專利名稱：信號切換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高頻信號處理裝置，特別是用來將輸入信號切換到預(yù)定傳輸路徑的信號切換裝置。
背景技術(shù)：
在移動通訊以及衛(wèi)星通訊中，信號切換裝置被用于基地臺和中繼臺等的通訊設(shè)備中來適當(dāng)切換輸入信號的傳輸路徑。該信號切換裝置從其輸入路徑接收一高頻信號，再從多個傳輸路徑中選擇所期望的路徑，然后從該路徑將接收到的高頻信號輸出。
日本特許公開公報9-275302號公報公開了一種微波開關(guān)，在此微波開關(guān)中，從其分枝部分出多個微傳輸帶(microstrip)，每個微傳輸帶都包含有一個由氧化物超導(dǎo)體構(gòu)成的傳輸線，在分枝部和每個氧化物超導(dǎo)體傳輸線之間還設(shè)有直流元件，用來將氧化物超導(dǎo)體傳輸線致于超導(dǎo)狀態(tài)或非超導(dǎo)狀態(tài)(比如，通常的傳導(dǎo)狀態(tài))。采用這種結(jié)構(gòu)，可以減少泄漏到未被選擇的傳輸路徑的微波的量，改善傳輸路徑的絕緣特性。
可是，在采用這種技術(shù)來改善傳輸路徑的絕緣特性時，并不能保證可以減少傳輸?shù)奖贿x擇傳輸路徑的電流的損失和防止信號劣化。在某些場合下，即使沒有信號漏入未被選擇的傳輸路徑，被選擇傳輸路徑的信號也會比輸入信號大大劣化。所以，為保證良好的信號切換，除了傳輸路徑的絕緣特性，還需要盡可能減少信號劣化?，F(xiàn)有技術(shù)不能滿足這一要求。
另外，信號切換裝置的各個傳輸路徑的輸出端通常都連接有開關(guān)(比如機械開關(guān)或半導(dǎo)體開關(guān))來防止不需要的電流傳輸?shù)胶罄m(xù)的電路中，從而改善傳輸路徑的絕緣特性。但是，由于部件的機械損耗，機械開關(guān)的可靠性會逐漸變低。半導(dǎo)體開關(guān)雖然能克服機械開關(guān)的這個問題，但是絕緣性能低于機械開關(guān)，而且，還需要注意半導(dǎo)體開關(guān)本身的操作可靠性。再者，使用了以上開關(guān)時，就需要有相應(yīng)電路來生成相應(yīng)的控制信號來控制其開關(guān)操作，這使裝置變得復(fù)雜。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供一種既能夠保證良好的傳輸路徑絕緣特性，又能夠降低信號傳輸損失的信號切換裝置。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種能夠保證良好的傳輸路徑絕緣特性，降低信號傳輸損失，又不必使用機械開關(guān)或半導(dǎo)體開關(guān)等開關(guān)器件的信號切換裝置。
本發(fā)明提供一種具有與輸入路徑相連的多個傳輸路徑的信號切換裝置，用于將來自輸入路徑的信號切換到預(yù)定的傳輸路徑。該信號切換裝置包括連接到第一傳輸路徑的阻抗可變單元。該阻抗可變單元包括由超導(dǎo)材料構(gòu)成的第一傳輸段。當(dāng)將輸入信號切換到第二傳輸路徑時，該第一傳輸段被致于非超導(dǎo)狀態(tài)。該第一傳輸段的輸入側(cè)的一定長度的區(qū)間的截面積小于第一傳輸段的輸出端的截面積。
作為一個實施例，第一傳輸段的輸入側(cè)的一定長度的區(qū)間的截面的寬度可以比第一傳輸段的輸出端的截面的寬度小。或者，第一傳輸段的輸入側(cè)的一定長度的區(qū)間的截面的厚度可以比第一傳輸段的輸出端的截面的厚度小。
最好是，當(dāng)將輸入信號切換到第一傳輸路徑時，第二傳輸路徑的輸入阻抗被調(diào)節(jié)得足夠大。
