[实用新型]一种多路微波波导开关

说明书

本实用新型涉及的波导开关是微波系统中重要的波导元件之一。

波导开关是微波系统中常用的波导元件之一(图1、2)，其作用是将微波信号或能量从一个或两个主通道转接至另外两个彼此独立的输出通道中去，或者反过来将两个彼此独立的输入通道中的微波分别转接到另外一个或两个主通道中去。因此，它相当于普通电路中的单刀双掷(图1)或双刀双掷(图2)开关。

波导开关中的可旋转部分称为转子(1)，转子上加工有转接通道(2)，固定部分称为定子(3)，定子周围开设微波输入输出通道的接口(4和5)，并设定其中一个或两个接口为主通道接口(4)，微波通道的转接就是通过转子的转动来实现的。传统的波导开关一般只能实现一个通道与另外两个彼此独立的通道之间的转接，即一刀双掷式转接。所谓双刀双掷式的波导开关，由于它一共只有四个接口，如果把两个接口作为输入通道，就只剩有两个彼此独立的输出通道接口了，因而实际上就不能实现真正意义上的“双刀双掷”，因为“双刀”的“双掷”要求必须有四个彼此独立的输出接口。因此，在实际系统中，它一般仍只是作单刀双掷开关使用。

随着微波技术的发展，提出了单刀多掷式的波导开关，即多路波导开关的需求。该开关应能将由一个主通道接口(图3(6)，图4(15))输入的微波信号或能量分别转接到多个彼此独立的输出通道接口(图3(7),(8),(9),(10)，图4(16),(17),(18),(19),(20),(21))中去，或者反过来把由多个通道接口((7)-(10),(16)-(21))输入的微波分别转接到一个公共主通道接口((6),(15))中去。在现有技术中，遇到这种情况，只能采用多个单刀双掷式波导开关并联、串联使用的方式来解决，导致系统成本、体积和重量都迅速增加，还造成了系统中的微波传输损耗和反射增大。

本实用新型的任务是利用一个波导开关实现一个微波通道与多个微波通道之间的转接，从而实现用一个波导开关代替多个波导开关并、串联应用的功能，使微波系统的重量、体积、成本明显降低，同时使系统的插入损耗显著减小，降低驻波系数。

为解决上述任务，本实用新型采用的技术方案是：在波导开关的转子上加工出n路转接通道，同时在定子上开设与每个通道在转子的两个不同旋转方向上对应的接口，从而实现微波的多路转接。

(1)在波导开关的定子上开设的波导接口总数等于(2n+1)，其中一个作为主通道接口，其余2n个在主通道左右两边对称分布，作为转接通道接口。2n即为需要转接的微波通道数，若需要转接的通道数是单数，则可以在2n个接口中任意放弃一个不用，或者直接少开其中任意一个接口。

(2)在波导开关的转子上加工n个转接通道，其形状为E面或H面的弯波导。若n=1，即在转子上加工出一个转接通道，需要转接的通道数为2，则在定子上就应有三个接口，由此构成单刀双掷式波导开关；若n=2，即在转子上有两个转接通道，需要转接的通道数为4，则在定子上就应有五个接口，可构成单刀四掷式开关；若这时在除主通道接口外的四个转接通道接口中放弃任意一个不用，或者少开其中任意一个接口，则就成为单刀三掷式开关；……以此类推。

(3)转子上每一路转接通道对应定子上相对主通道接口左右对称分布的两个波导接口。该转接通道中心线在转子外表面上的圆弧角应与定子上对应两个接口的中心线与主通道接口中心线之间在定子内表面上的圆弧角相等，以保证转接通道与对应接口的准确对接。

(4)转子上每个转接通道中心线对应的圆弧角不应太小，比如说不小于90°，以避免由于通道弯曲太厉害而引起微波反射增加。

(5)各转接通道的中心线应与转子外表面圆保持垂直，因而必须计算好每个转接通道中心线本身的曲率半径。设转子的半径为a，转接通道中心线在转子外表面圆上所占的圆弧角为φ，则该转接通道中心线本身的曲率半径R应为：

                R=atgφ/2定子上各个接口的中心线亦应与定子内表面圆垂直，即通过内表面圆圆心。

(6)转子上各转接通道和定子上各个接口相互间不能重迭。另外，除非特殊需要，其尺寸一般应符合标准波导尺寸，在此前提下，开关总体尺寸应尽可能紧凑，以减小体积重量和降低成本。

多路波导开关的优点与效果是：