WO2006053506A1

WO2006053506A1 - Systeme et procede d'amplificateur de radiofrequences fonctionnant en veilleuse 'a chaud' et commutateur a micro-ondes et procede de sauvegarde de securite

Info

Publication number: WO2006053506A1
Application number: PCT/CN2005/001969
Authority: WO
Inventors: Pinghua He; Wenxin Yuan
Original assignee: Huawei Technologies Co., Ltd.
Priority date: 2004-11-19
Filing date: 2005-11-21
Publication date: 2006-05-26
Also published as: BRPI0518340A2; BRPI0518340B1; US20080136554A1; US7525396B2

Description

T/CN2005/001969 射频功率放大器热备份系统及微波开关和备份方法

技术领域

本发明涉及无线发射技术，特别涉及射频功率放大器热备份系统及微波开关和备份方法。发明背景射频功率放大器广泛应用在无线接入及微波系统中，进行信号的放大，在系统中是一个重要的部件，在 CDMA无线接入多载波系统中，如果某个扇区的功放有故障，这个扇区的手机用户就打不通电话，将对移动通信运营商的服务质量产生负面影响，所以， CDMA无线接入多载波系统对功率放大器的稳定性和可靠性提出了很高的要求。但功率放大器工作在大电流、高电压状态，热环境也不好，容易出问题。所以要开发功率放大器的热备份技术，以提高稳定性。

以下都以三扇区为例。如图 1所示，常规的技术是每个扇区都有至少一个功率放大器，任何一个功率放大器都是只放大本扇区的输入信号，与其它扇区信号无关，功率放大器之间没有关系，互相隔离。 IN1 的输入信号经功率放大器 PA1放大后，到达某扇区的天馈 SI , I 2的输入信号经功率放大器 PA2放大后到达 S2，同样， IN3的输入信号经功率放大器 PA3放大后到达 S3。如果 PA1损坏，则本扇区无信号输出，本扇区的所有终端移动用户都无法接入系统。这样会损害移动运营商的信誉，同样对设备制造商的信誉有不利的影响。这种常规的无热备份和互助装置的方案，要求功率放大器有很高的可靠性。

目前，有一种功率放大器热备份与互助技术方案，如图 2所示。该技术方案采用了 3dB电桥耦合器混合矩阵，（以 4X4矩阵为例说明），由前混合矩阵、功率放大器矩阵、后混合矩阵组成。与传统的无热备份和互助技术方案不同的是，功率放大器矩阵中的任何一个功率放大器，都共同放大三个扇区的输入信号。前混合矩阵起分路作用，后混合矩阵起合路作用。其工作原理如下：输入信号 I 1经过前混合矩阵，分成四路幅度相等、相位按次序各相差 90度的信号，分别到达四个功率放大器的输入端。四路信号经过放大后，再输入到同样结构的后混合矩阵，合成为一路信号，到达扇区 1的天馈 Sl。由于各路信号间存在按次序相位差 90度的关系，在理想情况下， IN1的信号经分路、放大、合路后，不会在天馈 S2、 S3端口输出，也不会在匹配电阻上有信号。同样的道理， IN2的输入信号仅在 S2端输出信号，不会在其它端口输出信号；而 IN3的输入信号仅在 S3端输出信号，不会在其它端口输出信号。

与传统的无热备份与互助功能的方案相比，本方案如果不考虑合分路的损耗，理论上每扇区输出到天馈的信号功率都可提高 1.23dB。

采用上述技术方案，当其中任何一个功率放大器失效后，剩下的三个功率放大器仍正常工作， IN1 的输入信号经过此系统放大后，可到达扇区 1的天馈 Sl。 I 2、 I 3输入信号也同样分别到达 S2、 S3。三个扇区的手机用户都能接入系统，不会出现在常规技术方案中，某扇区所有手机用户无法接入系统的情况，可以实现功率放大器的热备份及互助。

但是，由于在前混合矩阵分路时，要求每路信号都分成四路幅度相等、相位相差各 90度的信号，这样混合信号在后混合矩阵合路时，仅是靠信号间幅度和相位差的关系来抵消非本扇区的信号，因此对信号幅度和相位的要求非常高，下述因素都会导致抵消不彻底而发生扇区间串扰现象，造成扇区隔离度下降。这是一个致命的缺陷，所以没有大规模推广开来。影响分合路时的幅度和相位关系而导致抵消不彻底的因素有：

1、设计和工艺加工上的原因， 3dB电桥耦合器的耦合度，不是理想的 3dB。

2、即使是理想的 3dB电桥耦合器，也只有在中心频率点才同时符合相位和耦合度要求，偏离中心频率，幅度和相位差在理论上就不能同时符合要求。

3、前混合矩阵中的 Al、 A2、 A3、 A4四段传输线的电长度如果不一致，会导致附加的相位差。

4、连接前混合矩阵与功率放大器间的传输线 Bl、 B2、 B3、 B4的电长度不一致，会导致附加的相位差。

5、连接后混合矩阵与功率放大器间的传输线 Cl、 C2、 C3、 C4的电长度不一致，会导致附加的相位差。

6、后混合矩阵中的 Dl、 D2、 D3、 D4四段传输线的电长度不一致，会导致附加的相位差。

7、功率放大器 PA1、 PA2、 PA3、 PA4之间的特性不一致，主要是增益和相位差，这个要求非常高。功率放大器一定要经过严格的挑选配对，一般要求增益差在 0.5dB内 , 相位差在 5度以内。

由此可见，该技术方案对工艺及器件一致性要求极高，近乎苛刻，否则扇区间的隔离度很难做到 25dB, 而这个指标己经满足不了 CDMA 系统的协议要求，更远远满足不了特殊扇区配置条件下的邻频干扰要求。除此而外，当系统在商用过程中，需要更换其中一个功率放大器时，则要找到与更换的功率放大器增益和相位完全一致的功率放大器才行，一^^要找到同一个厂家的同批次产品，或者，四个功率放大器都要同时更换成经过挑选配对的，器件的互换性差也限制了该方案的推广和采用。 N2005/001969 微波单刀双掷开关广泛应用于无线射频系统或微波系统中，进行信号的切换。功分器也在射频系统中得到广泛应用，将某一输入功率按一定的比例分配到各分支电路中，或者反过来用于功率合路。在低频电路中，由于波长远大于传输线或元件尺寸，属于集总参数电路，任何时刻，传输线上的各点电位处处相等，但在微波领域，随着波长缩短至与传输线长度相比拟的程度，传输线的特性就完全不同了，传输线上的电位不是处处相等的。例如， 25%波长的传输线，在微波电路是一个重要的分布参数元件。如图 3所示，端口一到端口二之间的传输是主信号通路，如果有一段 25%波长的传输线也接在这段主信号通路，且另一端短路，相当于这段 25%波长的传输线对微波信号没有作用，虽然传输线终端是对地短路点，但在传输线上相隔 25%波长的地方，就一定是对地开路点。与低频电路不一样，在图 3中，微波信号不会跑到接地点消失，而只能从端口一顺利传输到端口二，也能从端口二顺利传输到端口一。

。利用传输线的这种特征，把接地点换成开关，就成为微波开关电路。如图 4所示，现有技术的波单刀双掷开关具有合路端口、第一分路端口和第二分路端口三个端口，其由三段特征阻抗为 Z0的传输线呈星形接法，连接在一起，当开关器件 SW1闭合、 SW2断开时，第一分路端口与第二分路端口是连通的；当 SW1断开、 SW2闭合时，合路端口与第一分路端口是连通的，开关器件 SW1、 SW2可采用微波 PIN二极管。由此可见，在合路端口输入微波信号时，单刀双掷开关只有两种状态，一种状态是第一分路端口有信号、第二分路端口无信号，另一种状态是第二分路端口有信号、第一分路端口无信号，对信号实现了单刀双掷开关功能。若按照低频电路的思路， SW2、 SW3同时断开时，合路端口的信号能到达第一分路端口，也能到达第二分路端口，但这种电路状态有一定的缺点：在图 4中的 A点"三岔口 "处，阻抗不连续，从任一端口向 05 001969 内传输的微波信号，都会有反射信号到输入端，并且理论上可计算出，任意端口的回波损耗都是 -9.5dB, 这个指标比较差，而常规微波设备的回波损耗指标的一般要求是至少优于 -18dB, 这种单刀双掷开关的功率分配与合路功能较差，因此其实用价值不是 4艮高。

现有技术中还有一种用微波电子开关芯片或微波继电器、功分器组合出一种拓朴结构，可以实现微波信号的切换、信号的分路与合路功能，但电路复杂，使用器件多，从而导致可靠性下降、成本上升。发明内容

有鉴于此，本发明的第一个主要目的在于：提供一种射频功率放大器的 1 + 1 热备份系统，应用该系统能够降低对工艺及器件一致性的要求。

本发明的第二个主要目的在于：提供两种可应用于射频功率放大器的热备份系统的微波单刀双掷开关，该微波单刀双掷开关既具有信号切换功能，又可以实现功率分配与合路功能。

本发明的第三个主要目的在于：提供一种射频功率放大器的 N + 1 热备份系统，该系统具有个扇区射频功率放大器的热备份与互助功能，而且能够降低对工艺及器件一致性的要求，提高扇区间隔离度。

本发明的第四个主要目的在于：提供一种射频功率放大器的 1 + 1 热备份方法，应用该方法能够系统降低对工艺及器件一致性的要求。

本发明的第五个主要目的在于：提供一种射频功率放大器的 N + 1 热备份方法，该方法能够实现 N个扇区射频功率放大器的热备份与互助功能，而且能够降低对工艺及器件一致性的要求，提高扇区间隔离度。

为达到上述目的的第一个方面，本发明提供了一种射频功率放大器的 1 + 1 热备份系统，该系统包含一个主射频功率放大器，该系统还包含：一个与所述主射频功率放大器相同的备份射频功率放大器和两个相同的微波单刀双掷开关；

所述第一微波单刀双掷开关的合路端口为信号接收端，在主射频功率放大器正常时，信号从该单刀双掷开关的合路端口通过第一分路端口发送给主射频功率放大器的输入端口；在主射频功率放大器故障时，信号从该单刀双掷开关的合路端口通过第二分路端口发送给备份射频功率放大器的输入端；

第二单刀双掷开关的合路端口为信号输出端；该单刀双掷开关的第一分路端口与主射频功率放大器的输出端口相连，在主射频功率放大器正常时，第一分路端口接收主射频功率放大器放大后的信号发送到该单刀双掷开关的合路端口；该单刀双掷开关的第二分路端口与备份射频功率放大器的输出端相连，在主射频功率放大器故障时，第二分路端口接收备份射频功率放大器放大后的信号发送到该单刀双掷开关的合路端 Π。 '

