微波矩陣開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)

微波矩陣開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)

麻來(lái)宣1 張厚1 張晨新1 趙東方2

（空軍工程大學(xué)導(dǎo)彈學(xué)院，陜西三原,713800）1 （廣州白云學(xué)院，廣東廣州，510000）2

摘 要：提出了一種新型微波矩陣開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)方案。首先在Serenade軟件中建立了所用PIN管的正、反向等效電路模型，分析了微波矩陣開(kāi)關(guān)的工作原理；然后仿真實(shí)現(xiàn)了3×3微波矩陣開(kāi)關(guān)；最后制作了一只3×3微波矩陣開(kāi)關(guān)。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量，插入損耗和隔離度均滿足要求，驗(yàn)證了該微波矩陣開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)方案的可行性和合理性。

關(guān)鍵詞：微波矩陣開(kāi)關(guān)，插入損耗，隔離度

Design of a Type of Microwave Matrix Switch

MA Lai-xuan, ZHANG Hou, ZHANG Chen-xin, ZHAO Dong-fang2

(Missile Institute ，Air Force Engineering University, Sanyuan Shanxi 713800,China)

(Guangzhou Institute of Baiyun, Guangzhou Guangdong 510000, China)

Abstract: A practical plan about a new type of microwave matrix switch is presented. First of all, forward equivalent circuit model and backward equivalent circuit model of PIN diode are set up by Serenade software and the working principle of microwave matrix switch is analyzed. Then a 3×3 microware matrix switch is completed artificially. At last, a 3×3 microware matrix switch is fabricated and the insertion loss and isolation of it by experimental testing both are pretty good, so the feasibility and rationality of the microwave matrix switch design plan is justified. Keywords: Microwave Matrix switch，Insertion Loss，Isolation

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1 引言

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，作為微波中繼通信系統(tǒng)和通用自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)不可缺少的組成部分，矩陣開(kāi)關(guān)越來(lái)越受到人們的重視。特別是在雷達(dá)、微波通信和衛(wèi)星通信日益繁榮的今天，高頻率頻段的矩陣開(kāi)關(guān)的需求也隨之增長(zhǎng)，然而生產(chǎn)RF/微波頻段的矩陣開(kāi)關(guān)的公司很少，美國(guó)吉時(shí)利公司在這方面頗有突破，已形成多種型號(hào)的矩陣開(kāi)關(guān)系列，其生產(chǎn)的微波矩陣開(kāi)關(guān)通路最多已達(dá)到16×16通道[1]。矩陣開(kāi)關(guān)的主要作用是實(shí)現(xiàn)信號(hào)的切換，通過(guò)控制矩陣開(kāi)可以將待測(cè)設(shè)備（DUT）輸出端口的信號(hào)自動(dòng)切換到相應(yīng)的測(cè)試儀器、儀表，使測(cè)試系統(tǒng)為DUT提供工作環(huán)境，實(shí)現(xiàn)DUT的測(cè)試、檢測(cè)和故障診斷[2][3]；矩陣開(kāi)關(guān)的另一個(gè)功用是用于微波中繼通信網(wǎng)絡(luò)，·1712 ·

實(shí)現(xiàn)多路信號(hào)的同時(shí)切換[4]。設(shè)計(jì)了一種新型的微波

矩陣開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)了三路微波信號(hào)的同時(shí)切換。

2 設(shè)計(jì)思想和工作原理

在微波中繼通信系統(tǒng)中，要同時(shí)完成多路微波信號(hào)的切換與傳輸，單獨(dú)由某一個(gè)單刀單擲（SPST）微波開(kāi)關(guān)或單刀雙擲（SPDT）微波開(kāi)關(guān)無(wú)法完成所要的功能，這時(shí)就需要對(duì)多組微波開(kāi)關(guān)進(jìn)行組陣，形成微波矩陣開(kāi)關(guān)。為了降低電路成本，簡(jiǎn)化微波開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)，采用若干個(gè)PIN管和微帶線設(shè)計(jì)一種新型的具有非blocking開(kāi)關(guān)功能的3×3微波矩陣開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)三路微波信號(hào)的同時(shí)切換。信號(hào)流程圖如圖1所示。

圖1中選擇雙層微帶介質(zhì)板，微波信號(hào)分別從端口pi1、pi2、pi3進(jìn)入微波矩陣開(kāi)關(guān)，由上層微帶線（圖中實(shí)線部分）在節(jié)點(diǎn)（圖中黑點(diǎn)）處向下傳

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