[发明专利]一种用于实时微波断层成像的微波开关矩阵

摘要

本发明涉及用于实时微波断层成像的微波开关矩阵，包括金属外壳、固态微波开关芯片、射频电路板和接地共面波导结构，其中若干个固态微波开关芯片组成了单刀双掷的微波开关模块和单刀N掷的微波开关模块；金属外壳的外部接口包括电源和控制接口、用于连接传感器电极的N个SMA接口、分别连接发射端和接收端的发射端SMA接口和接收端SMA接口；射频电路板的上表面为信号地部分并与金属外壳充分接触。本发明的有益效果是：本发明的基于固态微波开关芯片的微波开关矩阵弥补了传统机械式的微波开关矩阵开关速度低的不足，利用合理的结构设计使得非机械的微波开关矩阵在高速开关切换的同时，也可以达到较低的插入损耗和较高的隔离。

主权项

1.一种用于实时微波断层成像的微波开关矩阵，其特征在于：包括金属外壳(1)、固态微波开关芯片(6)、射频电路板(7)和接地共面波导结构，其中若干个固态微波开关芯片(6)组成了单刀双掷的微波开关模块和单刀N掷的微波开关模块；金属外壳(1)的外部接口包括电源和控制接口(2)、用于连接传感器电极的N个SMA接口(3)、分别连接发射端和接收端的发射端SMA接口(4)和接收端SMA接口(5)；射频电路板(7)的上表面为信号地部分并与金属外壳(1)充分接触，射频电路板(7)的底面上焊接固态微波开关芯片(6)，所有固态微波开关芯片(6)的高频微波信号端口之间均通过接地共面波导结构连接；接地共面波导结构包括金属导体微波信号通路部分(9)、金属层(10)和金属过孔(11)；接地共面波导结构的设计特性阻抗与微波信号路径的其他部分特性阻抗保持一致；单刀双掷的微波开关模块主要由N个单刀双掷的固态微波开关芯片组成；用于连接传感器电极的N个SMA接口(3)的信号端(8)与N个单刀双掷的固态微波开关芯片的共同端对应连接；单刀双掷的固态微波开关芯片包括三个端口：共同端、一号端口和二号端口；单刀双掷的固态微波开关芯片包括两种状态：共同端连接到一号端口、共同端连接到二号端口；N个单刀双掷的固态微波开关芯片的一号端口连接微波断层成像系统中微波信号发射端一侧的拓扑结构，N个单刀双掷的固态微波开关芯片的二号端口连接微波断层成像系统中微波信号接收端一侧的拓扑结构；同一时刻，一个单刀双掷的固态微波开关芯片的状态是共同端连接到一号端口，剩下的N‑1个单刀双掷的固态微波开关芯片的状态是共同端连接到二号端口；发射端的拓扑结构是一个单刀N掷的微波开关模块，单刀N掷的微波开关模块由若干个单刀双掷的固态微波开关芯片或若干个单刀四掷的固态微波开关芯片或一个单刀N掷的固态微波开关芯片连接而成；该单刀N掷的微波开关模块的共同端连接微波断层成像系统中发射端的发射端SMA接口(4)，该单刀N掷的微波开关模块剩下的N个开关端口与所述N个单刀双掷的固态微波开关芯片的一号端口对应连接；接收端的拓扑结构是一个单刀N掷的微波开关模块，单刀N掷的微波开关模块由若干个单刀双掷的固态微波开关芯片或若干个单刀四掷的固态微波开关芯片或一个单刀N掷的固态微波开关芯片连接而成；该单刀N掷的微波开关模块的共同端连接微波断层成像系统中接收端的接收端SMA接口(5)，该单刀N掷的微波开关模块剩下的N个开关端口与所述N个单刀双掷的固态微波开关芯片的二号端口对应连接。