一种带状线型大功率微波开关及其制作方法技术

本发明专利技术公开一种带状线型大功率微波开关及其制作方法，该开关采用带状线结构作为微波信号传输载体，在内导体芯线上设置数级背靠背立柱，立柱与装联在上、下盖板上的微波板电连接，通过驱动电路控制微波板上的ＰＩＮ二极管导通、截止，实现对微波信号的关与开。本发明专利技术由于在芯线上没有采用隔直流电容，减小了开关的插入损耗、提高了开关承载功率，ＰＩＮ二极管没有直接跨接在芯线与盖板之间，焊接在微波板的微带线上，微带线通过采用小特征阻抗变换，降低对ＰＩＮ二极管耐压值的要求，微波线上可并联焊接多个ＰＩＮ二极管，提高了ＰＩＮ二极管的承载功率和可靠性。该器件在移动通讯、航空电子、电子对抗、雷达、医疗等领域有着广泛的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及大功率微波器件技术(High Power MicrowaveEquipments)，特别是涉及一种带状线型大功率PIN二极管大功率微波开关。
技术介绍
微波开关往往是采用微带线作为传输载体，二极管也多采用裸芯芯片，传输主线上一般都有隔直流电容，因此器件承载的功率就非常有限，插入损耗也比较大，同时装配工艺要求也比较苛刻，而大功率的波导微波开关，虽然能承受比较大的功率，但是在频段比较低(C波段以下)时，体积、重量就比较大，焊接工艺要求高，可靠性也难以保障。
技术实现思路
为了解决现有技术的问题，本专利技术的目的是提供。为了实现本专利技术的目的，本专利技术的一方面是提供一种带状线型大功率微波开关的制作方法，步骤包括步骤1采用带状线作为微波传输载体；步骤2将微波板安装在带状线中；步骤3将芯线、立柱、PIN二极管和电容与微波板上的微带线连接；步骤4在带状线上开孔形成谐振腔；步骤5通过驱动电路控制微带线上的PIN二极管和立柱共同形成短路面或开路面，实现对微波信号的关与通。根据本专利技术的实施例，所述带状线的制作包括由框架、上盖板、下盖板、芯线组合形成带状线主体结构，将芯线位于框架、上盖板、下盖板形成的腔体中央。根据本专利技术的实施例，所述调节谐振腔的高度和外径，用于和芯线上的立柱形成的结构寄生参数形成谐振；调节立柱的高度和外径在形成短路面时，用于对微波信号隔离，形成开路面时，用于对微波信号低损耗传输。根据本专利技术的实施例，对微带线变换成较小特征阻抗，用于减小PIN二极管和电容耐压值的要求，在微带线上固定多个PIN二极管和电容。为了实现本专利技术的目的，本专利技术的另一方面是提供一种带状线型大功率微波开关，其结构包括多个支路，设有一框架位于上盖板、下盖板的两侧并在端部连接，三者共同形成带状线的主体结构；一芯线位于一框架和上盖板、下盖板的中央；上盖板、下盖板对称于芯线的两侧；所述多个支路中多个立柱、多个谐振腔、多个微波板、多个小盖板对称置于芯线的两侧，在每个支路中立柱对称置于芯线中，将芯线支撑、定位；在上盖板、下盖板的本体上有谐振腔；立柱两端部分别与两个谐振腔连接形成谐振；谐振腔的开口处盖有微波板；立柱和压装在上盖板、下盖板上的微波板电连接；小盖板嵌入上盖板、下盖板的端口处并固定连接。根据本专利技术的实施例，所述带状线结构按芯线的宽度、厚度和上盖板、下盖板之间的距离形成所需的特征阻抗。所述立柱根据微波开关插入损耗和隔离度的要求，在每个支路上采用两级串联立柱，立柱之间的间距为λ/4。所述立柱与芯线采用一体结构或两者采用两体结构，芯线采用圆角。根据本专利技术的实施例，在微波板的微带线上设置电容和PIN二极管，电容连接于微波板上通孔的两侧，用于隔断PIN二极管驱动电流与芯线的直流通路，PIN二极管一端连接在电容的后面，PIN二极管的另一端接地。根据本专利技术的实施例，所述立柱与微波板上的微带线通过两通孔电连接，形成所需要的短路面或开路面。本专利技术的有益效果由于本专利技术的传输主线即在带状线的芯线上没有采用隔直流电容，芯线可以加工成一体结构，这样减小了装配时结构加工误差的累积，减小了开关的插入损耗、提高了开关的承载大功率。立柱采用背靠背的结构，提高本专利技术微波开关的结构强度，背靠背的立柱结构在形成短路面时，可以对微波信号进行正负峰值进行隔断。适当调节立柱的高度和立柱的外径，可以在形成短路面时实现高隔离度和在开形成开路面时实现低损耗微波信号传输。为了防止发生电击穿，芯线采用圆角进一步提高了功率容量。