另外，本發(fā)明的信號切換裝置最好還包括一個選擇單元，該選擇單元通過調(diào)節(jié)第一傳輸段的超導(dǎo)材料的傳導(dǎo)狀態(tài)來選擇或不選擇第一傳輸路徑。
根據(jù)以上發(fā)明，由于提供了連接到第一傳輸路徑的由超導(dǎo)材料構(gòu)成的第一傳輸段，當(dāng)將信號切換到第二傳輸路徑時，第一傳輸段的超導(dǎo)材料被致于非超導(dǎo)狀態(tài)(比如通常的傳導(dǎo)狀態(tài))。因為第一傳輸段的輸入側(cè)的截面小于輸出端的截面，在非超導(dǎo)狀態(tài)下，第一傳輸路徑的電阻變得很大，所以可以有效地減少第一傳輸路徑中的信號損失，保證較好的絕緣特性。
另外，本發(fā)明還提供一種具有與輸入路徑相連的多個傳輸路徑的信號切換裝置，用于將來自輸入路徑的信號切換到預(yù)定的傳輸路徑。該信號切換裝置包括第一阻抗可變單元和第二阻抗可變單元。第一阻抗可變單元被串聯(lián)到第一傳輸路徑，第二阻抗可變單元被并聯(lián)到第二傳輸路徑。第一阻抗可變單元包括由超導(dǎo)材料構(gòu)成的第一傳輸段，第二阻抗可變單元包括由超導(dǎo)材料構(gòu)成的第二傳輸段。第二傳輸段的截面積小于第二傳輸路徑的截面積。當(dāng)?shù)诙鬏敹伪恢掠诔瑢?dǎo)狀態(tài)時，通過調(diào)節(jié)第二傳輸路徑的長度，使得第二傳輸路徑的輸入阻抗足夠大。
最好是，當(dāng)?shù)诙鬏敹伪恢掠诔瑢?dǎo)狀態(tài)時，通過調(diào)節(jié)第二傳輸段的長度，使得從第二傳輸路徑到第二傳輸段的輸入阻抗足夠小。作為一個實施例，第二傳輸段的一端可被連接到第二傳輸路徑，另一端可被接地，而且這時第二傳輸段的長度可被設(shè)為輸入信號波長的二分之一，或輸入信號波長的二分之一的整數(shù)倍?；蛘撸诙鬏敹蔚囊欢丝杀贿B接到第二傳輸路徑，另一端可被懸空。這時，第二傳輸段的長度可被設(shè)為輸入信號波長的四分之一，或輸入信號波長的四分之一的奇數(shù)倍。
另外，本發(fā)明的信號切換裝置還可以包括一個選擇單元，該選擇單元通過調(diào)節(jié)第一傳輸段的超導(dǎo)材料和第二傳輸段的超導(dǎo)材料的傳導(dǎo)狀態(tài)來選擇第一傳輸路徑或第二傳輸路徑為預(yù)定的傳輸路徑。
另外，本發(fā)明的信號切換裝置還可包括串聯(lián)到第三傳輸路徑的第三阻抗可變單元和并聯(lián)到第三傳輸路徑的第四阻抗可變單元。第三阻抗可變單元包括由超導(dǎo)材料構(gòu)成的第三傳輸段。第四阻抗可變單元包括由超導(dǎo)材料構(gòu)成的第四傳輸段，該第四傳輸段的截面積小于第三傳輸路徑的截面積。當(dāng)?shù)谒膫鬏敹伪恢掠诔瑢?dǎo)狀態(tài)時，通過調(diào)節(jié)第三傳輸路徑的長度，使得第三傳輸路徑的輸入阻抗足夠大。這時，以上的信號切換裝置也最好包括一個選擇單元，該選擇單元通過調(diào)節(jié)第一傳輸段的超導(dǎo)材料，第二傳輸段的超導(dǎo)材料，第三傳輸段的超導(dǎo)材料和第四傳輸段的超導(dǎo)材料的傳導(dǎo)狀態(tài)來選擇第一傳輸路徑，第二傳輸路徑和第三傳輸路之一為預(yù)定的傳輸路徑。
最好是，當(dāng)?shù)谒膫鬏敹伪恢掠诔瑢?dǎo)狀態(tài)時，第四傳輸段的長度被調(diào)節(jié)得使從第三傳輸路徑到第四傳輸段的輸入阻抗小于預(yù)定值。作為一個實施例，第四傳輸段的一端可以被連接到第三傳輸路徑，另一端可以被控地。這時，第四傳輸段的長度被設(shè)為輸入信號的半波長，或輸入信號半波長的整數(shù)倍。或者，第四傳輸段的一端可以被連接到第三傳輸路徑，另一端可以被懸空。這時，第四傳輸段的長度被設(shè)為輸入信號的波長的四分之一，或輸入信號波長的四分之一的奇數(shù)倍。
