波导开关的工作原理基于微波波导的传输特性,因此有必要先明确微波波导的基本概念与特性。微波波导是一种用于传输微波信号的空心金属管,常见的截面形状包括矩形、圆形、脊形等,其中矩形波导因其加工简便、传输模式稳定等特点,在波导开关中应用备受欢迎。微波在波导中的传输遵循特定的模式,称为波导模式。矩形波导中常用的传输模式为TE10模(横电波,电场方向垂直于传播方向,且在宽边方向上有一个Z大值),该模式具有Z低的截止频率,能够在波导中实现单模传输,避免了多模传输带来的信号失真问题。波导的截止频率是指能够在波导中传输的Z低频率,当工作频率高于截止频率时,微波信号可在波导中有效传输;反之,则会出现严重衰减。选择波导开关时,需确保其工作频率范围完全覆盖系统需求。超小型波导开关技术参数

开关可以分为机电同轴开关和机电波导开关两种。机电同轴开关,因自身结构限制,目前工作频率为67GHz,无法应用于太赫兹频段。相比之下,机电波导开关,具有更高的工作频率110GHz,且功率容量大、插入损耗小、频带宽,具备应用于太赫兹频段的潜力。因此,为满足下一代卫星通信系统对太赫兹信号切换的需求,有必要开展太赫兹机电波导开关的研制。依据波导转子的通道数目不同,波导开关可以分为C 型开关和R 型开关。C型开关有两条弯通道,可完成两种工作状态的变换,而R型开关相比于C型开关多了一条直通道,可完成四种工作状态的变换。目前通信系统中,C型开关的应用更普遍一些。超小型波导开关技术参数精密波导开关采用伺服电机驱动,提高定位精度与稳定性。

根据工作频段的不同,波导开关可分为微波波导开关(300MHz-30GHz)与毫米波波导开关(>30GHz)。
微波波导开关主要工作于C、X、Ku、Ka等频段,技术成熟、成本较低,是目前应用比较多的类型。该类型开关通常采用矩形波导结构,插入损耗低、功率容量大,适用于雷达、通信、微波加热等多数微波系统。
毫米波波导开关工作于毫米波频段(如Ka波段以上),由于毫米波波长极短(如1mm波长对应300GHz频率),对波导结构的加工精度、表面粗糙度提出了极高要求(通常要求表面粗糙度Ra<μm)。毫米波波导开关的主要技术难点在于降低插入损耗与提升隔离度,通常采用脊形波导、介质加载波导等特殊结构,以及精密加工工艺(如金刚石车削、激光加工)。该类型开关主要应用于毫米波雷达、5G毫米波通信、深空探测等领域。
此外,根据工作频段的带宽,还可分为窄带波导开关与宽带波导开关:窄带开关的相对带宽通常小于10%,适用于单一频段的系统;宽带开关的相对带宽可达到50%以上,甚至覆盖多个频段,适用于多频段兼容的系统(如软件无线电系统)。
超小型波导开关在现代相控阵雷达与机载电子系统中需求日益增长,其设计难点在于在缩小体积的同时维持电气性能。这类开关通常采用紧凑型波导腔体结构与集成化驱动模块,通过三维电磁仿真优化内部场分布,降低模式转换带来的损耗。材质方面,常选用强度铝合金并进行硬质阳极氧化处理,既减轻重量又增强耐磨性。超小型波导开关的安装接口需符合标准波导法兰规范(如CPR或ISO),确保与现有系统兼容。同时,其控制接口多支持TTL或RS485,便于集成到自动化测试平台。波导开关应提供完整测试报告,包括S参数与机械寿命数据。

按功率等级划分,可分为低功率波导开关(平均功率<10W)、中间功率波导开关(10W≤平均功率<100W)与高功率波导开关(平均功率≥100W)。低功率开关主要用于微波测量、通信接收等场景,多采用电子驱动方式;高功率开关则适用于雷达发射、微波加热等大功率系统,以机械驱动类型为主。
按控制方式划分,可分为手动控制波导开关与自动控制波导开关。手动控制开关通过旋钮、手柄等机械部件操作,适用于实验室测试、小型设备等低频次切换场景;自动控制开关通过电信号(如TTL电平、RS485协议)实现远程控制,支持自动化系统集成,是现代微波系统的主流选择。
按封装形式划分,可分为标准封装波导开关与定制封装波导开关。标准封装开关遵循国际通用的波导接口标准(如WR系列矩形波导接口),具有良好的互换性;定制封装开关则根据特定系统的空间布局、接口需求进行设计,适用于航空航天、JY电子等小型化、集成化要求较高的场景。 超小型波导开关适合机载与弹载系统,明显节省安装空间。江苏WR 90波导开关厂家直销
波导开关的回波损耗应优于-40dB,确保信号反射Z小化。超小型波导开关技术参数
单刀单掷(SPST)波导开关是Z简单的结构形式,只有一个输入端与一个输出端,实现信号的通断控制,相当于一个“微波开关”。SPST开关结构简单、成本低,适用于需要单独控制某一路信号通断的场景,如雷达接收系统的信号保护电路。
单刀双掷(SPDT)波导开关具有一个输入端与两个输出端,能够实现信号在两条路径之间的切换,是波导开关中应用常见的类型之一。SPDT开关可分为转换型与选择型:转换型开关在切换过程中,输入端始终与其中一个输出端导通;选择型开关则可实现输入端与两个输出端均断开的状态。SPDT开关多应用于雷达系统的收发切换、通信系统的上下行链路切换等场景。 超小型波导开关技术参数
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