本发明属于微波无源技术领域，尤其涉及一种推移波导r型微波开关寄生频率结构。
背景技术：
推移波导r型微波开关具有工作状态多的特点，是卫星有效载荷的关键零部件之一。推移波导r型微波开关的主要功能是：对射频通道进行切换，将固定数量的硬件通过开关进行环备份，实现更多的连接状态。例如，当部分硬件发生故障时，可以通过波导开关工作状态的切换，将系统中备份硬件替代故障硬件，提高整星的可靠性。
随着近年来通信、导航卫星对射频部件体积和重量的要求不断提升，对波导开关的体积和重量的要求也显著提高，这就带来了如何在有效的体积和重量的要求下，实现射频指标的最优这个关键问题。
推移波导r型微波开关具有4个工作状态，当推移波导r型微波开关的弯通道工作时，直通道处于闲置状态，此时直通道的谐振频率会给弯通道的射频带来影响；同理，直通道工作时，弯通道处于闲置状态，弯通道的谐振频率同样会对直通道的射频传输带来影响。
技术实现要素：
本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种推移波导r型微波开关寄生频率结构，以消除波导开关中各通道处于闲置状态时产生的谐振对射频传输带来影响。
为了解决上述技术问题，本发明公开了一种推移波导r型微波开关寄生频率结构，包括：射频底座、射频转轴和多个补偿孔；
射频转轴设置在所述射频底座的中心；
多个补偿孔分别设置在射频底座上，多个补偿孔分别与射频转轴相切；
射频底座上设置有多个波导端口，多个补偿孔分别位于相邻的两个波导端口之间。
在上述推移波导r型微波开关寄生频率结构中，所述多个补偿孔，包括：第一补偿孔、第二补偿孔、第三补偿孔和第四补偿孔；所述多个波导端口，包括：第一端口，第二端口、第三端口和第四端口；
第一端口和第三端口的连线与第二端口和第四端口的连线垂直相交；
第一补偿孔、第二补偿孔、第三补偿孔和第四补偿孔分别位于相邻的两个波导端口的45°夹角位置。
在上述推移波导r型微波开关寄生频率结构中，所述射频转轴上设置有：第一弯通道、第二弯通道和一直通道；
当直通道处于闲置状态时，直通道与所述多个补偿孔中的其中两个补偿孔连通，直通道的电尺寸加长；
当第一弯通道和第二弯通道处于闲置状态时，第一弯通道和第二弯通道分别与所述多个补偿孔中的其中两个补偿孔连通，第一弯通道和第二弯通的电尺寸加长。
在上述推移波导r型微波开关寄生频率结构中，
当直通道处于闲置状态时，第一端口和第四端口通过第一弯通道连通，第二端口和第三端口通过第二弯通道连通，第一弯通道和第二弯通道处于工作状态；或，第一端口和第二端口通过第一弯通道连通，第三端口和第四端口通过第二弯通道连通，第一弯通道和第二弯通道处于工作状态；
当第一弯通道和第二弯通道处于闲置状态时，第二端口和第四端口通过直通道连通，直通道处于工作状态；或，第一端口和第三端口通过直通道连通，直通道处于工作状态。
在上述推移波导r型微波开关寄生频率结构中，补偿孔的长度l、宽度a和高度h分别为：l＝4mm，a＝5.6mm，h＝19.05mm。
在上述推移波导r型微波开关寄生频率结构中，补偿孔的形状为如下形状中的任意一种：半圆形、矩形、多边形和圆形。
本发明具有以下优点：
(1)本发明公开了一种推移波导r型微波开关寄生频率结构，利用推移波导r型微波开关的电磁场特性，在射频底座上加入补偿孔，使得闲置通道的电尺寸加长，谐振频率降低，从而使谐振频率移出波导开关的工作频率，有效地提高了波导开关隔离度。
(2)本发明采用在射频底座上设置补偿孔的结构实现谐振的转移，不会增加装配难度，也不会引入额外的零部件，同时还可以使开关的重量降低，提高了设计效率。
(3)本发明所述的推移波导r型微波开关寄生频率结构，能够有效展宽波导开关的工作频率，而且结构可实现形式简单、易加工，不会对波导开关的其他性能指标带来影响。
附图说明
图1是本发明实施例中一种推移波导r型微波开关寄生频率结构的示意图；
图2是本发明实施例中一种推移波导r型微波开关的工作状态示意图；
图3是本发明实施例中一种补偿孔的结构示意图；
