微波矩阵开关设计

微波矩阵开关设计

麻来宣1 张厚1 张晨新1 赵东方2

（空军工程大学导弹学院，陕西三原,713800）1 （广州白云学院，广东广州，510000）2

摘 要：提出了一种新型微波矩阵开关实现方案。首先在Serenade软件中建立了所用PIN管的正、反向等效电路模型，分析了微波矩阵开关的工作原理；然后仿真实现了3×3微波矩阵开关；最后制作了一只3×3微波矩阵开关。经过实验测量，插入损耗和隔离度均满足要求，验证了该微波矩阵开关设计方案的可行性和合理性。

关键词：微波矩阵开关，插入损耗，隔离度

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

随着科学技术的发展，作为微波中继通信系统和通用自动测试系统不可缺少的组成部分，矩阵开关越来越受到人们的重视。特别是在雷达、微波通信和卫星通信日益繁荣的今天，高频率频段的矩阵开关的需求也随之增长，然而生产RF/微波频段的矩阵开关的公司很少，美国吉时利公司在这方面颇有突破，已形成多种型号的矩阵开关系列，其生产的微波矩阵开关通路最多已达到16×16通道[1]。矩阵开关的主要作用是实现信号的切换，通过控制矩阵开可以将待测设备（DUT）输出端口的信号自动切换到相应的测试仪器、仪表，使测试系统为DUT提供工作环境，实现DUT的测试、检测和故障诊断[2][3]；矩阵开关的另一个功用是用于微波中继通信网络，·1712 ·

实现多路信号的同时切换[4]。设计了一种新型的微波

矩阵开关，实现了三路微波信号的同时切换。

2 设计思想和工作原理

在微波中继通信系统中，要同时完成多路微波信号的切换与传输，单独由某一个单刀单掷（SPST）微波开关或单刀双掷（SPDT）微波开关无法完成所要的功能，这时就需要对多组微波开关进行组阵，形成微波矩阵开关。为了降低电路成本，简化微波开关结构，采用若干个PIN管和微带线设计一种新型的具有非blocking开关功能的3×3微波矩阵开关，实现三路微波信号的同时切换。信号流程图如图1所示。

图1中选择双层微带介质板，微波信号分别从端口pi1、pi2、pi3进入微波矩阵开关，由上层微带线（图中实线部分）在节点（图中黑点）处向下传

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