[发明专利]一种互易式微波铁氧体开关

说明书

技术领域

本发明涉及一种微波铁氧体开关，尤其涉及一种互易式微波铁氧体开关，属于微波铁氧体器件领域。

背景技术

微波铁氧体器件在微波通讯、雷达、微波能等电子技术领域已获得了广泛的应用。为了实现微波信号的极化方式或通道间的快速切换，微波铁氧体开关具有无可替代的优势。目前常用的微波开关有三类：机械开关、半导体有源开关和铁氧体开关。机械开关的弱点是响应时间长，易磨损，可靠性低。半导体有源开关的弱点是功率容量低。而铁氧体开关的响应时间介于两者之间，但更接近半导体有源开关；功率容量也介于两者之间，但更接近机械开关。

目前微波铁氧体开关分两类：结型开关和差相移开关。由于铁氧体材料的微波性能具有非互易特性，因此这两类开关都是非互易的。非互易意味着，微波信号正反向传输时，开关的通断状态无法共用，即，信号传输方向改变时，开关状态也需要改变；这种特性会导致系统无法同时收发信号；如在雷达中的应用中存在近距离盲区，这在很多情况下是不允许存在的。

发明内容

针对以上问题本发明提供了一种微波信号正向和反向传输时，开关状态无需改变，也可同时收发信号的互易式微波铁氧体开关。

技术方案：为了解决以上问题，本发明提供了一种互易式微波铁氧体开关，其特征在于，包含一个双联铁氧体移相器及级联于其两端的三分贝电桥A和三分贝电桥B；三分贝电桥A的两个端口标记为端口1和端口4；三分贝电桥B的两个标记为端口2和端口3。双联铁氧体移相器包含两路移相器，这两路移相器对通过其中的微波信号所产生的相移量要么相同(记为0状态)，要么相差180°(记为π状态)，即0和π两个状态。

当双联铁氧体移相器为π状态，即两路移相器的相移量相差180°(实际实现时，可有容差，典型值为±5°)时。若微波信号从三分贝电桥A的端口1正向输入(端口4可接匹配负载)，经过三分贝电桥A后，信号被分成幅度相等但相位相差90°的两路，若以上面那一路为参考相位0°，则下面那一路为-90°(实际实现时，可有容差，典型值为±2°)。经过双联铁氧体移相器后，上下两路信号的参考相位分别为0°+0°＝0°和-90°+180°＝90°；这两路信号经过三分贝电桥B后从端口2输出，端口3无信号，即端口1到端口2选通。当信号从端口2反向传输时，经过三分贝电桥B后，仍以上面一路的参考相位为0°，则下面那一路为-90°(实际实现时，可有容差，典型值为±2°)。中间的双联铁氧体移相器仍保持π状态，即两路移相器的相移量相差180°(实际实现时，可有容差，典型值为±5°)。经过双联铁氧体移相器后，上下两路信号的参考相位分别为0°+180°＝180°和-90°+0°＝-90°；这两路信号经过三分贝电桥A后从端口1输出，端口4无信号，同样是端口1到端口2的选通。因此，当双联铁氧体移相器为π状态时，端口1到端口2间的选通具有互易特性。

同理，当中间的双联铁氧体移相器为0状态，即两路移相器的相移量相差0°(实际实现时，可有容差，典型值为±5°)，无论正向还是反向信号，都是端口1到端口3间的选通，具有互易特性。

所述的双联铁氧体移相器可为波导、带状线或微带等形式。

所述的三分贝电桥可为波导、带状线或微带等形式。

有益效果：1.本发明一旦四个端口中的两个选通后，无需转换铁氧体移相器的磁化状态，即可实现微波信号在选通端口间的正向和反向传输，具有互易特性。互易特性意味着：本发明应用于微波系统时，开关可以同时传输收/发信号而无须切换开关状态；特别是在雷达中的应用，就不会因此而产生近距离盲区，可改善雷达的性能。这也是本发明与铁氧体结型开关和差相移开关的本质区别。2.本发明在需要切换开关状态时，其开关速度可达微秒量级，远比机械开关快，而且不会产生机械磨损；应用于微波系统时，可提高系统的开关速度和可靠性。

附图说明

图1为本发明一种互易式微波铁氧体开关原理图。

图2为本发明一种互易式微波铁氧体开关，在X波段用波导形式实现的一个实例。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作进一步详细说明。

如图1、2所示，本发明提供了一种互易式微波铁氧体开关，包括一个双联铁氧体移相器及级联于其两端的三分贝电桥A和三分贝电桥B；三分贝电桥A的两个端口标记为端口1和端口4；三分贝电桥B的两个标记为端口2和端口3。双联铁氧体移相器包含两路移相器，这两路移相器对通过其中的微波信号所产生的相移量要么相同(记为0状态)，要么相差180°(记为π状态)，即0和π两个状态。