其中 , 所述的微波单刀双掷开关还可以包含 7段传输线和 3个开关器件；

所述微波单刀双掷开关的合路端口与第四传输线、第一传输线及第二传输线的第一端互相连接；第四传输线的第二端与第六传输线及第七传输线的第一端互相连接，其相交处与地之间连接第三开关器件；第二传输线的第二端与笫五传输线的第一端连接，并且其相交处与地之间连接第二开关器件；第五传输线的第二端与第七传输线的第二端相接，其相交处与第一分路端口相连；第一传输线的第二端与第三传输线的第一端连接，并且其相交处与地之间连接第一开关器件；第三传输线的第二端与所第六传输线的第二端相接，其相交处与第二分路端口相连；当信号从合路端口输入，且第一开关器件和第三开关器件闭合，第二开关器件断开时，输入信号通过第二、第五传输线到达第一分路端口；当信号从合路端口输入，且第二开关器件和第三开关器件闭合，第一开关器件断开时，输入信号通过第一、第三传输线到达第二分路端口；当信号从合路端口输入，且第一开关器件和第二开关器件闭合，第三开关器件断开时，输入信号通过第四传输线分为两路分别通过第七和第六传输线分别到达第一和第二分路端口；

当信号从第一分路端口输入，第一开关器件和第三开关器件闭合，第二开关器件断开时，输入信号通过第五、第二传输线到达合路端口；当信号从第二分路端口输入，第二开关器件和第三开关器件闭合，第一开关器件断开时，输入信号通过第三、第一传输线到达合路端口；当两路信号从第一和第二分路端口分别输入，第一开关器件和第二开关器件闭合、第三开关器件断开时，两路信号分别经第七、第六传输线在第七、第六传输线相交处合路后，经第四传输线到达合路端口。

所述的微波单刀双掷开关中的传输线均可以为 25%波长线；所述第一及第二、第三、第五、第六、第七传输线的特征阻抗均可以为 Z0，而所述第四传输线的特征阻抗为; f。

所述第一和第二微波单刀双掷开关中相同的开关器件联动；在主射频功率放大器正常时，所述第一和第二微波单刀双掷开关各自的第一、第三开关器件闭合、第二开关器件断开；或所述第一和第二微波单刀默掷开关各自的第一、第二开关器件闭合、第三开关器件断开；在主射频功率放大器故障时，所述第一和第二微波单刀双掷开关各自的第二、第三开关器件闭合、第一开关器件断开。

所述的微波单刀双掷开关还可以包含 8段传输线和 4个开关器件；所述微波单刀双掷开关的合路端口与第一传输线的第一端、第二传输线的第一端、第四 a传输线及第四 b传输线的第一端互相连接；第四 a传输线的第二端与第六传输线的第一端相接，其相交处与地之间连接笫三开关器件；第四 b传输线的第二端与第七传输线的第一端相接，其相交处与地之间连接第四开关器件；并且第四 a传输线的第二端与第四 b传输线的第二端之间连接一匹配电阻 R; 第一传输线的第二端与第三传输线的第一端连接，并且其相交处与地之间连接第一开关器件；第二传输线的第二端与第五传输线的第一端连接，并且其相交处与地之间连接第二开关器件；第五传输线的第二端与第七传输线的第二端相接，其相交处与第一分路端口相连；第三传输线的第二端与所述第六传输线的第二端相接，其相交处与第二分路端口相连；

当信号从合路端口输入，且第一、第三、第四开关器件闭合，第二开关器件断开时，输入信号通过第二、第五传输线到达第一分路端口；当信号从合路端口输入，且第二、第三、第四开关器件闭合，第一开关器件断开时，输入信号通过第一、第三传输线到达第二分路端口；当信号从合路端口输入，且第一、第二开关器件闭合，第三、第四开关器件断开时，输入信号分为两路，一路通过第四 b、第七传输线到达第一分路端口，另一路通过第四&、第六传输线到达第二分路端口；当信号从第一分路端口输入，第一、第三、第四开关器件闭合，第二开关器件断开时，输入信号通过第五、第二传输线到达合路端口；当信号从第二分路端口输入，第二、第三、第四开关器件闭合，第一开关器件断开时，输入信号通过第三、第一传输线到达合路端口；当两路信号从第一和第二分路端口分別输入，第一、第二开关器件闭合，第三、第四开关器件断开时，一路信号经第六、第四 a传输线到达合路端口，另一路经第七、第四 b传输线到达合路端口。

所述微波单刀双掷开关的传输线均可以为 25%波长线；所述第一及第二、第三、第五、第六、第七传输线的特征阻抗均可以为 Z0，而所述笫四 a及第四 b传输线的特征阻抗为 Z0 ,所述匹配电阻的阻值为 2 Z0。所述第一和第二微波单刀双掷开关中相同的开关器件联动；在主射频功率放大器正常时，所述第一和第二微波单刀双掷开关各自的第一、第三、第四开关器件闭合、第二开关器件断开；或所述第一和第二微波单刀双掷开关各自的第一、第二开关器件闭合、第三、第四开关器件断开；

在主射频功率放大器故障时，所述第一和第二微波单刀默掷开关各自的第二、第三、第四开关器件闭合、第一开关器件断开。

所述的微波单刀双掷开关中的开关器件可以采用 PIN二极管。

为达到上述目的的第二个方面，本发明提供了两种微波单刀双掷开关。本发明提供的第一种微波单刀双掷开关包含：合路端口、第一分路端口、第二分路端口以及传输线和开关器件，其特征在于'：所述的微波单刀双掷开关包含 7段传输线和 3个开关器件；

所述微波单刀双掷开关的合路端口与第四传输线、第一传输线及第二传输线的第一端互相连接；第四传输线的第二端与第六传输线及第七传输线的第一端互相连接，其相交处与地之间连接第三开关器件；第二传输线的第二端与第五传输线的第一端连接，并且其相交处与地之间连接第二开关器件；笫五传输线的第二端与第七传输线的第二端相接，其相交处与第一分路端口相连；第一传输线的第二端与第三传输线的第一端连接，并且其相交处与地之间连接第一开关器件；第三传输线的第二端与所第六传输线的第二端相接，其相交处与第二分路端口相连；

当信号从合路端口输入，且第一开关器件和第三开关器件闭合，第二开关器件断开时，输入信号通过第二、第五传输线到达第一分路端口；当信号从合路端口输入，且第二开关器件和第三开关器件闭合，第一开关器件断开时，输入信号通过第一、第三传输线到达第二分路端口；当信号从合路端口输入，且第一开关器件和第二开关器件闭合，第三开关器件断开时，输入信号通过第四传输线分为两路分别通过第七和第六传输线分别到达第一和第二分路端口；

所述的传输线均可以为 25%波长线；所述第一及第二、第三、第五、第六、第七传输线的特征阻抗均为 Z0, 而所述第四传输线的特征阻抗为本发明提供的第二种微波单刀双掷开关包含：合路端口、第一分路端口、第二分路端口以及传输线和开关器件，其特征在于：所述的吏波单刀双掷开关包含 8段传输线和 4个开关器件；

所述微波单刀双掷开关的合路端口与第一传输线的第一端、第二传输线的第一端、第四 a传输线及第四 b传输线的第一端互相连接；第四 a传输线的第二端与第六传输线的第一端相接，其相交处与地之间连接第三开关器件；第四 b传输线的第二端与第七传输线的第一端相接，其相交处与地之间连接第四开关器件；并且第四 a传输线的第二端与第四 b传输线的第二端之间连接一匹配电阻 R; 第一传输线的第二端与第三传输线的第一端连接，并且其相交处与地之间连接第一开关器件；第二传输线的第二端与第五传输线的第一端连接，并且其相交处与地之间连接第二开关器件；第五传输线的第二端与第七传输线的第二端相接，其 05 001969 相交处与第一分路端口相连；第三传输线的第二端与所述第六传输线的笫二端相接，其相交处与第二分路端口相连；

当信号从合路端口输入，且第一、第三、第四开关器件闭合，第二开关器件断开时，输入信号通过笫二、笫五传输线到达第一分路端口；当信号从合路端口输入，且第二、第三、第四开关器件闭合，第一开关器件断开时，输入信号通过第一、第三传输线到达第二分路端口；当信号从合路端口输入，且第一、第二开关器件闭合，第三、第四开关器件断开时，输入信号分为两路，一路通过第四 b、笫七传输线到达第一分路端口，另一路通过第四&、第六传输线到达第二分路端口；当信号从第一分路端口输入，第一、第三、第四开关器件闭合，第二开关器件断开时，输入信号通过第五、第二传输线到达合路端口；当信号从第二分路端口输入，第二、第三、第四开关器件闭合，第一开关器件断开时，输入信号通过第三、第一传输线到达合路端口；当两路信号从第一和第二分路端口分别输入，第一、第二开关器件闭合，第三、第四开关器件断开时，一路信号经第六、第四 a传输线到达合路端口，另一路经第七、第四 b传输线到达合路端口。

所述的传输线均可以为 25%波长线；所述第一及第二、第三、第五、第六、第七传输线的特征阻抗均为 Z0, 而所述第四 a及第四 b传输线的特征阻抗为所述匹配电阻的阻值为 2 Z0。

为达到上述目的的第三个方面，本发明提供了一种射频功率放大器的 N + 1热备份系统，其包含 N个相同的主射频功率放大器，其特征在于，该系统还包含：一个与所述主射频功率放大器相同的备份射频功率放大器和 2N个相同的微波单刀双掷开关；

其中 N个微波单刀双掷开关分别设置在 N个主射频功率放大器的输入端，另 N个微波单刀双掷开关分别设置在 N个主射频功率放大器的输 05 001969 出端；

每个设置在主射频功率放大器输入端的微波单刀双掷开关的合路端口接收一路输入信号，第一分路端口与该主射频功率放大器输入端相连，第二分路端口都与备份射频功率放大器输入端相连；在与其相连的主射频功率放大器正常时，信号从该单刀双掷开关的合路端口通过第一分路端口发送给主射频功率放大器的输入端口；在该主射频功率放大器故障时，信号从该单刀双掷开关的合路端口通过第二分路端口发送给备份射频功率放大器的输入端；