根據(jù)以上發(fā)明，由于提供了并聯(lián)到第二傳輸路徑的由超導(dǎo)材料構(gòu)成的第二傳輸段，本發(fā)明的信號切換裝置可以通過第二傳輸段來控制是否要將信號傳輸?shù)竭B接到第二傳輸路徑的后續(xù)電路，因此在第二傳輸路徑中不需要使用開關(guān)單元(如機械開關(guān)或半導(dǎo)體開關(guān))。
再者，由于同時提供了串聯(lián)到第一傳輸路徑的由超導(dǎo)材料構(gòu)成的第一傳輸段和并聯(lián)到第二傳輸路徑的由超導(dǎo)材料構(gòu)成的第二傳輸段，當(dāng)將信號切換到第一傳輸路徑時，可將第一傳輸段和第二傳輸段都設(shè)至為超導(dǎo)狀態(tài)。這時，由于通過調(diào)節(jié)第二傳輸路徑的長度使得第二傳輸路徑的輸入阻抗足夠大，信號只傳播到第一傳輸路徑而不傳播到第二傳輸路徑，所以第二傳輸路徑中的信號損失可大大減少。當(dāng)將信號切換到第二傳輸路徑時，可將第一傳輸段和第二傳輸取都設(shè)至為非超導(dǎo)狀態(tài)。這時，由于第一傳輸路徑的輸入阻抗充分大，信號只傳播到第二傳輸路徑而不傳播到第一傳輸路徑，所以第一傳輸路徑中的信號損失可大大減少。再者，由于第二傳輸段處于非超導(dǎo)狀態(tài)而且第二傳輸段的截面積小于第二傳輸路徑的截面積，第二傳輸段的輸入阻抗也足夠大，所以傳播到第二傳輸路徑的信號，可以幾乎不被第二傳輸段分流而傳播到后續(xù)電路。
所以本發(fā)明可以有效地減少傳輸路徑中的信號損失，保證良好的絕緣特性。
通過以下結(jié)合附圖的詳細說明可以對本發(fā)明的目的，特征和優(yōu)點有更清楚的了解。
圖1(A)是本發(fā)明第一實施例的信號切換裝置3100的正面圖，(B)是信號切換裝置3100的側(cè)剖面圖；圖2是一個描述阻抗變化的史密斯圖；圖3顯示將輸入信號傳輸?shù)降诙鬏斅窂綍r的信號傳輸系數(shù)(信號損失)的模擬結(jié)果；圖4(A)是本發(fā)明第一實施例的信號切換裝置3400的正面圖，(B)是信號切換裝置3400的側(cè)剖面圖；圖5(A)是本發(fā)明第一實施例的信號切換裝置3400b的正面圖，(B)是信號切換裝置3400b的側(cè)剖面圖；圖6(A)是本發(fā)明第一實施例的信號切換裝置3500的正面圖，(B)是信號切換裝置3500的側(cè)剖面圖；
圖7顯示信號切換裝置3500的一個變化例；圖8(A)是本發(fā)明第一實施例的信號切換裝置3500b的正面圖，(B)是信號切換裝置3500b的側(cè)剖面圖；圖9是本發(fā)明第一實施例的信號切換裝置3700的正面圖；圖10(A)是本發(fā)明第一實施例的信號切換裝置3800的正面圖，(B)是信號切換裝置3800的側(cè)剖面圖；圖11是本發(fā)明第二實施例的信號切換裝置100的正面圖；圖12是沿圖11中直線AA的信號切換裝置100的側(cè)剖面圖；圖13是沿圖11中直線BB的信號切換裝置100的側(cè)剖面圖；圖14是一個描述阻抗變化的史密斯圖；圖15是本實施例的信號切換裝置600的整體構(gòu)成的示意圖；圖16是本發(fā)明第二實施例的一個變化例的信號切換裝置700的正面圖；圖17是沿圖16中直線AA的信號切換裝置700的側(cè)剖面圖；圖18是沿圖16中直線BB的信號切換裝置700的側(cè)剖面圖；圖19是本發(fā)明第三實施例的信號切換裝置1000的正面圖；圖20是沿圖19中直線AA的信號切換裝置1000的側(cè)剖面圖；圖21是沿圖19中直線BB的信號切換裝置1000的側(cè)剖面圖；圖22顯示信號切換裝置1000的一個變化例的側(cè)剖面圖；圖23是本發(fā)明第二實施例的信號切換裝置1400的正面圖；
