基于3D打印技术的微波开关设计与实践

文章介绍了一种基于3D打印技术的R型波导开关的设计方法,并对影响微波开关性能指标的射频参数、切换时间进行了验证。验证结果表明,微波开关的射频指标无恶化,切换时间缩短,微波开关可靠性得到提升。通过3D打印技术的应用,减轻开关重量17%以上,生产周期缩短60%以上。文章论述了微波开关射频指标、切换时间的设计过程和验证结果,解决了X频段R型波导开关切换时间长和重量大的不足,为波导微波开关制造提供了一种新的途径。     

一种U波段机电波导开关的设计

为了满足5G通信系统和保密通信的发展要求，设计了一款工作于U波段的C型机电波导开关。通过加载正交扼流槽的方法，对U波段波导开关进行了设计及优化。通过对U波段波导开关电压驻波比、插入损耗、隔离度的设计，和对功率传输容量的分析，并运用HFSS软件对波导开关扼流槽的仿真分析，实现了U波段波导开关低电压驻波比、小插入损耗和高隔离的指标要求，满足了实际使用功率大于500W的条件。通过制造出U波段波导开关实物并进行测试，验证了本文设计方法及设计结果准确，结果表明，在U波段的频率范围内，波导开关的电压驻波比小于1.08，插入损耗小于0.3dB，隔离度大于80dB，低气压峰值功率容量大于3kW，完全满足设计要求。本文研究结果对设计其他频段波导开关具有一定的参考意义，填补了国内U波段波导开关的研究空白，为5G通信和保密通信提供了可靠的波导信号转换方案。     

一种太赫兹机电波导开关的设计

针对太赫兹频段卫星通信系统对信号传输及切换的需求，设计了一种工作于114 GHz～173 GHz频段的无间隙C型机电波导开关。首先，采用等效电路理论进行传输线匹配设计，并分析了波导口宽边和窄边错位对电压驻波比的影响；之后，依据导体损耗理论分析了金属壁电导率对插入损耗的影响，并运用HFSS软件对通道长度、表面粗糙度等因素进行参数敏感性分析；最后，提出了一种新型扼流槽加载方式。结果表明：开关的驻波比与弯曲半径成正比，考虑到定子强度及小型化设计，应选择合适的弯曲半径；采用银镀层有利于提高插损指标，且在太赫兹频段，为降低插入损耗，微波通道的表面粗糙度应优于0.8 um。最终，在114 GHz～173 GHz频段，开关的电压驻波比小于1.1，插入损耗小于0.45 dB，隔离度大于80 dB，耐功率为3000 W，满足设计要求。     

反射面天线体制星载SAR波导和电缆混合电路一体化设计

为保证电缆和波导多通道混合电路系统的相位一致性，研究了相位配平方法和波导及电缆长度的计算方法。首先，根据矩形波导的相速度、相波长、群速度等基本特性，分析了波导电路的相位和时延特性，并提出了宽带信号在波导电路中平均时延的理论计算方法，以及根据平均时延精确计算波导电长度的理论基础。然后，给出了反射面天线体制星载SAR的发射链路构架，并根据系统链路构架，提出了一种基于平均时延的波导和电缆混合电路设计方法。最后，进行了计算机仿真设计，仿真设计结果证明了该方法的有效性。     

多项式逼近技术在微波双工器设计中的应用

微波波导双工器在天馈系统和微波通信系统中有着较广泛的应用。文章提出了微波双工器设计的一种思路:采用多项式逼近技术,拟合得到通道滤波器各个耦合节S参数随频率的解析表达式以及波导T结S参数的解析式,通过多端口网络矩阵级联技术,获得双工器的S参数;采用插值,可以任意修改通道滤波器的耦合和谐振尺寸以及T结传输线长度。通过优化或手动调试,得到满足电性能要求的双工器。设计了一个K频段双工器,多项式拟合及插值结果与HFSS仿真曲线吻合较好,说明了该方法是有效的。     

非接触式低无源互调波导滤波器

无源互调（passive intermodulation, PIM）是微波部件及系统中一种常见的非线性干扰，对卫星及地面通信均有着普遍影响。不良金属电接触所导致的接触非线性是PIM的主要根源。将间隙波导技术原理与PIM问题相结合，提出通过非接触电磁屏蔽消除微波部件中的金属接触，实现了稳定高效的PIM抑制效果。首先以槽间隙波导为例，开展了非接触式波导传输线的PIM实验研究，进一步采用串联短路枝节结构，设计研制了一种Ku频段非接触式波导低通滤波器。实测结果显示，非接触式滤波器在具有优秀电磁传输性能的同时，其PIM电平基本保持在测试系统残余PIM电平附近，且不受表面处理及连接力矩影响，获得了稳定的低PIM特性。该工作可为低PIM微波毫米波部件及系统设计实现提供一种新的思路。     

宇航微波开关研究现状及发展趋势

宇航微波开关大量应用于各类通信卫星中，是卫星有效载荷的基本组成单机之一，其主要功能是备份高失效率的微波通道单机，或作为路由器实现微波通道信号切换。国内外多家宇航公司对微波开关开展了多年的研究。在设计方面，微波开关涉及的学科领域包括高频电磁学、低频电磁学、力学和热学；在生产工艺方面，微波开关涉及高精密机械加工、热处理、表面处理以及精密装配，这是一种多学科交叉的空间高精密电子产品。主要对宇航微波开关国内外的研究现状、典型产品、技术方案和产品性能等方面进行了重点介绍，同时对微波开关中的关键技术进行了仿真分析，最后总结与分析了微波开关的发展趋势。     

微带型高隔离度微波开关

微带型高隔离度微波开关是微波控制电路的一种,目前已应用于运载火箭的应答机.从微波开关的工程设计出发,根据实践经验及有关理论,分析和讨论了提高开关性能的途径,给出了设计实例和测试结果.     

波导双工器的快速精确设计

文章结合模式匹配法和多模导纳矩阵理论，对波导型双工器进行分析设计，开发了一种快速精确的波导型双工器的设计程序，给出双工器设计中需要注意的关键技术问题。设计制作了含有弯波导结构的Ku波段双工器，理论与实测曲线吻合良好，为设计波导双工器提供了一种思路。     

波导管折弯工艺研究及自动折弯机的设计

波导管是雷达系统中的重要组成部分。由于加工困难,波导管的弯曲加工一直是微波器件加工的难题。通过对波导管弯曲成型的特点及变形机理的分析,经过大量理论计算及实验,设计制造了波导管自动折弯机,在实际应用中取得了良好效果。