每个设置在主射频功率放大器输出端的微波单刀双掷开关的合路端口用于输出一路信号，第一分路端口与该主射频功率放大器输出端相连，第二分路端口都与备份射频功率放大器输出端相连；在与其相连的主射频功率放大器正常时，第一分路端口接收主射频功率放大后的信号发送到该单刀双掷开关的合路端口；在该主射频功率放大器故障时，第二分路端口接收备份射频功率放大器放大后的信号发送到该单刀双掷开关的合路端口。

所述的微波单刀双掷开关还可以包含 7段传输线和 3个开关器件；所述微波单刀双掷开关的合路端口与第四传输线、第一传输线及第二传输线的第一端互相连接；第四传输线的第二端与第六传输线及第七传输线的第一端互相连接，其相交处与地之间连接第三开关器件；第二传输线的第二端与第五传输线的第一端连接，并且其相交处与地之间连接第二开关器件；第五传输线的第二端与第七传输线的第二端相接，其相交处与第一分路端口相连；第一传输线的第二端与第三传输线的第一端连接，并且其相交处与地之间连接第一开关器件；第三传输线的第二端与所第六传输线的第二端相接 , 其相交处与第二分路端口相连；

当信号从合路端口输入，且第一开关器件和第三开关器件闭合，第二开关器件断开时，输入信号通过第二、第五传输线到达第一分路端口；当信号从合路端口输入，且第二开关器件和第三开关器件闭合，第一开关器件断开时，输入信号通过第一、第三传输线到达第二分路端口；当信号从合路端口输入，且第一开关器件和笫二开关器件闭合，第三开关器件断开时，输入信号通过第四传输线分为两路分别通过第七和第六传输线分别到达第一和第二分路端口；

当信号从第一分路端口输入，第一开关器件和第三开关器件闭合，第二开关器件断开时，输入信号通过第五、第二传输线到达合路端口；当信号从第二分路端口输入，第二开关器件和第三开关器件闭合，第一开关器件断开时，输入信号通过第三、第一传输线到达合路端口；当两路信号从第一和第二分路端口分别输入，第一开关器件和第二开关器件闭合、第三开关器件断开时，两路信号分别经第七、第六传输线在笫七、第六传输线相交处合路后，经第四传输线到达合路端口。

所述的微波单刀双掷开关中的传输线均可以为 25%波长线；所述第一及第二、第三、第五、第六、第七传输线的特征阻抗均为 Z0, 而所述第四传输线的特征阻抗为 "。

器

相同的开关器件联动；

在一个主射频功率放大器正常时，设置在该主射频功率放大器输入端和输出端的微波单刀双掷开关各自的第一、第三开关器件闭合、第二开关器件断开；或设置在该主射频功率放大器输入端和输出端的微波单刀双掷开关各自的第一、第二开关器件闭合、第三开关器件断开；

在一个主射频功率放大器故障时，设置在该主射频功率放大器输入端和输出端的微波单刀双掷开关各自的第二、第三开关器件闭合、第一开关器件断开。 01969 所述的微波单刀双掷开关还可以包含 8段传输线和 4个开关器件；所述微波单刀双掷开关的合路端口与第一传输线的第一端、第二传输线的第一端、第四 a传输线及第四 b传输线的第一端互相连接；第四 a传输线的第二端与第六传输线的第一端相接，其相交处与地之间连接第三开关器件；第四 b传输线的第二端与第七传输线的第一端相接，其相交处与地之间连接第四开关器件；并且第四 a传输线的第二端与第四 b传输线的第二端之间连接一匹配电阻 R; 第一传输线的第二端与第三传输线的第一端连接，并且其相交处与地之间连接第一开关器件；第二传输线的第二端与第五传输线的第一端连接，并且其相交处与地之间连接第二开关器件；第五传输线的第二端与第七传输线的第二端相接，其相交处与第一分路端口相连；第三传输线的第二端与所述第六传输线的第二端相接，其相交处与第二分路端口相连；

当信号从合路端口输入，且第一、第三、第四开关器件闭合，第二开关器件断开时，输入信号通过第二、第五传输线到达第一分路端口；当信号从合路端口输入，且第二、第三、第四开关器件闭合，第一开关器件断开时，输入信号通过第一、第三传输线到达第二分路端口；当信号从合路端口输入，且第一、第二开关器件闭合，第三、第四开关器件断开时，输入信号分为两路，一路通过第四 b、第七传输线到达第一分路端口，另一路通过第四&、第六传输线到达第二分路端口；当信号从第一分路端口输入，第一、第三、第四开关器件闭合，第二开关器件断开时，输入信号通过第五、第二传输线到达合路端口；当信号从第二分路端口输入，第二、第三、第四开关器件闭合，第一开关器件断开时，输入信号通过第三、第一传输线到达合路端口；当两路信号从第一和第二分路端口分别输入，第一、第二开关器件闭合，第三、第四开关器件断开时，一路信号经第六、第四 a传输线到达合路端口，另一路经第七、第四 b传输线到达合路端口。

所述微波单刀双掷开关的传输线均可以为 25%波长线；所述第一及第二、第三、第五、第六、第七传输线的特征阻抗均为 Z0, 而所述第四 a及第四 b传输线的特征阻抗为 ^ΖΟ, 所述匹配电阻的阻值为 2 Z0。

所述各个主射频功率放大器输入端和输出端的微波单刀双掷开关中相同的开关器件联动；

在一主射频功率放大器正常时，设置在该主射频功率放大器输入端和输出端微波单刀双掷开关各自的第一、第三、第四开关器件闭合、第二开关器件断开；或设置在该主射频功率放大器输入端和输出端的微波单刀双掷开关各自的第一、第二开关器件闭合、第三、第四开关器件断开；

在一主射频功率放大器故障时，设置在该主射频功率放大器输入端和输出端的微波单刀双掷开关各自的第二、第三、第四开关器件闭合、第一开关器件断开。

为达到上述目的的第四个方面，本发明提供了一种射频功率放大器的 1 + 1热备份方法，采用上述的 1 + 1热备份系统，该方法包括以下步骤：

A、在主射频功率放大器正常时，通过设置第一、第二单刀双掷开关的状态，使输入信号从第一单刀双掷开关的合路端口通过第一分路端口发送给主射频功率放大器的输入端口，主射频功率放大器对信号放大后通过第二单刀双掷开关的第一分路端口发送给第二单刀双掷开关的合路端口输出；

B、在主射频功率放大器故障时，通过设置第一、第二单刀双掷开关的状态，使输入信号从第一单刀双掷开关的合路端口通过第二分路端口发送给备份射频功率放大器的输入端口 , 备份射频功率放大器对信号放大后通过第二单刀双掷开关的第二分路端口发送给第二单刀双掷开关的合路端口输出。

所述的微波单刀双掷开关还可以包含 7段传输线和 3个开关器件；所述步驟 A中，设置第一、第二微波单刀双掷开关各自的第一开关器件和第三开关器件闭合，第二开关器件断开；输入信号从第一微波单刀双掷开关的合路端口输入，通过第二、第五传输线到达第一分路端口发送给主射频功率放大器，经主射频功率放大器放大后输入到第二微波单刀双掷开关的第一分路端口，再经第二微波单刀双掷开关的第五、第二传输线经第二微波单刀双掷开关的合路端口输出；

或者步骤 A中，设置第一、第二微波单刀双掷开关各自的第一开关器件和第二开关器件闭合，第三开关器件断开；输入信号从第一微波单刀双掷开关的合路端口输入，经第四传输线后分为两路，分别通过第七、第六传输线到达第一、第二分路端口，再分别发送给主、备用.射频功率放大器，经主、备用射频功率放大器放大后，输入到第二微波单刀双掷开关的第一、第二分路端口，再经第二微波单刀双掷开关的第七、第六传输线，合路后经第四传输线，到第二微波单刀双掷开关的合路端口输出；

所述步骤 B中，设置第一、第二微波单刀双掷开关各自的第二开关器件和第三开关器件闭合，第一开关器件断开；输入信号从第一微波单刀双掷开关的合路端口输入，通过第一、第三传输线到达第二分路端口，再发送给备份射频功率放大器，经备份射频功率放大器放大后，输入到第二微波单刀双掷开关的第二分路端口，再经第二微波单刀双掷开关的第三、第一传输线经第二微波单刀双掷开关的合路端口输出。

所述的微波单刀双掷开关还可以包含 8段传输线和 4个开关器件；所述步骤 A中，设置第一和第二微波单刀双掷开关各自的第一、第三、第四开关器件闭合、第二开关器件断开；输入信号从第一微波单刀双掷开关的合路端口输入，通过第二、第五传输线到达第一分路端口发送给主射频功率放大器，经主射频功率放大器放大后输入到第二微波单刀双掷开关的第一分路端口，再经第二微波单刀双掷开关的第五、第二传输线经第二微波单刀双掷开关的合路端口输出；

或所述步骤 A中，设置第一和第二微波单刀双掷开关各自的第一、第二开关器件闭合、第三、第四开关器件断开；输入信号从第一微波单刀双掷开关的合路端口输入，分为两路后，第一路经第四 b、第七传输线到第一分路端口，发送给主射频功率放大器，另一路经第四 a、第六传输线到第二分路端口, 发送给备份射频功率放大器, 主射频功率放大器和备射频功率放大器分别将信号放大后，经第二微波单刀双掷开关的第一、第二分路端口、第七、第四 b、第六、第四 a传输线合并后到第二微波单刀双掷开关的合路端口输出；

所述步骤 B中，设置所述第一和第二微波单刀双掷开关各自的第二、第三、第四开关器件闭合、第一开关器件断开；输入信号从第一微波单刀双掷开关的合路端口输入，通过第一、第三传输线到达第二分路端口发送给备份射频功率放大器，经备份射频功率放大器放大后输入到第二微波单刀双掷开关的第二分路端口，再经第二微波单刀双掷开关的第三、第一传输线经第二微波单刀双掷开关的合路端口输出。

为达到上述目的的第五个方面，本发明提供了一种射频功率放大器的 N + 1热备份方法，采用权利上述的 N + 1热备份系统，该方法包括以下步骤：

A、在所有主射频功率放大器正常时，通过设置各个单刀双掷开关的状态，使输入信号从设置在主射频功率放大器输入端的单刀双掷开关的合路端口通过第一分路端口发送给主射频功率放大器的输入端口，主射频功率放大器对信号放大后，通过设置在主射频功率放大器输出端的单刀双掷开关的第一分路端口发送给第二单刀双掷开关的合路端口输出；