圖24是沿圖23中直線AA的信號切換裝置1400的側(cè)剖面圖；圖25是沿圖23中直線BB的信號切換裝置1400的側(cè)剖面圖；圖26是本發(fā)明第四實施例的信號切換裝置1700的正面圖；圖27是本發(fā)明第五實施例的信號切換裝置1800的正面圖；圖28是本發(fā)明第六實施例的信號切換裝置1900的一部分的正面圖；圖29是本發(fā)明第六實施例的信號切換裝置2000的一部分的正面圖。
具體實施例方式
以下參照附圖對本發(fā)明的具體實施例進行詳細說明。
第一實施例<第一例>
圖1(A)是本發(fā)明第一實施例的信號切換裝置的第一例(標(biāo)記為信號切換裝置3100)的正面圖，圖1(B)是信號切換裝置3100的側(cè)剖面圖。信號切換裝置3100構(gòu)成一個共面波導(dǎo)(co-planar wave guide)。
信號切換裝置3100包括一個分枝部3102，構(gòu)成第一傳輸路徑的第一傳輸部3104和串聯(lián)傳輸部3106，構(gòu)成第二傳輸路徑的第二傳輸部3108，和連接到第二傳輸部3108的開關(guān)3110。第一傳輸部3104和第二傳輸部3108分別與分枝部3102相連接，分枝部3102將輸入信號切換到第一傳輸部3104或第二傳輸部3108。串聯(lián)傳輸部3106與第一傳輸部3104相連接。以上各部分構(gòu)成一個共面波導(dǎo)。中心部的條形導(dǎo)體3112和3114的兩側(cè)一定距離處設(shè)有接地導(dǎo)體3116，3118，3120，3122，和3124。如圖1(B)所示，以上各部被成型在介電材料3126上。
串聯(lián)傳輸部3106是由超導(dǎo)體材料構(gòu)成的，分枝部3102，第一傳輸部3104，和第二傳輸部3108是由通常的導(dǎo)體(以下稱之為常導(dǎo)體)構(gòu)成的。由超導(dǎo)體材料構(gòu)成的串聯(lián)傳輸部3106在臨界溫度(比如說，70K)以上呈現(xiàn)為常導(dǎo)體，在臨界溫度以下呈現(xiàn)為超導(dǎo)體，這時它具有非常小的電阻。
構(gòu)成串聯(lián)傳輸部3106的超導(dǎo)體材料可以在考慮了臨界溫度的大小，常傳導(dǎo)狀態(tài)時的電阻率，以及以上各部的長度后來選擇。比如，可以使用金屬，金屬氧化物，或陶瓷。具體地說，可以使用鈮鈦(Nb-Ti)，錫化鈮(Nb3Sn)，鎵化釩(V3Ga)，釔鋇銅氧(YBCOyttrium barium copperoxide)，鑭鋇銅氧(RE-BCORE-barium copper oxide)，鉍鍶鈣銅氧(BSCCObismuth-strontium-calcium-copper-oxide)，鉍鉛鍶鈣銅氧(BPSCCObismuth-lead-strontium-calcium-copper-bxid-e)，汞鋇鈣銅氧(HBCCOmercury-barium-calcium-copper-oxide)，鉈鋇鈣銅氧(TBCCOthallium-barium-calcium-copper-oxide)等等。這里，RE表示鑭(La)，釹(Nd)，釤(Sm)，銪(Eu)，釓(Gd)，鏑(Dy)，鉺(Er)，銩(Tm)，鐿(Yb)，或镥(Lu)中的任何一中元素。
還有一個電路接在串聯(lián)傳輸部3106的輸出端，并在串聯(lián)傳輸部3106被調(diào)節(jié)到超導(dǎo)狀態(tài)時與串聯(lián)傳輸部3106保持匹配。同樣，還有一個電路與開關(guān)3110相連，該電路在開關(guān)3110處于“關(guān)”狀態(tài)時與開關(guān)3110保持匹配。這些電路沒有顯示在圖1(A)中。
