Коммутационная матрица
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 5019902/09 (22) 27.12.91 (46) 15.10.93 Бюп. Na 37-38 (71) Государственное малое предприятие
"Научно-производственный центр "Спурт" (72) Хренова АИ.; Гончаров В.Г; Сбитнев Г.В.; Попов
АИ. (73) Государственное малое предприятие
"Научно-исследовательский центр "Спурт" (54) КОММУТАЦИОННАЯ МАТРИЦА (57) Использование: в СВЧ-технике для использования в радиотехнических комплексах различного назначения Сущность изобретения: коммутационная матрица (КМ) обеспечивает высокие электрические параметры по величине переходного ослабпения вкпюченного канала на 15 — 20 дБ, по развязке выключенного канала относительно включен(в) RU (и) 2001472 С1 (Б1)5 НO ll n ÍО ОИО ного и по развязке включенного канала относительно вкпюченного и по развязке передающего ствопа относительно приемного не менее 40 дБ. Это обеспечивается тем, что микросборки с переклю— чающими элементами n — входных и m-выходных каналов ортогонально распопожены соответственно на верхней и нижней сторонах общего основания матрицы Микросборки ограничены экранами, образующими с корпусом ортогонапьные запредельные волноводы. Связь между микросборками обеих сторон основания осуществпяется коаксиальнодиэлектрическими переходами. Кроме того, может быть введен дополнительный (и + 1)-й приемный канал, включающий "и" переключателей, и делитель на "m" каналов дпя ввода опорного сигнала. 2 з.п.ф-лы, 3 ип.
2001472
Изобретение относитсл к СВЧ-технике и предназначено для исполbeoBBt Известные конструкции коммутационных матриц (KM) построены, как правило, иэ одинаковых переключателей 1 х 2, 1 х 4, 2 х 2. Но при любой компонооке коммутационных матриц имеющей и-входов и m-выходов из любых одиночных перекл<очзтелей 1 х? или 1 х 4 возникает вопрос,кзк обеспечить соединение этих одиночных переключателей между собой и от решения этого вопроса зависит основной параметр — развязка ме>кду входными и выходными ка<<алами, а также между выклю <энным Kc3 20 каналов и о столбцах матрицы (приемном стволе) 20 делителей (сумматоров) 1<а 20 каналов. Все делители конструктивно расположены на одной стороне оснооанил мэтрицы. Перекрестки передэ1ощих и приемных ство/<ов разделе<<ь< между собой воздушным 11 /l е и т О ч i < ы м и м О с г и к а м и, р з с 1 t o /t o >K e í и ыми о передз<ощем стволе oTносительно приемного стола. Такая конструкция матрицы имеет переходное ослабление <олько зэ счет деления мощности о рядах и столбцах матрицы 26 дБ, э с учетом погонных потерь И ПОТЕРЬ В ПЕРЕКЛ<ОЧа<ОЩИV Э/1Ех<ЕНтЗХ, OCлабление сигнала оо вкл<оче<<1<см состолнии будет более 30 дБ, Кроме того, воздушные л<ост<<ки о перекрестках приемных и передающих стволах реально име/от пзрззитну<о связь, величина котîрой нз cocTQB/<лет порядка 35 дБ, з I
ДБ. а <<ел ичинз Ослаб/<ения с<1гtlгl/lэ во як/lю ченном канале l
Описанное техническое решение не ОбЕСПЕчИВаЕт НЕОбХОдИМЬ<Х ПараМЕтрОВ ПО переходному ослаблению вкл<оченного кзнз <а и по развязке передающих и приемных стволоо. Кроме того, оно не обеспечивает ззлпооую подачу опорного сигнала по всем выходам матрицы, необходиму<о для синхронизации приемных устройств. Обеспечение этого решения в составе единой конструкции КМ существенно уменьшает габаритные размеры и массу устройства KM о целом, Предлагаемэл коммутэционнал матрица позволяет обеспечить высокие электрическ«e параметрь< 10 величине переходного ослабления вкл<очpíoîãо канала, Hå более 15 — 20дБ по развязке выключенного канала относительно вкл<о <енного, и по развязке передающего ствола относительно приемного t Кроме того конструкция матрицы дополнительно обеспечивает возможность синхpot!Elççöèè всех приемных станций, при