B、在一个主射频功率放大器故障时，通过设置该主射频功率放大器输入端和输出端的单刀双掷开关的状态，使输入信号从输入端的单刀双掷开关的合路端口通过第二分路端口发送给备份射频功率放大器的输入端口，备份射频功率放大器对信号放大后，通过该主射频功率放大器输出端的单刀双掷开关的第二分路端口发送给该单刀双掷开关的合路端口输出。

所述的微波单刀双掷开关还可以包含 Ί段传输线和 3个开关器件；所述步骤 A中，设置射频功率放大器输入端和输出端的微波单刀双掷开关各自的第一开关器件和第三开关器件闭合，第二开关器件断开；输入信号从输入端微波单刀默掷开关的合路端口输入，通过第二、第五传输线到达第一分路端口发送给主射频功率放大器，经主射频功率放大器放大后，输入到输出端的微波单刀双掷开关的第一分路端口，再经输出端的微波单刀双掷开关的第五、第二传输线经该微波单刀双掷开关的合路端口输出；

或者步骤 A中，设置射频功率放大器输入端和输出端的微波单刀双掷开关各自的第一开关器件和第二开关器件闭合，第三开关器件断开；输入信号从输入端的微波单刀双掷开关的合路端口输入，经第四传输线后分为两路，分别通过第七、第六传输线到达第一、第二分路端口，再分别发送给主、备用射频功率放大器，经主、备用射频功率放大器放大后，输入到输出端的微波单刀双掷开关的第一、第二分路端口，再经输出端的微波单刀双掷开关的第七、第六传输线，合路后经第四传输线，到输出端的微波单刀双掷开关的合路端口输出；所述步骤 B中，设置射频功率放大器输入端和输出端的微波单刀双掷开关各自的第二开关器件和第三开关器件闭合，第一开关器件断开；输入信号从输入端的微波单刀双掷开关的合路端口输入，通过第一、第三传输线到达第二分路端口，再发送给备份射频功率放大器，经备份射频功率放大器放大后，输入到输出端微波单刀双掷开关的第二分路端口，再经输出端的微波单刀双掷开关的第三、第一传输线经该微波单刀 ^又掷开关的合路端口输出。

所述的微波单刀双掷开关还可以包含 8段传输线和 4个开关器件；所述步骤 A中，设置射频功率放大器输入端和输出端的微波单刀双掷开关各自的第一、第三、第四开关器件闭合、第二开关器件断开；输入信号从输入端的微波单刀双掷开关的合路端口输入，通过第二、第五传输线到达第一分路端口发送给主射频功率放大器，经主射频功率放大器放大后输入到输出端的 4啟波单刀双掷开关的第一分路端口，再经第二波单刀双掷开关的第五、第二传输线经第二微波单刀双掷开关的合路端口输出；

或所述步骤 A中，设置射频功率放大器输入端和输出端的微波单刀双掷开关各自的第一、第二开关器件闭合、第三、第四开关器件断开；输入信号从输入端的微波单刀双掷开关的合路端口输入，分为两路后，第一路经第四 b、第七传输线到第一分路端口，发送给主射频功率放大器，另一路经第四 a、第六传输线到第二分路端口，发送给备份射频功率放大器，主射频功率放大器和备射频功率放大器分别将信号放大后，经输出端的微波单刀双掷开关的第一、第二分路端口、第七、第四 b、第六、第四 a传输线合并后到该微波单刀双掷开关的合路端口输出；所述步驟 B中，设置射频功率放大器输入端和输出端的微波单刀双掷开关各自的第二、第三、第四开关器件闭合、第一开关器件断开；输入信号从输入端的微波单刀双掷开关的合路端口输入，通过第一、第三传输线到达第二分路端口发送给备份射频功率放大器，经备份射频功率放大器放大后，输入到输出端的微波单刀双掷开关的第二分路端口，再经输出端的微波单刀双掷开关的第三、第一传输线经该微波单刀双掷开关的合路端口输出。

由上述的技术方案可见，本发明在系统中增加备份射频功率放大器，并在射频功率放大器输入端和输出端分别采用微波单刀双掷开关来控制是否采用备份射频功率放大器。由于所述的热备份系统中每路信号都有一个功率放大器，并且系统中还有备份的功率放大器，该备份功率放大器为系统所共有不属于任何一路。这样，当其中一个功率放大器出现故障时，备份的功率放大器在不停电停机的情况下，立即替代出故障的功率放大器工作实现备份功能。由于 N个功率放大器中的任何一个，都只放大一路的信号，所以采用此系统，信号间的隔离度与功率放大器的一致性无关，具有很高的隔离度。同时本发明采用微波单刀双掷开关进行主备切换，对功率放大器等器件的一致性要求不高。因此，本发明的热备份系统和方法具有很高的实际使用价值，更易于在通信设备中推广和采用。

另外，本发明所提供的两种微波单刀双掷开关具有信号切换及功率分配与功率合路功能，拓宽了微波单刀双掷开关的使用环境；由于采用了技术方案所述的非常巧妙和精筒的传输线拓朴结构，电路简单、工艺成熟、成本低、易于实现，并使端口的阻抗匹配特性好，端口无反射信号，因此具有 ί艮强的实用性，能够应用于放大器热备份与互助系统。附图简要说明

图 1 为现有技术的无热备份和互助功能的三扇区功率放大器示意图；

图 2 为现有技术 3dB 电桥耦合器混合矩阵组成的热备份系统示意图；

图 3为终端对地短路的 25%波长传输线示意图；

图 4为现有技术微波单刀双掷开关结构示意图；

图 5为本发明实现射频功率放大器的 1 + 1热备份的第一较佳实施例的系统结构示意图；

图 6为本发明实现射频功率放大器的 1 + 1热备份的第二较佳实施例的系统结构示意图；

图 7为图 6示系统中的微波单刀双掷开关等效为共分器的示意图；图 8为本发明实现射频功率放大器的 1 + 1热备份的第三较佳实施例的结构示意图；

图 9为本发明实现射频功率放大器的 N + 1热备份的第一较佳实施例的系统结构示意图；

图 10为本发明实现射频功率放大器的 N + 1热备份的第二较佳实施例的系统结构示意图；

图 11为本发明实现射频功率放大器的 N + 1热备份的第三较佳实施例的系统结构示意图。实施本发明的方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下参照附图并举具体实施例，对本发明进行详细地说明。

本发明提供了采用微波单刀双掷开关和增加射频功率放大器来实现射频功率放大器的 1 + 1热备份和 N + 1热备份的系统和方法，还提供了两种可以应用于射频功率放大器热备份系统的微波单刀双掷开关。首先举三个较佳实施例对本发明提供的实现射频功率放大器的 1 + 1 热备份的系统和方法，以及本发明提供的两种可以应用于射频功率放大器热备份系统的微波单刀双掷开关进行详细说明。

参见图 5, 图 5为本发明实现射频功率放大器的 1 + 1热备份的第一较佳实施例的系统结构示意图。该系统包含了两个相同的单刀双掷开关：第一单刀双掷开关和第二单刀双掷开关，还包含了 PA1和 PA两个相同的射频功率放大器（以下简称功率放大器），其中 PA1可以为主射频功率放大器、 PA可以为备份为射频功率放大器，当然也可以 PA1为备， PA为主。

其中，第一单刀双掷开关的合路端口为信号接收端，该单刀双掷开关的第一分路端口与 PA1的输入端口相连，该单刀双掷开关的第二分路端口与 PA的输入端相连。第二单刀双掷开关的合路端口为信号输出端，该端口与射频天线 S相连，该单刀双掷开关的第一分路端口与 PA1的输出端口相连，该单刀双掷开关的第二分路端口与 PA的输出端相连。

本实施例中的第一单刀双掷开关和第二单刀双掷开关，都采用了图 4所示的现有技术微波单刀双掷开关。第一单刀双掷开关中的开关器件 SW1和第二单刀双掷开关中的开关器件 SW2联动；第一单刀双掷开关中的开关器件 SW3和第二单刀双掷开关中的开关器件 SW4联动。

假设 PA1为主功率放大器， PA为备份功率放大器，正常工作时， SW3和 SW4闭合， SW1和 SW2断开。信号从第一单刀双掷开关的合路端口输入，经传输线 A到 PA1放大后，经传输线 B输出给射频天线 S。 PA1故障时，第一单刀双掷开关和第二单刀双掷开关进行切换，将 SW3 和 SW4断开， SW1和 SW2闭合。信号从第一单刀双掷开关的合路端口输入，经传输线 C、 E、 X到 PA放大后, 经传输线 Y、 F、 D输出给射频天线 S。这样就实现了射频功率放大器的 1 + 1热备份。实际上，本系统还应存在第三种工作状态： SW1、 SW2、 SW3、 SW4 都断开，但由于本实施例采用的单刀双掷开关本身的缺点，这种状态下各个端口的回波损耗过大，功率分配与合路功能较差，不能用来实现互助。因此，实际应用中不推荐使用本实施例的实现方案，推荐使用第二较佳实施例或第三较佳实施例的实现方案。

参见图 6，图 6为本发明实现射频功率放大器的 1 + 1热备份的第二较佳实施例的系统结构示意图。该系统包含了两个相同的单刀双掷开关：第一单刀双掷开关和第二单刀双掷开关，还包含了射频功率放大器 PA1和射频功率放大器 PA两个相同的射频功率放大器，其中 PA1可以为主射频功率放大器、 PA可以为备份为射频功率放大器。

本实施例中的第一微波单刀双掷开关包含：合路端口、第一分路端口和第二分路端口三个端口， A、 B、 C、 D、 E、 F和 G七段传输线，以及 SW1、 SW2、 SW3 三个开关器件。其中，七段传输线的长度均为 25%波长传输线，互相连接，构成一个 "日" 字型，并且每段传输线都能与某个开关器件一起构成微波开关。

具体来说，第一微波单刀双掷开关的合路端口与第四传输线 D、第一传输线 A及第二传输线 B的第一端互相连接；第四传输线 D的第二端与第六传输线 F及第七传输线 G的第一端互相连接，其相交处与地之间连接第三开关器件 SW3; 第二传输线 B的第二端与第五传输线 E的第一端连接，并且其相交处与地之间连接第二开关器件 SW2; 第五传输线 E的第二端与所述第七传输线 G的第二端相接，其相交处与第一分路端口相连。第一传输线 A的第二端与第三传输线 C的第一端连接，并且其相交处与地之间连接第一开关器件 SW1 ;第三传输线 C的第二端与所述第六传输线 F的第二端相接，其相交处与第二分路端口相连。

