupler of microwave signal on magnetostatic waves
RU2636265C2 (en) Radio frequency power unifier
RU2433511C2 (en) Shf switch
CN111727528A (en) Non-reciprocal microwave window
CN107331966B (en) High-power second-order and N-order Butler matrix based on rectangular waveguide
Song et al. Ultra-wideband (UWB) power divider with filtering response using shorted-end coupled lines and open/short-circuit slotlines
CN112909469B (en) Waveguide power distribution and synthesis method with arbitrary power ratio and distribution and synthesis device
Li et al. A compact UWB band-pass filter with ultra-narrow tri-notch-band characteristic
Afshani et al. Modal nonreciprocity and circulator based on nonreciprocal mode conversion
US20140167873A1 (en) Non-reciprocal gyromagnetic phase shift devices using multiple ferrite-containing slabs
Afshani et al. Non-reciprocal mode-converting substrate integrated waveguide
RU2601278C1 (en) Y-circulator
RU154065U1 (en) Y-CIRCULATOR
RU2005102310A (en) MICROWAVE DEVICE FOR SUPPRESSING WEAK SIGNALS NEAR THE FREQUENCY OF A STRONG SIGNAL
RU148197U1 (en) FERRITE CIRCULATOR
RU2776524C1 (en) Magnetic field-controlled power divider on spin waves
RU2698544C1 (en) Waveguide ferrite switch with magnetic memory
RU2286623C1 (en) Uhf switch
RU2282283C2 (en) Wave duct circulator of phased type
US20180034127A1 (en) Planar type magic tee
RU2370860C1 (en) Waveguide circulator
RU2283518C2 (en) Phase-type stripline circulator