在串聯(lián)傳輸部3106處于超導(dǎo)狀態(tài)時，為使從第一傳輸路徑和第二傳輸路徑的分枝點X到第一傳輸路徑的輸入阻抗(具體講，從分枝點X到第一傳輸部3104的端點O1的輸入阻抗ZX01)與特征阻抗相匹配，需要適當(dāng)調(diào)節(jié)第一傳輸路徑寬度，介質(zhì)3126的介電常數(shù)和厚度，以及第一傳輸部3104和串聯(lián)傳輸部3106與接地導(dǎo)體3116，3118，3120，3122，和3124之間的空隙的大小。
在本例中，串聯(lián)傳輸部3106中條形導(dǎo)體3114輸入端的某個區(qū)間(比如，長度為L2的區(qū)間)的寬度w1(嚴(yán)格講，傳輸路徑的寬度)比條形導(dǎo)體3114的輸出端的寬度w2小。如以下所述，將條形導(dǎo)體3114的輸入端做成細長形可以在條形導(dǎo)體3114處于非超導(dǎo)狀態(tài)時提高條形導(dǎo)體3114的電阻。
如圖1(A)所示，在本例中，條形導(dǎo)體3114的一部分被做成錐型，其寬度從w1連續(xù)地變化到w2。但是本實施例并不限于此形狀，也可采用其他的形狀，此如階梯式形狀等。在使路徑寬度變化時，需要保證傳輸路徑的特征阻抗不發(fā)生變化。在采用共面波導(dǎo)時，需要調(diào)節(jié)路徑寬度和空隙的大小，即根據(jù)路徑寬度來決定空隙的大小，從而保證特征阻抗不變。所以，如圖1(A)所示，路徑寬度較小(w1)的區(qū)域的空隙被設(shè)計的比路徑寬度較大(w2)的區(qū)域的空隙小。
可以將各傳輸部的長度L1，L2和L3調(diào)節(jié)到最佳值。比如說，在0.1至數(shù)毫米之間。路徑寬度可以取各種各樣的值，比如，w1可設(shè)為3μm，w2可設(shè)為10μm。
下面說明信號切換裝置3100的工作原理。首先考慮輸入到分枝部3102的信號被切換到第二傳輸路徑的情形。在這種情形下，開關(guān)3110處于關(guān)狀態(tài)，串聯(lián)傳輸部3106被設(shè)為非超導(dǎo)狀態(tài)。當(dāng)開關(guān)3110處于關(guān)狀態(tài)時，第二傳輸路徑里的第二傳輸部3108與開關(guān)3110(以及其后的電路)相匹配。另外，第一傳輸路徑中第一傳輸部3104與處于非超導(dǎo)狀態(tài)的串聯(lián)傳輸部3106不相匹配。在本例中，為使輸入信號低損耗地傳輸?shù)降诙鬏斅窂剑瑥姆种cX到第一傳輸部3104的端點O1的輸入阻抗ZX01被調(diào)節(jié)得非常大(原理上可以是無窮大)。這是通過調(diào)節(jié)傳輸路徑的長度來實現(xiàn)的。以下參照史密斯圖來做說明。
圖2顯示一個描述阻抗變化的史密斯圖。
在圖2的史密斯圖中，原點O對應(yīng)于第一傳輸路徑的特征阻抗。當(dāng)串聯(lián)傳輸部3106被至與超導(dǎo)狀態(tài)時，第一傳輸部3104與串聯(lián)傳輸部3106相匹配，因此在史密斯圖中串聯(lián)傳輸部3106的阻抗位于原點O或其附近的點Q。當(dāng)串聯(lián)傳輸部3106被至與非超導(dǎo)狀態(tài)時，比如說，在史密斯圖中串聯(lián)傳輸部3106的阻抗位于與原點O有一定距離的點R。當(dāng)將傳輸路徑長度從0增加到1/2波長時，相應(yīng)的阻抗的在史密斯圖上的軌跡形成一個圓I。在圖2的史密斯圖上，通過原點O的水平直線K的右端點P對應(yīng)與無窮大的阻抗，直線K的左端點T對應(yīng)與零阻抗。所以，為增大串聯(lián)傳輸部3106的阻抗，可以改變串聯(lián)傳輸部3106的長度，使其阻抗位于圓I和直線K的交點R’處。