图4是本发明实施例中一种常规波导开关隔离度仿真结果示意图；
图5是本发明实施例中一种加入补偿孔后的波导开关隔离度仿真结果示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明公共的实施方式作进一步详细描述。
推移波导r型微波开关属于机械式波导开关，主要由控制部分、驱动部分和射频部分组成。其中，射频部分主要包括：射频底座和射频转轴，射频转轴在驱动电机的带动下在射频底座上转动，从而实现开关状态的切换。本发明利用推移波导r型微波开关的电磁场特性，在射频底座上加入补偿孔，使得闲置通道的电尺寸加长，谐振频率降低，从而使谐振频率移出波导开关的工作频率。
参照图1，示出了本发明实施例中一种推移波导r型微波开关寄生频率结构的示意图。在本实施例中，所述推移波导r型微波开关寄生频率结构，包括：射频底座1、射频转轴2和多个补偿孔3。其中，射频转轴设置在所述射频底座的中心；多个补偿孔分别设置在射频底座上，多个补偿孔分别与射频转轴相切；射频底座上设置有多个波导端口4，多个补偿孔分别位于相邻的两个波导端口之间。
在本发明的一优选实施例中，所述多个补偿孔具体可以包括：第一补偿孔301、第二补偿孔302、第三补偿孔303和第四补偿孔304；所述多个波导端口具体可以包括：第一端口401，第二端口402、第三端口403和第四端口404。
其中，需要说明的是，第一端口401，第二端口402、第三端口403和第四端口404的具体端口类型根据波导开关的实际状态确定，当射频转轴，输入端口、输出端口、隔离端口的概念会发生转变。其中，第一端口，第二端口、第三端口和第四端口可以是输入端口、输出端口和隔离端口中的任一种。优选的，可以将通过直(弯)通道导通的两个端口叫做输入端口和输出端口，未导通的两个端口则叫做隔离端口。
如图1，第一端口和第三端口的连线与第二端口和第四端口的连线垂直相交；第一补偿孔、第二补偿孔、第三补偿孔和第四补偿孔分别位于相邻的两个波导端口的45°夹角位置。例如，第一补偿孔301、第二补偿孔302、第三补偿孔303和第四补偿孔304依次位于：第一端口401与第二端口402的45°夹角位置、第二端口402与第三端口403的45°夹角位置、第三端口403与第四端口404的45°夹角位置、以及第四端口404与第一端口401的45°夹角位置。
在本发明的一优选实施例中，所述射频转轴上设置有：第一弯通道201、第二弯通道202和一直通道203。
参照图2，示出了本发明实施例中一种推移波导r型微波开关的工作状态示意图。其中，第1和第3工作状态表示直通道处于闲置状态，第2和第4工作状态表示第一弯通道和第二弯通道处于闲置状态。
如图2，当直通道处于闲置状态(第1和第3工作状态)时，第一端口和第四端口通过第一弯通道连通，第二端口和第三端口通过第二弯通道连通，第一弯通道和第二弯通道处于工作状态(第1工作状态)；或，第一端口和第二端口通过第一弯通道连通，第三端口和第四端口通过第二弯通道连通，第一弯通道和第二弯通道处于工作状态(第3工作状态)。当第一弯通道和第二弯通道处于闲置状态(第2和第4工作状态)时，第二端口和第四端口通过直通道连通，直通道处于工作状态(第2工作状态)；或，第一端口和第三端口通过直通道连通，直通道处于工作状态(第4工作状态)。
优选的，当直通道处于闲置状态时，直通道与所述多个补偿孔中的其中两个补偿孔连通，直通道的电尺寸加长，也即，当弯通道工作时，补偿孔使得直通道的电尺寸加长，谐振频率往低移。当第一弯通道和第二弯通道处于闲置状态时，第一弯通道和第二弯通道分别与所述多个补偿孔中的其中两个补偿孔连通，第一弯通道和第二弯通的电尺寸加长，也即，当直通道工作时，补偿孔使得弯通道的电尺寸加长，谐振频率往低移。
例如：
在第1工作状态时，直通道203可以与第一补偿孔301和第三补偿孔303连通，直通道203的电尺寸加长。
在第3工作状态时，直通道203可以与第二补偿孔302和第四补偿孔304连通，直通道203的电尺寸加长。