上述结构中，传输线 A、 B、 C, E、 F、 G的特征阻抗为 Z0, 而传输线 D的特征阻抗为^。

当从合路端口输入一微波信号时，上述结构的微波单刀双掷开关的工作状态及实现信号切换及分路功能如下：

状态一：设置 SW1 闭合、 SW2断开、 SW3闭合，由于 SW1 闭合短路到地，合路端口的微波信号不会从传输线 A通过，同样，由于 SW3 闭合，微波信号也不会从传输线 D通过，所以微波信号只能从传输线 B、 E通过；又由于 SW3闭合，传输线 E上的信号不能从传输线 G通过，而只能到达第一分路端口。也就是说，合路端口和第一分路端口是直通的，而与第一分路端口是隔离的，即输入的微波信号可以通过第一分路端口输出。

状态二：设置 SW1断开、 SW2闭合、 SW3闭合，由于 SW2闭合短路到地，合路端口的微波信号不会从传输线 B通过，同样，由于 SW3 闭合，微波信号也不会从传输线 D通过，所以微波信号只能从传输线 A、 C通过；又由于 SW3闭合，传输线 C上的信号不能从传输线 F通过，而只能到达第二分路端口。也就是说，合路端口和第二分路端口是直通的，而与第一分路端口是隔离的，即输入的微波信号可以通过第二分路端口输出。

由状态一和状态二的分析可见，该结构的微波单刀双掷开关可以实现信号切换功能。

状态三：设置 SW1闭合、 SW2闭合、 SW3断开，此时，由于 SW1 闭合，端口一的微波信号不能从传输线 A通过，由于 SW2闭合，分路端口二的微波信号也不能从传输线 B通过，所以，只能从传输线 D通过。微波信号到达传输线 F、 G相交处之后，分成等功率的两路信号，一路信号经过传输线 F, 由于 SW1是闭合的，信号不能通过传输线 C, 所以只能到达第二分路端口；同样，另一路信号经过传输线 G到第一分路端口。在这种状态下，整个电路等效如图 7, 图 7为图 6示系统中的微波单刀双掷开关等效为功分器的示意图。合路路口的输入信号等功率地分成两路信号，分别到达第一分路端口和第二分路端口，也就是具有功率分配功能。

在如图 7所示的状态三时，与现有技术图 2所示的 "三岔口" A点不同，传输线 D的两端位置，虽然都是阻抗不连续，但是由于传输线 D满足下列条件：传输线 D上端的输入阻抗是 Z0，传输线 D下端相当于两段特征阻抗为 Z0的传输线 F、 G并联，所以其输入阻抗是 Z0/2; 传输线的 D特征阻抗是，传输线 D的长度是 25%波长；所以传输线 D是一个标准的阻抗变换器，在中心频率点处，无反射信号，而在接近中心频率点处，反射信号也可忽略，从而具有实用价值。

上述结构的微波单刀双掷开关，如果微波信号仅从第一分路端口或仅从第二分路端口输入，分析过程与上面相同，相当于常规的单刀双掷开关。如果第一分路端口和第二分路端口输入等幅等相位的微波信号，且 SWK SW2闭合， SW3断开时, 这个微波单刀双掷开关就具有功率合路功能。图 6中的第二单刀双掷开关就是这种应用情况。

图 6 中第二微波单刀双掷开关与第一微波单刀双掷开关的结构相同，只是传输线和开关器件的编号不同。对于第二单刀双掷开关，如果信号仅从第一分路端口输入， SW6、 SW4 闭合， SW5 断开，信号经传输线 L、 I到合路端口输出给射频天线 S; 如果信号仅从第二分路端口输入， SW5、 SW6闭合， SW4断开，信号经传输线 J、 H到合路端口输出给射频天线 S; 如果等幅等相位的两路信号分别从第一分路端口和第二分路端口输入， SW4、 SW5 闭合， SW6 断开，两路信号分别经传输线 M、 N, 在 M和 N相交处合路后，经传输线 K到合路端口输出给射频天线8。

本发明所述的微波单刀双掷开关的拓朴结构很巧妙,每段传输线 A、 B、 C、 D、 E、 F、 G都能与某个开关器件一起构成微波开关，例如第六传输线 F与第三开关 SW3构成微波开关，传输线 D和 G也与 SW3构成微波开关，由此可见，仅用三个开关器件就实现了七个微波开关的功能，电路结构筒单；并且，各传输线可以采用 PCB上的微带线或带状线实现，这已是很成熟 PCB制造工艺；各开关器件可采用微波 PIN二极管，但不限于微波 PIN二极管， PIN二极管也是很成熟的器件，易于采购，所以，本发明方案实现起来没有任何困难，而且成本很低。

图 6所示系统中第一单刀双掷开关的 SW1和第二单刀双掷开关的 SW4联动、第一单刀双掷开关的 S W2和第二单刀双掷开关的 S W5联动、第一单刀双掷开关的 SW3和第二单刀双掷开关的 SW6联动，实现射频功率放大器的热备份和互助。

具体来说，图 6所示系统具有三种状态：

第一种状态是 SW1、 SW3、 SW4、 SW6闭合， SW2、 SW5断开时，根据前述具有功率分配与合路功能的微波单刀双掷开关的原理，输入信号从第一单刀双掷开关的合路端口进入到传输线 B、 E, 到第一单刀双掷开关的第一分路端口，再经功率放大器 PA1放大后，到第二单刀双掷开关的第一分路端口，再经传输线 L、 I到射频天线 S。备份功率放大器 PA没有输入信号，当然也没有输出信号。所以功率放大器 PA不起作用。

第二种状态 SW2、 SW3、 SW5、 SW6闭合， SW1、 SW4断开时，输入信号从第一单刀双掷开关的合路端口进入到传输线 A、 C, 到第一单刀双掷开关的第二分路端口，再经备份功率放大器 PA放大后，到第二单刀双掷开关的第二分路端口，再经传输线 J、 H到天馈 S。此时，功率放大器 PA1不起作用。

第三种状态 SW1、 SW2、 SW4、 SW5闭合， SW3、 SW6断开时，输入信号从第一单刀双掷开关的合路端口进入到传输线 D, 再分配成等幅度、同相位的两路信号，一路信号经传输线 G到第一单刀双掷开关的第一分路端口，再经功率放大器 PA放大，到第二单刀双掷开关的第一分路端口，到传输线] VI。另一路信号经传输线 F到第一单刀双掷开关的第二分路端口，再经功率放大器 PA1放大，到第二单刀双掷开关的第二分路端口，到传输线^^。如果功率放大器增益和相位一致性较好，则传输线 M、 N上的信号幅度和相位一致，这两路信号合路，经传输线 K到射频天线 So

上述三种状态，如果把第一种状态（PA1 工作， PA不起作用）当做功率放大器的正常状态，则第二种状态（PA工作， PA1 不起作用）相当于热备份，第三种状态（PA1、 PA同时工作）相当于互助，而功率放大器 PA是功率放大器 PA1的备份。

参见图 8, 图 8为本发明实现射频功率放大器的 1 + 1热备份的第三较佳实施例的结构示意图。该系统包含了两个相同的单刀双掷开关：第一单刀双掷开关和第二单刀双掷开关，还包含了 PA1和 PA两个相同的射频功率放大器，其中 PA1可以为主射频功率放大器、 PA可以为备份为射频功率放大器。

其中，第一单刀双掷开关的合路端口为信号接收端，该单刀双掷开关的第一分路端口与 PA1的输入端口相连，该单刀双掷开关的第二分路端口与 PA的输入端相连。第二单刀双掷开关的合路端口为信号输出端， 69 该端口与射频天线 S相连，该单刀双掷开关的第一分路端口与 PA1的输出端口相连，该单刀双掷开关的第二分路端口与 PA的输出端相连。

本实施例是在图 6所示实施例的基础上，对采用的微波单刀双掷开关进行了改进。

如图 8所示，本实施例中的第一微波单刀双掷开关包含：合路端口、第一分路端口、第二分路端口， A、 B、 C、 Dl、 D2、 E、 F和 G八段传输线及 SW1、 SW2、 SW3和 SW4四个开关器件，及一匹配电阻 R; 所述八段传输线及匹配电阻 R互相连接，构成一个近似 "目"字型。

具体来说，第一微波单刀双掷开关的合路端口与第一传输线 A的第一端、第二传输线 B的第一端、第四 a传输线 D1及第四 b传输线 D2 的第一端互相连接；第四 a传输线 D1的第二端与第六传输线 F的第一端相接，其相交处与地之间连接第三开关器件 SW3; 第四 b传输线 D2 的第二端与第七传输线 G的第一端相接，其相交处与地之间连接第四开关器件 SW4; 并且第四 a传输线 D1的第二端与第四 b传输线 D2的第二端之间连接一匹配电阻 R;第一传输线 A的第二端与第三传输线 C的第一端连接，并且其相交处与地之间连接第一开关器件 SW1 ; 第二传输线 B的第二端与第五传输线 E的第一端连接，并且其相交处与地之间连接第二开关器件 SW2; 第五传输线 E的第二端与所述第七传输线 G的第二端相接，其相交处与第一分路端口相连；第三传输线 C的第二端与所述第六传输线 F的第二端相接，其相交处与第二分路端口相连。

该结构的微波单刀双掷开关，所述八段传输线的长度均为 25%波长传输线，传输线 A、 B、 C、 E、 F、 G的特征阻抗为 Z0, 传输线 Dl及 D2的特征阻抗为 ZO, 而匹配电阻的阻值等于 2Z0。传输线 Dl、 D2和电阻 R构成一个标准的威尔金森等功率功分器，匹配电阻可以起到隔离作用，有助于改善端口的匹配特性。本实施例的微波单刀双掷开关也有三种状态：

状态一：

设置第一、第三、第四开关器件闭合，第二开关器件断开，当信号从合路端口输入，时，输入信号通过第二、第五传输线到达第一分路端口；

状态二：

设置第二、第三、第四开关器件闭合，第一开关器件断开，当信号从合路端口输入时，输入信号通过第一、第三传输线到达第二分路端口；状态三：

设置第一、第二开关器件闭合，第三、第四开关器件断开，当信号从合路端口输入时，输入信号分为两路，一路通过第四 b、第七传输线到达第一分路端口，另一路通过第四&、第六传输线到达第二分路端口。

