[发明专利]一种微波开关矩阵及其布局方法

说明书

本发明公开了一种微波开关矩阵及其布局方法，该开关矩阵是由4个单刀双掷开关和2个单刀四掷开关以及半刚电缆组件组成的2×4开关矩阵单元，4个单刀双掷开关等间距排成一行，2个单刀四掷开关排成一列；4个单刀双掷开关的公共端关于2个单刀四掷开关的公共端连线两两对称，2个单刀四掷开关的公共端关于4个单刀双掷开关的公共端连线对称；单刀双掷开关与单刀四掷开关的端口间建立一一对应关系，有对应关系的两端口之间的距离相等，采用同一种半刚电缆组件连接。本发明所公开的开关矩阵基本布局固化，且易于拓展；开关矩阵间采用半刚电缆组件互连，保证了幅度、相位稳定性和重复度，电缆种类减少至一种，易于实现插入损耗和相位的一致性。

技术领域

本发明涉及一种微波开关矩阵及其布局方法。

背景技术

自动测试常常采用开关系统以实现系统、被测单元之间的信号交换以及为被测单元提供必要的信号和负载。开关系统按同时接通的通路数量，分为阻塞式开关系统(同时只能接通1条通路)与非阻塞式开关系统(所有公共端均可同时接通通路)，非阻塞式开关系统常被称为开关矩阵。也有部分使用者将所有开关系统称为开关矩阵，采用全通路开关矩阵特指非阻塞式开关系统，本发明中开关矩阵指非阻塞式开关系统。

微波开关矩阵因其频段特点，更加适合于通过树形单刀多掷开关组成开关阵列。此方法通道间电缆众多，m×n开关矩阵(即m个公共端口与n个测试端口间构建出非阻塞式开关系统)需使用mn根电缆，电缆众多，设计难度大。迫切需要一种紧凑、可复用的布局设计。

目前国内外关于开关矩阵的研究主要集中在固态开关矩阵、光开关矩阵、MESM开关矩阵方面，对于频率范围宽、插入损耗小的机电式微波开关矩阵研究较少。开关矩阵往往通过行列间开关实现，此方法随开关规模扩大，开关级联层级急剧增大，只适合于低频开关矩阵，不适合微波频段。

目前国内外关于微波开关矩阵的研究较少，采用通过树形单刀多掷开关组成开关阵列并采用半柔电缆或软电缆互连的方法。现有方法开关矩阵内未经过布局设计，不紧凑、可复用性差；且通道间相对位置不固化，只能采用半柔电缆或者软电缆互连，不能采用成本低、插入损耗小、幅度相位重复性好的半刚电缆。同时，电缆长度差距比较大，通路间插入损耗、幅度、相位等开关矩阵关键性指标的一致性不好。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种微波开关矩阵及其布局方法，以达到提高微波开关矩阵设计效率；保证微波矩阵幅度、相位的稳定性和重复度，易于实现插入损耗和相位的一致性的目的。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种微波开关矩阵，该开关矩阵是由4个单刀双掷开关和2个单刀四掷开关以及半刚电缆组件组成的2×4开关矩阵单元，所述单刀双掷开关的公共端位于中间，端口1、端口2位于其公共端的两侧，且距离相等；所述单刀四掷开关的公共端位于开关对称中心，端口1、端口2、端口3、端口4位于以其公共端为中心的矩阵的四个顶点上，且以端口1为左下顶点依次顺时针排列；

每个2×4开关矩阵单元中的4个单刀双掷开关等间距排成一行，从左到右依次为开关A、开关B、开关C、开关D，2个单刀四掷开关排成一列，从上到下依次为开关E、开关F；所有开关的端口同向；4个单刀双掷开关的公共端关于2个单刀四掷开关的公共端连线两两对称，2个单刀四掷开关的公共端关于4个单刀双掷开关的公共端连线对称；

4个单刀双掷开关相对于水平方向旋转相同的角度，4个单刀双掷开关的端口1位于4个单刀双掷开关的公共端连线的上方，4个单刀双掷开关的端口2位于4个单刀双掷开关的公共端连线的下方；

单刀双掷开关与单刀四掷开关的端口间建立如下的一一对应关系：A1-E1、A2-F1、B1-E4、B2-F4、C1-E2、C2-F2、D1-E3、D2-F3，其中，A1表示开关A的端口1，以此类推；有对应关系的两端口之间的距离相等，采用同一种半刚电缆组件连接。