этом KM имеет минимальную массу и низкук1 себРстоимость. Нэ фиг,1 представлена структурная схема КЫ 20 х 20; на фиг,2 — схема электрическая принципиальнал схема фрагмента КМ; на фиг.3 — конструкцил этого фрагмента KM. Коммутационная матрица содержит n = 20 входных и m = 20 выходных каналов, обрззу<ощих соответственно приемные и передающие стволь< 1 и 2, име<ощие на концах согласованные 1<агрузки 3. Микросборки приемнь<х стволов 1 расположены на верхней стороне общего основания 4, а микросборки передающих стоолоо 2 — на его нижней стороне. Электрическая связь с верхней стороны оснооания 4 на нижню<о между СВЧ микросборками осущестоллется через козксиально-диэлектрические 50-омные переходы 5. СВ-1-микросборки, расположенные на верхней и ниж<<ей стОрОнэх оснооа<<ия 4 по приемному и передающему стволам 1 и 2 с ортого.<зльным расположением. Ot p,! III ptet 1t < экранами <>, образующими ортогональные запределы<ые волноооды 7, Внее<1<ий проводник козксизльно-диэлектрических переходоо 5 образован отверстием !3 octloBBIIHt< 4, а B отоерстие вставленe фгорог<ластсЬал втулка с внутренним проводником коэксизльной линии (диамет р фтороплзстооой втулки 1,5 мм). Переключаю<цие элементы микросборок выполнены Г-образными и содержат р+и диоды 0 1< 9, расположен<<ые с верхней сторо<<ы о 1 Упрзвлл мь<е резистивные зттенюзторы 11 г2001472 ЕЫИОЛНЕНЫ ИО 1-СХЕМ<>ЯКЛЮЧЗ>ОГ ИЛЕНОЧНЫЕ последовательные и Ii3Beci<>ie параллельные резисторы и расположены по всем входам и по всем выходам приемных и переда>ощих стволов 1 и 2, Кроме того. n KM 5 введен дополнительный (и 1)-ый приемный канал 12 без входного разьемз и делитель 13 на 20 входов с еходол< СВС. Каждый выход делителя 13 гальванически соедL>HBH с соответствующим выходо>л KM <врез соот- 10 ветствующий переключагел>, 14 дополнительного канала 12 и с согласующей нагрузкой 15. Переключатель 14 выполнен на диодах 16, 17, 18. Коммутационная матрица работает 15 следующим образом. При отсутствии сигнала управления нз диодах 8, 9, 10, 16, 17. 18 1<з Вср. Kлел<>ль< управления гтодается напряжение обратного смешения л<инус 6 В. СВЧ-сигнзл с любо- 20 го входа (или со всех Bxo+OB) рассеивается е согласова><ных нагрузках 3, наход»щихся в приемных стволах 1 и 12. Если, наприлтер, необходил10 иередзть СВЧ-сигнал с 5-го еходз нз выход 17, то ток 25 управления по коду поступает на переключающий элемент от схсчл управления, расположенных на пересечении 5-го ствола по входу и 17 передающего ствол<3 f10 выходу, тогда СВЧ сигнал с 5-го входа поступает в 30 соответствующий переключающий элемент и входящие в него диоды 8 >1 9. Далее, через козксиальный переход 5 LI наконец, через диоид 10 перекл>очз<ощего элелтен гз проходит на выход 17-ro ствола. При э<ол1 113 все 35 остальные переклю<ающие элементы должно быть подано с соотеетстеу>ощих схем управления отрицатель>ioe сме:Iqe»L Переходное ослабление ео включенном канале с "вх 5 на "вых" 17 дол,кно быть не 40 более Ан =- 15 дБ . - 1 дБ, 3 во всех выключ e i < н ы х н э r О в p e л1 >1 к 3 i1 1 л 3 х i i e f 1 е и е е Ан= + 40 дБ. Матрица обеспечивавl ilepen;.I Iy СВЧсиг»эла (информации) поочер .дно с л>обого 45 входа нэ любой выход или одновременно со всех входов >i3 все выходы, обеспе <иная при эголт и про>лежуточное coc<о»ние с нескольК IX ВХОДОВ На 1<ЕСКОЛЬКО ЕЫХОДОН. Для обеспечения готовности енешних 50 приемных станций к г>рие>лу информации, поступающей с выхода КМ, введен дополнительньвтстеол 12 для овода си><хроимгтyльсз со еходз СВ С. кОторь>11 06ecne Деухсторон><ее ор<ог<)нзльное р:>сполоЖЕНИЕ BXO(gill>IX ПРИЕМ> 1,1 > . I B I) <),$» ) X Il >) РЕдаю<ци . <. гeoлов 1 и 2. огрзниченных экранами 6. образу>ощих op)nrn>IBBBHh!p заире д)льные Hnf)Ho> f1nB 1:олн. как Во включенном K3HBRe. тзк и в ныклю <енном, т.