在第2工作状态时，第一弯通道201可以与第一补偿孔301和第四补偿孔304连通，第二弯通道202可以与第二补偿孔302和第三补偿孔303连通，此时，第一弯通道201和第二弯通202的电尺寸均加长。
在第4工作状态时，第一弯通道201可以与第一补偿孔301和第二补偿孔302连通，第二弯通道202可以与第三补偿孔303和第四补偿孔304连通，此时，第一弯通道201和第二弯通202的电尺寸均加长。
在本发明的一优选实施例中，参照图3，示出了本发明实施例中一种补偿孔的结构示意图。如图3，所述补偿孔的形状可以但不仅限于为如下形状中的任意一种：半圆形、矩形、多边形和圆形。
在本发明的一优选实施例中，补偿孔的长度l、宽度a和高度可以但不仅限于为：l＝4mm，a＝5.6mm，h＝19.05mm。
在本发明的一优选实施例中，以直通道加入补偿孔前后对比，对本发明所述的推移波导r型微波开关寄生频率结构进行说明。
其中，原bj120波导开关的射频转轴直径为22mm；表1，是加入补偿孔前波导开关直通道对应的谐振模式示意表；表2，是加入补偿孔后波导开关直通道对应的谐振模式示意表。
表1
表2
在本实施例中，当弯通道工作时，直通道的谐振频率对弯通道的射频特性会带来影响。加入补偿孔前，计算得到的直通道的te102模式的谐振频率如表1所示(其余模式的谐振频率不在bj120波导的工作频段内不予考虑)；加入补偿孔后计算得到的直通道的te102模式的谐振频率如表2所示(其余模式由于谐振频率影响因子不同，变化规律不同)；可见，加入补偿孔后，直通道的te102模式的谐振频率降低了。此外，波导开关射频传输通道为1/4波长阻抗变换的形式，本发明所述的结构加在射频底座上，对传输通道没有影响，采用该结构可以将射频转轴非工作通道的谐振频率往低移，而且不影响波导开关内部其他模块的设计，驱动机构的设计均可维持原有设计，能够把对其他模块的影响降到最小。
其中，需要说明的是，补偿孔的长度l增大时，频率会逐渐往低移，补偿孔的长度l、宽度a和高度h可以根据实际情况设置，本实施例对此不作限制。在本发明的一优选实施例中，将本发明所述的推移波导r型微波开关寄生频率结构应用到波导开关中，仿真和计算结果如图4和图5所示(s13表示第一端口和第三端口未导通)。其中，图4，示出了本发明实施例中一种常规波导开关隔离度仿真结果示意图，可见，常规波导开关的寄生频率在13.51ghz附近。图5，示出了本发明实施例中一种加入补偿孔后的波导开关隔离度仿真结果示意图，可见，加入补偿孔后，波导开关的寄生频率已经推移到了12.5ghz附近，
前后对比效果很明显，能够使波导开关工作频率展宽1ghz左右。
如前所述，在加入补偿孔前后，射频转轴的直径并没有变化，从而开关驱动系统不需要做任何更改。增大射频转轴直径可以使谐振频率移到同样的位置，但射频转轴直径会增大很多，致使射频转轴的转动惯量增大，这样会带来驱动系统的进一步调整才能达到和原转轴直径相同的指标。驱动系统的调整包含步进式电机的更改和轴承的更改。本发明采用结构是射频底座结构的变化，没有增加额外的材料，射频转轴直径没有变化，无须对驱动机构进行任何更改，很大程度上提高了设计效率。
综上所述，本发明公开了一种推移波导r型微波开关寄生频率结构，利用推移波导r型微波开关的电磁场特性，在射频底座上加入补偿孔，使得闲置通道的电尺寸加长，谐振频率降低，从而使谐振频率移出波导开关的工作频率，有效地提高了波导开关隔离度。
其次，本发明采用在射频底座上设置补偿孔的结构实现谐振的转移，不会增加装配难度，也不会引入额外的零部件，同时还可以使开关的重量降低，提高了设计效率。
此外，本发明所述的推移波导r型微波开关寄生频率结构，能够有效展宽波导开关的工作频率，而且结构可实现形式简单、易加工，不会对波导开关的其他性能指标带来影响。
本说明中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
以上所述，仅为本发明最佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。