單刀雙擲N型射頻同軸繼電器的設(shè)計(jì).pdf

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1、第1期2010年3月機(jī)電元件ELECTROMECIIANICALCOMPONENTSVoL30No．1Mar．2010單刀雙擲N型射頻同軸繼電器的設(shè)計(jì)劉青立(中國電子科技集團(tuán)公司第四十研究所，安徽蚌埠233010)摘要：對(duì)單刀雙擲射頻同軸繼電器的工作原理和主要技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行了介紹，重點(diǎn)闡述了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、，I’IL電路控制系統(tǒng)、電磁系統(tǒng)及射頻傳輸切換系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，對(duì)同類產(chǎn)品的設(shè)計(jì)具有一定的參考意義。關(guān)鍵詞：射頻；同軸繼電器；結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)中圖分類號(hào)：TM503+．5文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1000—6133(2010)01—0003—051引言射頻同軸繼電

2、器是一種能夠傳輸和切換射頻信號(hào)的繼電器，也稱之為高頻(微波)繼電器(開關(guān))。隨著射頻技術(shù)的迅猛發(fā)展，信號(hào)頻率不斷攀升，射頻同軸繼電器得到越來越廣泛的應(yīng)用，應(yīng)用的領(lǐng)域有航天、航空、通訊、軍事、科技和醫(yī)療等，應(yīng)用的系統(tǒng)有地面通訊、衛(wèi)星通訊、衛(wèi)星導(dǎo)航、雷達(dá)系統(tǒng)、電子對(duì)抗、自動(dòng)控制系統(tǒng)、自動(dòng)測(cè)試設(shè)備等。電子40所從2004年起就進(jìn)行了射頻接口為N型、SC型和SMA型的單刀雙擲、雙刀雙擲和單刀多擲等多種射頻同軸繼電器產(chǎn)品的研制，為用戶提供了多種型號(hào)的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品。下面以N型單刀雙擲射頻同軸繼電器為例介紹該類產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方法。圈有電流通過，產(chǎn)生的電磁力使銜鐵動(dòng)作，并

3、通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)射頻簧片動(dòng)作，使觸點(diǎn)閉合或斷開，從而接通或斷開射頻信號(hào)；去除控制端電壓時(shí)(對(duì)于磁保持產(chǎn)品，施加到另一組線圈上)，工作狀態(tài)相反。圖1為其工作原理框圖。輸入端子l控制電路由1銜鐵(磁鋼)J傳動(dòng)機(jī)構(gòu)I切換組件I同軸輸出端子圖l工作原理框圖+一^BITTL控制JlJCJ2圖2SPDT電原理圖2工作原理圖2是TTL控制的單刀雙擲(SPDT)磁保持型射頻同軸繼電器主要由控制電路、電磁系統(tǒng)、傳射頻同軸繼電器電原理圖。其工作原理為：正負(fù)電動(dòng)機(jī)構(gòu)和射頻傳輸切換系統(tǒng)幾部分組成。其工作原源端加偏置電壓，當(dāng)A或B對(duì)負(fù)端加’m電壓時(shí)，理為：當(dāng)控制端加上額定電

4、壓時(shí)，控制電路工作，線線圈上有電流流過，電磁力使一組觸點(diǎn)斷開，另一組收稿日期：2010—1—134機(jī)電元件2010正觸點(diǎn)閉合，如JC與J2斷開并與J1接通，即使去除控制電壓后，由于磁鋼的作用仍然保持在這種狀態(tài)；當(dāng)TTL電壓加到另一端時(shí)，電磁力使原閉合的觸點(diǎn)斷開，原斷開的觸點(diǎn)閉合，如Jc與J1斷開并與J2接通，即使去除控制電壓后，同樣保持這種狀態(tài)。3主要技術(shù)指標(biāo)頻率范圍：DC一12．4GHz；特性阻抗：50n；連接器形式：N(f)；線圈電壓：28V，d．c．；線圈電流(20℃)：≤140mA；轉(zhuǎn)換時(shí)間：。<20ms；電壓駐波比：≤1．5；插入損耗：≤

5、0．50dB；隔離度：，>60dB；傳輸功率：≥150W；壽命：≥106次；工作溫度范圍：一40℃一85℃；振動(dòng)：20Hz一2000Hz，109；沖擊：509，1／2sine；射頻同軸繼電器的設(shè)計(jì)4．1結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)單刀雙擲N型射頻同軸繼電器外形為長方體，其外形圖如圖3所示。圖4是單刀雙擲N型射頻同軸繼電器的結(jié)構(gòu)圖，其腔體前面板安裝射頻同軸連接器插座，罩子尾部引出控制輸入引線端子，控制輸入引線端子焊接在電路板上，電路板和電磁系統(tǒng)通過四個(gè)螺桿固定在腔體上，罩子再通過四個(gè)螺釘與腔體和電路板固定，腔體和罩子間、罩子和引線端子間裝橡膠密封墊，這樣整個(gè)產(chǎn)品成為一

6、體，結(jié)構(gòu)緊湊，有較強(qiáng)的抗沖擊和抗振動(dòng)性能。射頻同軸繼電器內(nèi)部由控制電路板、電磁系統(tǒng)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和射頻傳輸切換系統(tǒng)組成?？刂齐娐钒迳虾附右€、阻容元件、三極管和抑制線圈反向峰值電壓的二極管等；電磁系統(tǒng)包括線圈、鐵心、軛鐵、銜鐵和磁鋼等；傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括支撐塊和推動(dòng)簧片等；射頻傳輸切換系統(tǒng)包括同軸連接器插座、腔體、腔蓋、切換簧片和絕緣支撐件等，其中切換簧片是產(chǎn)品的重要件。圖3單刀雙擲N型射頻同軸繼電器外形圖l一輸人端子；2--電路板；3--罩子；4一磁鋼；5--線圈；6一銜鐵；7一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；8一射頻切換組件；9一腔體；lO一射頻連接器圖4單刀雙擲N型射頻同軸

7、繼電器結(jié)構(gòu)圖4．2電路的設(shè)計(jì)該產(chǎn)品線圈電壓28V，d．c．，r11'L控制，并具有自關(guān)斷功能，其電路圖見圖5。工作原理為：在VCC施加28V，d．c．，當(dāng)控制端A施加TTL高電平、控制端B施加m低電平時(shí)，電流經(jīng)C1、R1、Q1和Q2形成回路，Q1和Q2都導(dǎo)通，28V，d．c．施加到線圈A1上，銜鐵動(dòng)作，相應(yīng)的一路射頻通道閉合，另一路射頻通道斷開。7m高電平對(duì)Cl進(jìn)行RC充電，充電電流逐漸減小，到一定值時(shí)，Ql和Q2都截止，線圈電流為零，由于電磁系統(tǒng)是磁保持結(jié)構(gòu)，即使去除控制電壓，射頻通道仍然保持在該工作狀態(tài)。當(dāng)射頻通道需要改變工作狀態(tài)時(shí)，需要在另一

8、控制端B施加TTL高電平，這時(shí)Q3和Q4都導(dǎo)通，28V，d．C．施加到線圈A2上，銜鐵向另一方向動(dòng)作，射頻通道第1期劉青立