微波PIN二极管没有直接跨接在芯线与盖板之间，而是焊接在微带线上，微带线采用较小特征阻抗，降低了对微波PIN二极管和电容的耐压值要求，提高了微波PIN二极管的承载功率，在微带线上可同时并联焊接多个微波PIN二极管，由于在带状线结构中引入了微带线作为整个开关的调谐电路，避免了带状线电路不便调试的缺点，本器件采用腔体结构，具有承受微波功率大、插入损耗小，隔离度高、带宽宽、切换时间短，同时本器件还具有体积小，重量轻，抗冲击能力强的特点，因此大大提高了本开关的可靠性。本专利技术的微波开关在移动通讯、航空电子、电子对抗、雷达、医疗等领域有广泛的应用前景。附图说明图1是本专利技术的带状线型单刀三掷大功率微波开关外形结构示意图；图2是本专利技术的带状线型单刀三掷大功率微波开关内部结构局部示意图；图3是本专利技术的带状线型单刀三掷大功率微波开关芯线结构示意图； 图4是本专利技术的带状线型大功率微波开关微波板结构示意图。具体实施例方式为了进一步说明本专利技术的特征及结构，以下结合附图对本专利技术作详细描述。本专利技术采用带状线作为微波传输载体，空气(真空)或介质材料为传输介质，在内导体芯线上设置一级或数级背靠背立柱，立柱再与压装在上盖板、下盖板上的微带线连接，通过驱动电路控制微带线上表贴微波PIN二极管和立柱共同形成短路面或开路面，实现对微波信号的关与开，具体实施例如下表示如本专利技术的图1，带状线型单刀三掷大功率微波开关外形结构示意图，标注A为本专利技术开关的输入端口，标注B、标注C、标注D为本专利技术开关的输出端口。根据不同的使用要求，本专利技术可制作成单刀两掷、单刀三掷、单刀多掷和多刀多掷等结构形式。如本专利技术的图2，带状线型单刀三掷PIN二极管大功率微波开关内部结构局部示意图所示，如本专利技术的图3，带状线型单刀三掷大功率微波开关芯线结构示意图，在本实施例中包括三个支路，其中包括一框架1；一芯线2；上盖板41、下盖板42；所述多个支路中多个立柱、多个谐振腔、多个微波板、多个小盖板对称置于芯线的两侧，包括六个立柱第一立柱31、第二立柱32、第三立柱33、第四立柱34、第五立柱35；第六立柱36；包括十二个谐振腔，图中只显示第一谐振腔51、第二谐振腔52、第三谐振腔53、第四谐振腔54、第五谐振腔55、第六谐振腔56；包括六个小盖板，图中只显示第一盖板61、第二盖板62、第三盖板63、第四盖板64；包括六个微波板，图中只显示第一微波板71、第二微波板72、第三微波板72、第四微波板74；设有一框架1位于上盖板41、下盖板42的两侧并在端部连接，三者共同形成带状线的主体结构；一芯线2位于一框架1和上盖板41、下盖板42的中央； 上盖板41、下盖板42对称于芯线2的两侧；在每个支路中第一立柱31和第二立柱32或第三立柱33和第四立柱34或第五立柱35和第六立柱36分布于芯线2中并且两端高于芯线2平面，将芯线2支撑、定位；在上盖板41、下盖板42的本体上对称分布有圆孔形成十二个谐振腔，由其中的每两个谐振腔相互对称放置，例如第一谐振腔51和第二谐振腔52相互对称放置；第三谐振腔53和第四谐振腔54相互对称放置；第五谐振腔55和第六谐振腔56相互对称放置；其他三对谐振腔排列与上述排列相同则不一一叙述，并且图中省略了标记。在每个支路中第一立柱31和第二立柱32或第三立柱33和第四立柱34或第五立柱35和第六立柱36的两端部分别与所述的每对谐振腔接触连接，并形成谐振；十二个谐振腔在每个支路中第一谐振腔51和第二谐振腔52或第三谐振腔53和第四谐振腔54或第五谐振腔55和第六谐振腔56及其它三对谐振腔的开口处分别盖有六个微波板，例如第一微波板71、第二微波板72、第三微波板72、第四微波板74等微波板；在每个支路上第一立柱31和第二立柱本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带状线型大功率微波开关的制作方法，其特征在于：制作步骤包括：步骤１：采用带状线作为微波传输载体；步骤２：将微波板安装在带状线中；步骤３：将芯线、立柱、ＰＩＮ二极管和电容与微波板上的微带线连接；步骤４：在带 状线上开孔形成谐振腔；步骤５：通过驱动电路控制微带线上的ＰＩＮ二极管和立柱共同形成短路面或开路面，实现对微波信号的关与通。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：丁四如，
申请(专利权)人：中国科学院电子学研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]