本实施例中的微波单刀双掷开关，如果信号仅从第一分路端口输入，第一、第三、第四开关器件闭合，第二开关器件断开时，输入信号通过第五、第二传输线到达合路端口；如果信号仅从第二分路端口输入，第二、第三、第四开关器件闭合，第一开关器件断开时，输入信号通过第三、第一传输线到达合路端口；如果有两路信号从第一和第二分路端口分别输入，第一、第二开关器件闭合，第三、第四开关器件断开时，一路信号经第六、第四 a传输线到达合路端口，另一路经第七、第四 b 传输线到达合路端口。

图 8 中第二微波单刀双掷开关与第一微波单刀双掷开关的结构相同，只是传输线和开关器件的编号不同。本实施例中通过所述第一和第二微波单刀双掷开关中相同的开关器件联动来实现主备切换。

在主射频功率放大器正常时，所述第一和第二微波单刀双掷开^：各自的第一、第三、第四开关器件闭合、第二开关器件断开；或所述第一和第二微波单刀双掷开关各自的第一、第二开关器件闭合、第三、第四开关器件断开；

在主射频功率放大器故障时，所述第一和第二微波单刀双掷开关各自的第二、第三、第四开关器件闭合、第一开关器件断开。

也就是说，对于本实施例中的第一微波单刀双掷开关和第二微波单刀双掷开关，无论是从合路端口输入一微波信号，还是从第一分路端口或 /和从第二分路端口输入微波信号时，本实施例中的微波单刀双掷开关用于信号切换、信号分配、合路功能时的工作过程、工作状态的分析以及所具有的功能，都与图 6所示实施例中的微波单刀双掷开关相同，不同之处，在应用过程中 SW3和 SW4视为一个联动开关，同时闭合或同时断开，其切换功能与图 6中的 SW3或 SW6等效。因此，本实施例中备份系统的工作原理与也图 6所示实施例相同，这里不再重复。

本实施例中的微波单刀双掷开关与图 6所示实施例中的微波单刀双掷开关一样，同时具有信号切换、功率分配与合路功能；虽然相比之下，第二种结构较第一种结构增加了一段传输线和一个匹配电阻，但同样是每段传输线 A、 B、 C、 Dl、 D2、 E、 F、 G都能与某个开关器件一起构成基本的微波开关，各传输线同样可以采用 PCB上的微带线或带状线实现，各开关器件可采用微波 PIN二极管，因此，仍具有电路简单，工艺成熟、成本 <、实用性强的优点。

在图 6、图 8所示的射频功率放大器的 1+1热备份系统中，每个扇区都有属于自己单独使用的备份功率放大器 PA,正常情况下两个功率放大器 PA1和 PA同时工作于互助状态，当其中任意一个失效时，通过开关切换，失效的功率放大器退出工作，另一个功率放大器则仍然在工作，只是输出功率下降 3dB。此装置可单独应用于任意一个扇区，如果每个扇区（例如：三个扇区）都采用图 6或图 8的方案，由于各扇区都是独立的，扇区之间是互相绝缘的，因此，则根本不存在扇区隔离度问题。参照射频功率放大器 1 + 1 热备份的工作原理，可以实现射频功率放大器 N + 1热备份。下面，就再举三个实现射频功率放大器 3 + 1热备份的较佳实施例，对本发明提供的实现射频功率放大器的 N + 1热备份的系统和方法进行详细说明。

参见图 9, 图 9为本发明实现射频功率放大器的 N + 1热备份的第一较佳实施例的系统结构示意图。本实施例是参照图 5所示实施例的工作原理来实现三扇区的射频功率放大器的 3 + 1热备份。

图 9 所示系统中包含了第一〜第六共六个相同的单刀双掷开关， PAK PA2、 PA3、和 PA四个相同的射频功率放大器。其中的六个单刀双掷开关与图 5所示实施例的单刀双掷开关相同； PA1 ~ PA3是三个扇区各自的功率放大器， PA为备份功率放大器。

如图 9所示，第一单刀双掷开关的合路端口接收第一扇区的输入信号，该单刀双掷开关的第一分路端口与 PA1的输入端相连，该单刀双掷开关的第二分路端口经过传输线 X与 PA的输入端相连。

第二单刀双掷开关的第一分路端口与 PA1的输出相连，该单刀双掷开关的第二分路端口经过传输线 Y与 PA的输出端相连，该单刀双掷开关的合路端与第一扇区的射频天线 S1相连。

笫三单刀双掷开关的合路端口接收第二扇区的输入信号，该单刀双掷开关的第一分路端口与第一单刀双掷开关的第二分路端口相交，该单刀双掷开关的第二分路端口与 PA2的输入端相连。

第四单刀双掷开关的第一分路端口与第二单刀双掷开关的第二分路端口相交，第四单刀双掷开关的第二分路端口与 PA2的输出端相连，该单刀双掷开关的合路端与第二扇区的射频天线 S2相连。

第五单刀双掷开关的合路端口接收第三扇区的输入信号，该单刀双 2005/001969 掷开关的第一分路端口与第一单刀双掷开关的第二分路端口相交，该单刀又掷开关的第二分路端口与 PA3的输入端相连。

第六单刀双掷开关的第一分路端口与第二单刀双掷开关的第二分路端口相交，第六单刀双掷开关的第二分路端口与 PA3的输出端相连，该单刀双掷开关的合路端与第三扇区的射频天线 S3相连。

图 9所示的整个系统中，通过第一单刀双掷开关与第二单刀双掷开关相应的开关器件联动、第三单刀双掷开关与第四单刀双掷开关相应的开关器件联动、第五单刀双掷开关与第六单刀双掷开关相应的开关器件联动实现热备份和互助，具体有四种状态：

第一种状态是三个扇区的三个功放 PA1、 PA2、 PA3正常工作、备份功放 PA不工作。此时设置 SW3、 SW4、 SW5、 SW6、 SW9、 SW10 闭合， SW1、 SW2、 SW7、 SW8、 SW11 SW12断开，根据上述微波单刀双掷开关的原理，输入信号分别通过第一、第三、第五单刀双掷开关的合路端口进入传输线八、 K、 0到第一、第三、第五单刀双掷开关的第一分路端口，经功率放大器 ΡΑ1、 ΡΑ2、 ΡΑ3放大后，分别到第二、第四、第六单刀双掷开关的第二分路端口，再经传输线 B、 L、 P, 分别输出到射频天线 Sl、 S2、 S3。

在输入端方面，第一、第三、第五单刀双掷开关可称为前置微波开关，由于各前置微波开关的 SW3、 SW5 > SW9短路接地，分别经过 1/4 波导波长阻抗变换至 PA输入端为开路，因此功放 PA没有输入信号。在输出端方面，第二、第四、第六单刀双掷开关可称为后置微波开关，由于各后置^：波开关的 SW4、 SW6、 SW10短路接地，分别经过 1/4波导波长阻抗变换至 PA输出端为开路，因此也没有输出信号窜到 PA。

第二种状态是扇区一功放 PA1损坏、扇区二、三的 PA2、 PA3正常工作、备份功放 PA顶替 PA1工作。此时设置 SW1、 SW2 SW5、 SW6、 SW9、 SW10闭合， SW3、 SW4、 SW7, SW8、 SW11、 SW12断开，第一扇区的输入信号通过第一单刀双掷开关的合路端口进入传输线( 、 E到第一单刀双掷开关的第二分路端口，再经传输线 X到备份功率放大器 PA放大后，到第二单刀双掷开关的第二分路端口，再经传输线？、 D到第二单刀双掷开关的合路端口，输出到第一扇区的射频天线 Sl。在输入端，由于第一单刀双掷开关的 SW1短路接地，经过 1/4波导波长阻抗变换至输入端为开路，因此输入信号不会从传输线 A通过，功放 PA1没有输入信号。在输出端，由于第二单刀双掷开关的 SW2短路接地，经过 1/4波导波长阻抗变换至输出端为开路，因此经 PA放大的信号经传输线 F、 B直接输出，而不会经传输线 B流入 PA1。

第三种状态是扇区二的功放 PA2损坏、扇区一、三的 PA1、 PA3正常工作、备份功放 PA顶替 PA2工作。此时设置 SW3、 SW4、 SW7、 SW8、 SW9、 SW10闭合, SW1、 SW2、 SW5、 SW6、 SW11、 SW12断开，其工作原理与第二种状态完全相同。

第四种状态是是扇区三的功放 PA3损坏、扇区一、二的 PA1、 PA2 正常工作、备份功放 PA顶替 PA3工作。此时设置 SW3、 SW4、 SW5、 SW6、 SW11、 SW12闭合， SW1、 SW2、 SW7、 SW8、 SW9、 SW10断开，其工作原理与第二种状态完全相同。

以上所述，如果把第一种状态当做功率放大器的正常状态，则第二种、第三种、第四种状态相当于热备份。功率放大器 PA是功率放大器 PA1、 PA2、 PA3 的备份，不属于任何扇区，当其中一个扇区的功率放大器出现故障时，切换该扇区的微波单刀双掷开关，使备份的功率放大器 PA在不停电停机的情况下，立即替代出现故障的功率放大器工作，实现了热备份。更为重要的是，四个功率放大器 PA1、 PA2、 PA3、 PA 中的任何一个在工作时，都只放大一个扇区的信号，所以采用此系统，扇区间的隔离度指标可以做得很高。

参见图 10, 图 10为本发明实现射频功率放大器的 N + 1热备份的第二较佳实施例的系统结构示意图。本实施例是参照图 6所示实施例的工作原理来实现三扇区的射频功率放大器的 3 + 1热备份。

图 10所示系统中包含了第一~第六共六个相同的单刀双掷开关， PA1、 PA2、 PA3、和 PA四个相同的射频功率放大器。其中的六个单刀双掷开关与图 6所示实施例的单刀双掷开关相同； PA1 PA3是三个扇区各自的功率放大器， PA为备份功率放大器。

如图 10 所示，第一单刀双掷开关的合路端口接收第一扇区的输入信号，该单刀双掷开关的第一分路端口与 PA1的输入端相连，该单刀双掷开关的第二分路端口与 PA的输入端相连。