е, конструкция обеспечиварТ отсутствие паразитных связей между каналами и паразитных резонансов. Использование коаксиальных переходов 5, рзспnло;хеHHh!x внутри переключающих элементов, дополнительно обеспечивает еыcоку>0 разBÿçêó >лeæäó выключенны>ли каH3TI3> Bn3f Резлиззция переKTI>o«3þùèõ элементов по T-с»e><е и размещение диодов 8 и 9— один иослpдовательный и один гтзрзллельныи. I<3. ерхней стороне основания 4 (в при:м><ом стволе), а второго последовательного диода !Π— H3 нижнеи стороне основания 4 (в переда>о<ц> м стволе) с включен>>ым между ними козксиальным пепеходо>л 5. конструктивно вход»щим в переключающий элемент, обеспечивает минимальные потери во вкл>иче>1> ом состоянии и максимальную разе»э;> каналов относительно включен>IIIx. Вl)<)де>ièå дспî ll<ительHnго (г + 1)-ого ствола 12 без {n - 1)-о>о входа с перекл>очающи>111 элел<ентз>ли, электрически соеди1<он>>ым>1 с соответстеуюц,ими выходами делител» 13 на "гп" каналов через микропоf>oc0BBi» переходы, расположенные е запредель>ii.ix волноводах 7. обеспечиеа>от З,>Л«ОВУЮ ИЕРЕДЗЧУ CLII n6IIcne ILIB3eT лтинимзльную массу КЫ. Л р и м е р (конкретное выполнение). Бь<л изготовлен макет фрагмента лтатрицы ра:.h СВЧ-микросборки бь)ли выполнены на f)0>I> Эксп»риментзльно получены следу>о щие xnpeкгерисгики 1 . Г <)б<)чий диапазон 13còo $f<> Af>t) ггц. 2001472 2. Переходное ослабление во включенном состоянии Ан = 10,5 +. 0,5 дБ, 3. Кст U 1,5. 4. Ослабление выключенного канала относительно включенного не менее Ан=+ 46 дБ, т.е. развязка не менее 46 дБ. 5. Быстродействие не хуже 20 нсек, Полученный макет с запасом удовлетворяет всем техническим требованиям. Формула изобретения 1. коммутационная MATpvIQA, содержащая размещенные в корпусе микросборки приемных и передающих стволов, включающие Т-образные переключающие элементы с и входов íà m.âûõîäîâ, где и и m - 2, 3, 4, 5, 6 ..., при этом приемные и передающие стволы выполнены ортогональными с согласующими нагрузками на концах, а микросборки приемных стволов размещены на одной стороне общего основания, отличающаяся тем, что микросборки передающих стволов размещены на другой стороне общего основания и подключены к микросборкам соответствующих приемных стволов через введенные коаксиально-диэлектрические переходы. выполненные в общем основании, при этом микросборки приемных и передающих стволов разделены введенными проводящими экранами, Предлагаемая КМ разработана для спутниковой связи и позволит обеспечит качественную связь при высоких минимальных размерах и низкой себестоимости. 5 (56) IEEE Trans, on MTT, ч MTT-36, December, 1988, рр 1604 — 1613, Патент США N4731594,,кл. HO IQ 01/00, 1988. 10 которые образуют с корпусом запредельные волноводы, а на входах приемных стволов и на выходах передающих включе15 ны введенные регулируемые резистивные аттенюаторы. 2. Матрица no n.1. отличающаяся тем, что каждый коаксиально-диэлектрический переход является входным плечом соответ20 ствующего Т-образного переключающего элемента. 3. Матрица по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что введены дополнительный (п + 25 1)-й приемный ствол, включающий и переключателей и делитель на m каналов, каждый выход которого соединен с соответствующим переключателем (n + 1)ro приемного ствола и с введенной допол30 нительной согласованной нагрузкой, а вход каждого переключателя соединен с одним иэ m выходов. 20014 12 Фй 2001472 Составитель Л. Белая Редактор Н. Сильнягина Техред М.Моргентал Корректор В. Петраш Заказ 3130 Тираж Подписное НПО " Поиск" Роспатента 113035, Москва. Ж-35, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101
