МАТРИЧНЫЙ КОММУТАТОР СВЧ

Полезная модель относится к области радиотехники СВЧ и может быть использована для коммутации СВЧ сигнала одновременно на три выхода с любых трех из n входов, в частности в приемных или передающих трехлучевыхантенных решетках, для поочередного подключения любых трех из n входов одновременно к трем выходам или трех входов одновременно к любым трем из n выходов.
Известен широкополосный микрополосковый переключатель СВЧ (пат. РФ №2339126, МПК Н01Р 1/15). Переключатель содержит входную линию, к концу которой подключены две выходные линий, через коммутаторы из последовательно соединенных трех p-i-n диодов, между которыми расположены разомкнутые шлейфы. Переключатель имеет ограниченные возможности, т.к. выполняет функции переключения мощности только между двумя выходами.
Известен матричный коммутатор m×n (см. Вайсблат А.В. Коммутационные устройства СВЧ на полупроводниковых диодах. - М.: Радио и связь, 1987, стр. 96-98, рис. 3.26), используемый для коммутации СВЧ сигналов между m входами и n выходами. Коммутатор, при количестве входов m=3, содержит n переключателей 1×3 и три переключателя n×1, первые выходы каждого переключателя 1×3 соединены с входами первого переключателя n×1, вторые выходы каждого переключателя 1×3 соединены с входами второго переключателя n×1, третьи выходы каждого переключателя 1×3 соединены с входами третьего переключателя n×1.
Известный коммутатор имеет сложную конструкцию и большие габариты. Связано это с тем, что соединительные линии между входящими переключателями имеют большое количество пересечений. При этом соединительные линии выполнены на отрезках кабеля между входящими переключателями, выполненных в виде отдельных устройств. В случае расположения переключателей на общей плате потребуется большое количество воздушных перемычек, что приведет к ухудшению параметров: потерь в открытом канале и развязки между каналами.
Цель полезной модели - упрощение конструкции за счет выполнения СВЧ коммутатора в едином объеме.
Для достижения указанной цели, матричный коммутатор СВЧ содержит две диэлектрические пластины и металлическое основание, расположенное между пластинами, в которых выполнены сквозные отверстия, при этом на первой пластине расположены n входных переключателей, имеющих по одному входу и по три выхода и первый выходной переключатель с одним выходом и n входами, которые через проводники микрополосковой линии соединены с первыми выходами n входных переключателей, а на второй пластине симметрично расположены второй и третий выходные переключатели, аналогичные первому, входы которых расположены поочередно по оси симметрии и соединены соответственно со вторыми и третьими выходами входных n переключателей через последовательно соединенные проводники микрополосковой линии и проводники, проходящие через сквозные отверстия пластин.
Расположение входной и выходной плат на противоположных сторонах металлической пластины, выполнение в полученной конструкции сквозных отверстий для возможности переходов части соединительных линий между верхней и нижней платами позволяет выполнить коммутатор в едином объеме.
Сочетание отличительных признаков и свойства предлагаемого устройства из литературы неизвестны, поэтому оно соответствует критериям новизны.
На фиг. 1 приведена компоновка предлагаемого матричного коммутатора СВЧ 6×3, (I - вид сверху, II - вид сбоку, III - вид снизу).
Предлагаемый матричный коммутатор СВЧ 6×3 (см. фиг. 1) содержит две диэлектрические пластины П1, П2, между которыми расположено общее металлическое основание П3. На входной пластине П1 расположены шесть входных переключателей 1×3 4-9, имеющих по три выхода, и первый выходной переключатель 6×1 - 10, имеющий шесть входов и один выход. Первые выходы входных переключателей 4-9 соединены с соответствующими входами выходного переключателя 10 через проводники микрополосковой линии. На выходной пластине П2 расположены симметрично второй и третий переключатели 6×1 - 11, 12, имеющих по шесть входов и по одному выходу (ВЫХОД 2, ВЫХОД 3). Входы каждого из переключателя 11, 12 поочередно расположены по оси симметрии. Около каждого входа выполнено сквозное отверстие 13, проходящее через обе пластины П1, П2 и общее металлическое основание П3. При этом входы 1.2 - 6.2 выходного переключателя 11 через проводники 14, проходящие через сквозные отверстия 13, соединены с соответствующими вторыми выходами переключателей 4-9 в точках а, в, д, ж, и, л переходов на плату П1, а входы 1.3 - 6.3 выходного переключателя 12 через проводники 14, также проходящие через сквозные отверстия 13, соединены с третьими выходами входных переключателей 4-9 в точках 6, г, е, з, к, м переходов на плату П1.
Длины отрезков линий передачи между переключателями выбираются из конструктивных соображений. Их волновое сопротивление одинаково и равно сопротивлению входа и выходов.
Предлагаемый матричный коммутатор СВЧ работает следующим образом. При подаче управляющего напряжения на один из входов 1.1 - 6.1 выходного переключателя 10, этот вход открывается и СВЧ сигнал проходит на первый выход (ВЫХОД 1). Например, при подаче управляющего напряжения на вход 3.1 сигнал СВЧ с входного переключателя 6 (ВХОД 3), через первый выход 1 поступает на вход 3.1 выходного переключателя 10 и далее на выход (ВЫХОД 1). Одновременно свободные входы входных переключателей 4-9 можно соединить со вторым и третьим выходами (ВЫХОД 2, ВЫХОД 3) выходных переключателей 11, 12. Так, при подаче управляющего напряжения на один из входов 1.2 - 6.2 выходного переключателя 11 этот вход открывается и СВЧ сигнал проходит на ВЫХОД 2. Например, при подаче управляющего напряжения на вход 1.2 сигнал СВЧ со входа (ВХОД 1) через второй выход 2 входного переключателя 4 и переход между платами в точке а через вход 1.2 выходного переключателя 11 проходит на второй выход (ВЫХОД 2). В случае подачи управляющего напряжения на один из входов 1.3 - 6.3 выходного переключателя 12 этот вход отрывается и СВЧ сигнал через третий выход 3 соответствующего входного переключателя, соответствующий переход между платами и вход выходного переключателя 12 проходит на ВЫХОД 3. Например, при подаче управляющего напряжения на вход 5.3 выходного переключателя 12 СВЧ сигнал через ВХОД 5, третий выход 3 входного переключателя 8, переход между платами в точке к, вход 5.3 выходного переключателя 12 поступает на третий выход (ВЫХОД 3).
Технико-экономический эффект предлагаемого матричного коммутатора СВЧ состоит в следующем. Расположение входящих переключателей на двух платах на общей металлической пластине со сквозными отверстиями для перпендикулярных переходов между платами позволяет выполнить коммутатор в однообъемной конструкции.
На предприятии изготовлен опытный образец предложенного СВЧ коммутатора 12×3. Коммутатор выполнен в едином герметичном корпусе, имеющем 12 входных и один выходной разъемов СВЧ на одной стороне корпуса и на противоположной стороне два выходных разъема СВЧ и разъем управления. Опытный образец обеспечивал одновременную коммутацию трех каналов в различных комбинациях в диапазоне частот с перекрытием 4×1. Потери коммутатора в открытых каналах не более 5.0 дБ, в закрытых каналах не менее 60 дБ.