第二单刀掷开关的第一分路端口与 PA1的输出相连，该单刀双掷开关的第二分路端口与 PA的输出端相连，该单刀双掷开关的合路端与第一扇区的射频天线 S1相连。

第三单刀双掷开关的合路端口接收第二扇区的输入信号，该单刀双掷开关的第一分路端口与 PA2的输入端相连，该单刀双掷开关的第二分路端口与 PA的输入端相连。

第四单刀双掷开关的第一分路端口与 PA2的输出端相连，该单刀双掷开关的第二分路端口与 PA的输出端相连，该单刀双掷开关的合路端口与第二扇区的射频天线 S2相连。

第五单刀双掷开关的合路端口接收第三扇区的输入信号，该单刀双掷开关的第一分路端口与 PA3的输入端相连，该单刀双掷开关的第二分路端口与 PA的输入端相连。

第六单刀双掷开关的第一分路端口与 PA3的输出端相连，该单刀双掷开关的第二分路端口与 PA的输出端相连，该单刀双掷开关的合路端与第三扇区的射频天线 S3相连。

本实施例系统中，通过第一单刀双掷开关与第二单刀双掷开关相应的开关器件联动、第三单刀双掷开关与第四单刀双掷开关相应的开关器件联动、第五单刀双掷开关与第六单刀双掷开关相应的开关器件联动实现热备份和互助，具体有三种工作状态，如下：

第一种状态， PA1、 PA2、 PA3都正常工作，备份功率放大器 PA不工作或处于待机状态；

第二种状态，当 PA1、 PA2、 PA3中的任何一个有故障时，切换开关，使有故障的功率放大器不工作，备份功率放大器 PA再切换上去，顶替有故障的功率放大器，这就是备份状态。例如：第一扇区的放大器 PA1发生故障时，将第一扇区的微波开关切换成 SW11、 SW13、 SW14、 SW16闭合， SW12、 SW15断开的状态，备份功率放大器 PA顶替 PA1 正常工作。

第三种状态， PA1、 PA2、 PA3都正常工作，备份功率放大器 PA可与其中任何一个功率放大器并行工作，以增加此扇区的输出功率，这就是互助状态。例如：第一扇区和第三扇区保持第一种状态，第二扃区的微波开关设置在 SW21 、 SW22 、 SW24、 SW25闭合， SW23和 SW26 断开的状态， PA2与 PA同时工作。

从上述分析中可以看出，本实施例的射频功率放大器的 N+1热备份与互助系统，每个扇区都有一个功率放大器，系统中还有一个备份的功率放大器，不属于任何扇区，当其中一个功率放大器出现故障时，备份的功率放大器在不停电停机的情况下，立即替代出现故障的功率放大器工作，实现了热备份。同时在正常情况下，此备份的功率放大器也可用于任意一个扇区，理论上可使此扇区的输出功率增大 3dB。更为重要的是，四个功率放大器中的任何一个，都只放大一个扇区的信号，所以采用此系统，扇区间的隔离度与功率放大器的一致性无关，在正常情况下，扇区间隔离度可做到 30dB, 这个特点是现有技术 3dB电桥耦合器混合矩阵方案远不能比拟的。并且，由于功率放大器的一致性不影响扇区隔离度，仅对互助情况下的合成功率增益有影响，因此，功率放大器虽然也挑选配对，但配对要求很宽松，使器件的互换性好，与 3dB电桥耦合器矩阵方案相比，这也是很大的优点。

参见图 11 ,图 11为本发明实现射频功率放大器的 N + 1热备份的第三较佳实施例的系统结构示意图。本实施例是参照图 8所示实施例的工作原理来实现三扇区的射频功率放大器的 3 + 1热备份。

本实施例的连接方式、工作状态及工作过程都与图 10 所示实施例系统相同，只是单刀双掷开关采用了图 8所示的单刀双掷开关。由于系统采用的具有功率分配与合路功能的微波单刀双掷开关的分路端口之间连接有一匹配电阻，该匹配电阻可以起到隔离作用，如果功率放大器的输入和输出端口不匹配，其反射信号不会传输到另一个功率放大器的输入和输出端，也就是不影响另一个功率放大器的工作状态，有助于改善放大器输入和输出端口的匹配特性，因此，较之前述第一种射频功率放大器的 N+1热备份与互助系统，处于互助工作方式的两个功率放大器之间的隔离度更加优异。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims

权利要求书

1、一种射频功率放大器的 1 + 1热备份系统，包含一个主射频功率放大器，其特征在于，该系统还包含：一个与所述主射频功率放大器相所述第一微波单刀双掷开关的合路端口为信号接收端，在主射频功率放大器正常时，信号从该单刀双掷开关的合路端口通过第一分路端口发送给主射频功率放大器的输入端口；在主射频功率放大器故障时，信号从该单刀双掷开关的合路端口通过第二分路端口发送给备份射频功率放大器的输入端；

第二单刀双掷开关的合路端口为信号输出端；该单刀汉掷开关的第一分路端口与主射频功率放大器的输出端口相连，在主射频功率放大器正常时，第一分路端口接收主射频功率放大器放大后的信号发送到该单刀双掷开关的合路端口；该单刀双掷开关的第二分路端口与备份射频功率放大器的输出端相连，在主射频功率放大器故障时，第二分路端口接收备份射频功率放大器放大后的信号发送到该单刀双掷开关的合路端 π。

2、如权利要求 1所述的热备份系统，其特征在于：所述的微波单刀双掷开关还包含 Ί段传输线和 3个开关器件；

所述微波单刀双掷开关的合路端口与第四传输线、第一传输线及第二传输线的第一端互相连接；第四传输线的第二端与第六传输线及第七传输线的第一端互相连接，其相交处与地之间连接第三开关器件；第二传输线的第二端与第五传输线的第一端连接，并且其相交处与地之间连接第二开关器件；第五传输线的第二端与第七传输线的第二端相接，其相交处与第一分路端口相连；第一传输线的第二端与第三传输线的第一端连接，并且其相交处与地之间连接第一开关器件；第三传输线的第二端与所第六传输线的第二端相接，其相交处与第二分路端口相连；

3、如权利要求 2所述的热备份系统，其特征在于：所述的微波单刀双掷开关中的传输线均为 25%波长线；所述第一及第二、第三、第五、第六、第七传输线的特征阻抗均为 Z0, 而所述第四传输线的特征阻抗为

4、如权利要求 3所述的热备份系统，其特征在于：所述第一和第二波单刀默掷开关中相同的开关器件联动；

在主射频功率放大器正常时，所述第一和第二微波单刀双掷开关各自的第一、第三开关器件闭合、第二开关器件断开；或所述第一和第二微波单刀双掷开关各自的第一、第二开关器件闭合、第三开关器件断开；在主射频功率放大器故障时，所述第一和第二微波单刀双掷开关各自的第二、第三开关器件闭合、第一开关器件断开。

5、如权利要求 1所述的热备份系统，其特征在于：所述的微波单刀双掷开关还包含 8段传输线和 4个开关器件；

所述微波单刀双掷开关的合路端口与第一传输线的第一端、第二传输线的第一端、第四 a传输线及第四 b传输线的第一端互相连接；第四 a传输线的第二端与第六传输线的第一端相接，其相交处与地之间连接第三开关器件；第四 b传输线的第二端与第七传输线的第一端相接，其相交处与地之间连接第四开关器件；并且第四 a传输线的第二端与第四 b传输线的第二端之间连接一匹配电阻 R; 第一传输线的第二端与第三传输线的第一端连接，并且其相交处与地之间连接第一开关器件；第二传输线的第二端与第五传输线的第一端连接，并且其相交处与地之间连接第二开关器件；第五传输线的第二端与第七传输线的第二端相接，其相交处与第一分路端口相连；第三传输线的第二端与所述第六传输线的第二端相接，其相交处与第二分路端口相连；

当信号从合路端口输入，且第一、第三、第四开关器件闭合，第二开关器件断开时，输入信号通过第二、第五传输线到达第一分路端口；当信号从合路端口输入，且第二、第三、第四开关器件闭合，第一开关器件断开时，输入信号通过第一、第三传输线到达第二分路端口；当信号从合路端口输入，且第一、第二开关器件闭合，第三、第四开关器件断开时，输入信号分为两路，一路通过第四 b、第七传输线到达第一分路端口，另一路通过第四、第六传输线到达第二分路端口；当信号从第一分路端口输入，第一、第三、第四开关器件闭合，第二开关器件断开时，输入信号通过第五、第二传输线到达合路端口；当信号从第二分路端口输入，第二、第三、第四开关器件闭合，第一开关器件断开时，输入信号通过第三、第一传输线到达合路端口；当两路信号从第一和第二分路端口分别输入，第一、第二开关器件闭合，第三、第四开关器件断开时，一路信号经第六、第四 a传输线到达合路端口，另一路经第七、第四 b传输线到达合路端口。

6、如权利要求 5所述的热备份系统，其特征在于：所述微波单刀双掷开关的传输线均为 25%波长线；所述第一及第二、第三、第五、第六、第七传输线的特征阻抗均为 Z0，而所述第四 a及第四 b传输线的特征阻抗为 IZ0, 所述匹配电阻的阻值为 2 Z0。

7、如权利要求 5所述的热备份系统，其特征在于：所述第一和第二微波单刀双掷开关中相同的开关器件联动；

在主射频功率放大器正常时，所述第一和第二微波单刀双掷开关各自的第一、第三、第四开关器件闭合、第二开关器件断开；或所述第一和第二微波单刀双掷开关各自的第一、第二开关器件闭合、第三、第四开关器件断开；

8、如权利要求 2或 5所述的热备份系统，其特征在于: 所述的微波单刀双掷开关中的开关器件采用 PIN二极管。

9、一种微波单刀双掷开关，包含合路端口、第一分路端口、第二分路端口以及传输线和开关器件，其特征在于：所述的微波单刀双掷开关包含 7段传输线和 3个开关器件；

10、如权利要求 9所述的微波单刀默掷开关，其特征在于：所述的传输线均为 25%波长线；所述第一及第二、第三、第五、第六、第七传输线的特征阻抗均为 Z0, 而所述第四传输线的特征阻抗为。

11、一种微波单刀双掷开关，包含合路端口、第一分路端口、第二分路端口以及传输线和开关器件，其特征在于：所述的微波单刀双掷开关包含 8段传输线和 4个开关器件；

所述微波单刀双掷开关的合路端口与第一传输线的第一端、第二传输线的第一端、第四 a传输线及第四 b传输线的第一端互相连接；第四 a传输线的第二端与第六传输线的第一端相接，其相交处与地之间连接第三开关器件；第四 b传输线的第二端与第七传输线的第一端相接，其相交处与地之间连接第四开关器件；并且第四 a传输线的第二端与第四 b传输线的第二端之间连接一匹配电阻 R; 第一传输线的第二端与第三传输线的第一端连接，并且其相交处与地之间连接第一开关器件；第二传输线的第二端与第五传输线的笫一端连接，并且其相交处与地之间连接第二开关器件；第五传输线的第二端与第七传输线的第二端相接，其相交处与第一分路端口相连；第三传输线的第二端与所述第六传输线的第二端相接，其相交处与第二分路端口相连；

12、如权利要求 11所述的微波单刀双掷开关，其特征在于：所述的传输线均为 25%波长线；所述第一及第二、第三、第五、第六、第七传输线的特征阻抗均为 Z0，而所述第四 a及第四 b传输线的特征阻抗为 /2Z0，所述匹配电阻的阻值为 2 Z0。

13、一种射频功率放大器的 N + 1热备份系统，包含 N个相同的主射频功率放大器，其特征在于，该系统还包含：一个与所述主射频功率放大器相同的备份射频功率放大器和 2N个相同的微波单刀双掷开关；其中 N个微波单刀双掷开关分别设置在 N个主射频功率放大器的输入端，另 N个微波单刀双掷开关分别设置在 N个主射频功率放大器的输出端；

14、如权利要求 13所述的热备份系统，其特征在于，所述的微波单刀双掷开关还包含 7段传输线和 3个开关器件；所述微波单刀双掷开关的合路端口与第四传输线、第一传输线及第二传输线的第一端互相连接；第四传输线的第二端与第六传输线及第七传输线的第一端互相连接，其相交处与地之间连接第三开关器件；第二传输线的第二端与第五传输线的第一端连接，并且其相交处与地之间连接第二开关器件；第五传输线的第二端与第七传输线的第二端相接，其相交处与第一分路端口相连；第一传输线的第二端与第三传输线的第一端连接，并且其相交处与地之间连接第一开关器件；第三传输线的第二端与所第六传输线的第二端相接 , 其相交处与第二分路端口相连；

当信号从第一分路端口输入，第一开关器件和第三开关器件闭合 , 第二开关器件断开时，输入信号通过第五、第二传输线到达合路端口；当信号从第二分路端口输入，第二开关器件和第三开关器件闭合 , 第一开关器件断开时，输入信号通过第三、第一传输线到达合路端口；当两路信号从第一和第二分路端口分别输入，第一开关器件和笫二开关器件闭合、第三开关器件断开时，两路信号分别经第七、第六传输线在第七、第六传输线相交处合路后，经第四传输线到达合路端口。

15、如权利要求 14所述的热备份系统，其特征在于：所述的微波单刀双掷开关中的传输线均为 25%波长线；所述第一及第二、第三、第五、第六、第七传输线的特征阻抗均为 Z0, 而所述第四传输线的特征阻抗为

16、如权利要求 14所述的热备份系统，其特征在于：所述各个主射频功率放大器输入端和输出端的微波单刀双掷开关中相同的开关器件联动；

在一个主射频功率放大器正常时，设置在该主射频功率放大器输入端和输出端的微波单刀双掷开关各自的第一、第三开关器件闭合、第二开关器件断开；或设置在该主射频功率放大器输入端和输出端的微波单刀双掷开关各自的第一、第二开关器件闭合、第三开关器件断开；在一个主射频功率放大器故障时，设置在该主射频功率放大器输入端和输出端的波单刀双掷开关各自的第二、第三开关器件闭合、第一开关器件断开。

17、如权利要求 13所述的热备份系统，其特征在于：所述的微波单刀双掷开关还包含 8段传输线和 4个开关器件；

18、如权利要求 17所述的热备份系统，其特征在于：所述微波单刀双掷开关的传输线均为 25%波长线；所述第一及第二、第三、第五、第六、第七传输线的特征阻抗均为 Z0，而所述第四 a及第四 b传输线的特征阻抗为所述匹配电阻的阻值为 2 Z0。

19、如权利要求 17所述的热备份系统，其特征在于：所述各个主射频功率放大器输入端和输出端的微波单刀双掷开关中相同的开关器件联动； .

在一主射频功率放大器正常时，设置在该主射频功率'放大器输入端和输出端微波单刀双掷开关各自的第一、第三、第四开关器件闭合、第二开关器件断开；或设置在该主射频功率放大器输入端和输出端的微波单刀双掷开关各自的第一、第二开关器件闭合、第三、第四开关器件断开；在一主射频功率放大器故障时，设置在该主射频功率放大器输入端和输出端的微波单刀双掷开关各自的第二、第三、第四开关器件闭合、第一开关器件断开。

20、一种射频功率放大器的 1 + 1热备份实现方法，其特征在于：采用权利要求 1所述的 1 + 1热备份系统，该方法包括以下步骤：

A、在主射频功率放大器正常时，通过设置第一、第二单 '刀双掷开关的状态，使输入信号从第一单刀双掷开关的合路端口通过第一分路端口发送给主射频功率放大器的输入端口，主射频功率放大器对信号放大后通过第二单刀双掷开关的第一分路端口发送给第二单刀双掷开关的合路端口输出；

B、在主射频功率放大器故障时，通过设置第一、第二单刀双掷开关的状态，使输入信号从第一单刀双掷开关的合路端口通过第二分路端口发送给备份射频功率放大器的输入端口，备份射频功率放大器对信号放大后通过第二单刀双掷开关的第二分路端口发送给第二单刀双掷开关的合路端口输出。

21、如权利要求 20所述的热备份实现方法，其特征在于：所述的微波单刀双掷开关还包含 7段传输线和 3个开关器件；

所述步骤 A中，设置第一、第二微波单刀双掷开关各自的第一开关器件和第三开关器件闭合，第二开关器件断开；输入信号从第一微波单刀双掷开关的合路端口输入，通过第二、第五传输线到达第一分路端口发送给主射频功率放大器，经主射频功率放大器放大后输入到第二微波单刀双掷开关的第一分路端口，再经第二微波单刀双掷开关的第五、第二传输线经第二微波单刀双掷开关的合路端口输出；

或者步驟 A中，设置第一、第二微波单刀双掷开关各自的第一开关器件和第二开关器件闭合，第三开关器件断开；输入信号从第一微波单刀双掷开关的合路端口输入，经第四传输线后分为两路，分别通过第七、第六传输线到达第一、第二分路端口，再分别发送给主、备用射频功率放大器，经主、备用射频功率放大器放大后，输入到第二微波单刀双掷开关的第一、第二分路端口，再经第二微波单刀双掷开关的第七、第六传输线，合路后经第四传输线，到第二微波单刀双掷开关的合路端口输出；

所述步骤 B中，设置第一、第二微波单刀汉掷开关各自的第二开关器件和第三开关器件闭合，第一开关器件断开；输入信号从第一微波单刀双掷开关的合路端口输入，通过第一、第三传输线到达第二分路端口，再发送给备份射频功率放大器，经备份射频功率放大器放大后，输入到第二^:波单刀双掷开关的第二分路端口，再经第二微波单刀双掷开关的第三、第一传输线经第二微波单刀双掷开关的合路端口输出。

22、如权利要求 20所述的热备份实现方法，其特征在于：所述的微波单刀双掷开关还包含 8段传输线和 4个开关器件；

所述步骤 A中，设置第一和第二微波单刀双掷开关各自的第一、第三、第四开关器件闭合、第二开关器件断开；输入信号从第一微波单刀双掷开关的合路端口输入，通过第二、第五传输线到达第一分路端口发送给主射频功率放大器，经主射频功率放大器放大后输入到第二微波单刀双掷开关的第一分路端口，再经第二微波单刀双掷开关的第五、第二传输线经第二微波单刀双掷开关的合路端口输出；

或所述步骤 A中，设置第一和第二微波单刀汉掷开关各自的第一、第二开关器件闭合、第三、第四开关器件断开；输入信号从第一微波单刀双掷开关的合路端口输入，分为两路后，第一路经第四 b、第七传输线到第一分路端口，发送给主射频功率放大器，另一路经第四 a、第六传输线到第二分路端口，发送给备份射频功率放大器，主射频功率放大器和备射频功率放大器分别将信号放大后，经第二微波单刀双掷开关的第一、第二分路端口、第七、第四 b、第六、第四 a传输线合并后到第二微波单刀双掷开关的合路端口输出；

23、一种射频功率放大器的 N + 1 热备份实现方法，其特征在于：采用权利要求 13所述的 N + 1热备份系统，该方法包括以下步骤：

24、如权利要求 23所述的热备份实现方法，其特征在于：所述的微波单刀双掷开关还包含 7段传输线和 3个开关器件；所述步骤 A中，设置射频功率放大器输入端和输出端的微波单刀双掷开关各自的第一开关器件和第三开关器件闭合，第二开关器件断开；输入信号从输入端微波单刀双掷开关的合路端口输入，通过第二、第五传输线到达第一命路端口发送给主射频功率放大器，经主射频功率放大器放大后，输入到输出端的微波单刀双掷开关的第一分路端口，再经输出端的微波单刀双掷开关的第五、第二传输线经该微波单刀双掷开关的合路端口输出；

或者步骤 A中，设置射频功率放大器输入端和输出端的微波单刀双掷开关各自的第一开关器件和第二开关器件闭合，第三开关器件断开；输入信号从输入端的微波单刀双掷开关的合路端口输入 , 经第四传输线后分为两路，分別通过第七、第六传输线到达第一、第二分路端口，再分别发送给主、备用射频功率放大器，经主、备用射频功率放大器放大后，输入到输出端的微波单刀双掷开关的第一、第二分路端口，再经输出端的微波单刀双掷开关的第七、第六传输线，合路后经第四传输线，到输出端的微波单刀双掷开关的合路端口输出；

所述步骤 B中，设置射频功率放大器输入端和输出端的微波单刀双掷开关各自的第二开关器件和第三开关器件闭合，第一开关器件断开；输入信号从输入端的微波单刀双掷开关的合路端口输入，通过第一、第三传输线到达第二分路端口，再发送给备份射频功率放大器，经备份射频功率放大器放大后，输入到输出端微波单刀双掷开关的第二分路端口，再经输出端的微波单刀双掷开关的第三、第一传输线经该微波单刀双掷开关的合路端口输出。

25、如权利要求 23所述的热备份实现方法，其特征在于：所述的微波单刀双掷开关还包含 8段传输线和 4个开关器件；

所述步骤 A中，设置射频功率放大器输入端和输出端的微波单刀双掷开关各自的第一、第三、第四开关器件闭合、第二开关器件断开；输入信号从输入端的微波单刀双掷开关的合路端口输入，通过第二、第五传输线到达第一分路端口发送给主射频功率放大器，经主射频功率放大器放大后输入到输出端的微波单刀双掷开关的第一分路端口，再经第二微波单刀双掷开关的第五、第二传输线经第二微波单刀双掷开关的合路端口输出；