在本例中，條形導(dǎo)體3114輸入端長度為L2的區(qū)間被設(shè)計成細長形，其寬度w1遠遠小于條形導(dǎo)體3114的輸出端的寬度w2。因此，當(dāng)條形導(dǎo)體3114處于非超導(dǎo)狀態(tài)時，其阻抗遠遠大于寬度一定的條形導(dǎo)體的阻抗。所以，在本例中，在超導(dǎo)狀態(tài)下串聯(lián)傳輸部3106的輸入阻抗非常小，在非超導(dǎo)狀態(tài)下串聯(lián)傳輸部3106的輸入阻抗非常大，與寬度一定的條形導(dǎo)體的情形相比，當(dāng)串聯(lián)傳輸部3106的導(dǎo)電狀態(tài)在超導(dǎo)狀態(tài)和非超導(dǎo)狀態(tài)之間發(fā)生變化時，串聯(lián)傳輸部3106的輸入阻抗的變化幅度非常大。超導(dǎo)狀態(tài)和非超導(dǎo)狀態(tài)下串聯(lián)傳輸部3106的輸入阻抗分別對應(yīng)于史密斯圖上以原點O為圓點的一個很小的圓(半徑幾乎為零)和一個很大的圓(比如，圓I)。圓I的半徑越大，非超導(dǎo)狀態(tài)下串聯(lián)傳輸部3106的輸入阻抗就可能被調(diào)節(jié)越接近點P(無窮大)。
假如條形導(dǎo)體3114的寬度一定，比如說等于w2，非超導(dǎo)狀態(tài)下串聯(lián)傳輸部3106的輸入阻抗不可能太大，其輸入阻抗對應(yīng)于史密斯圖上的，比如說，圓J上的點S。所以，當(dāng)導(dǎo)電狀態(tài)在超導(dǎo)狀態(tài)和非超導(dǎo)狀態(tài)之間發(fā)生變化時，串聯(lián)傳輸部3106的輸入阻抗的變化幅度不會太大。這時，通過調(diào)節(jié)串聯(lián)傳輸部3106的路徑長度，其阻抗最大可調(diào)節(jié)到圓J和直線K的交點S’處。
史密斯圖上以原點O為圓點的圓的半徑對應(yīng)于傳輸路徑的反射率。當(dāng)?shù)谝粋鬏斅窂教幱谄ヅ錉顟B(tài)時，輸入阻抗對應(yīng)于原點O，即史密斯圖上相應(yīng)的圓的半徑為零。這意味著第一傳輸路徑的反射率為零，即信號毫無反射被完全傳送到第一傳輸路徑。
當(dāng)?shù)谝粋鬏斅窂教幱诓黄ヅ錉顟B(tài)，并且輸入阻抗對應(yīng)于原點P時，即史密斯圖上相應(yīng)的圓的半徑為最大，第一傳輸路徑的反射率為1，信號在第一傳輸路徑中被完全反射，沒有信號被傳送到第一傳輸路徑，全部傳輸?shù)降诙鬏斅窂健?br>
當(dāng)?shù)谝粋鬏斅窂讲皇菬o窮大也不是零時，史密斯圖上相應(yīng)的圓的半徑處于最大值和零之間，第一傳輸路徑的反射率小于1，即有一部分信號被傳送到第一傳輸路徑，另一部分傳輸?shù)降诙鬏斅贰＿@意味著有一部分信號漏到了第一傳輸路徑。
所以，為減少漏到了第一傳輸路徑的信號的量，應(yīng)當(dāng)盡量增大第一傳輸路徑的反射率。在本例中，通過將條形導(dǎo)體3114輸入端長度為某區(qū)間做成細長形，大大增加了非超導(dǎo)狀態(tài)下第一傳輸路徑的輸入阻抗(在史密斯圖上位于點P附近)，即增大了第一傳輸路徑的反射率。
下面考慮輸入到分枝部3102的信號被切換到第一傳輸路徑時的情形。在這種情形下，開關(guān)3110處于開狀態(tài)，串聯(lián)傳輸部3106設(shè)為超導(dǎo)狀態(tài)。這時，第一傳輸路徑中第一傳輸部3104與處于超導(dǎo)狀態(tài)的串聯(lián)傳輸部3106相匹配，而第二傳輸路徑里的第二傳輸部3108與開關(guān)3110(以及其后的電路)不匹配。這時，通過調(diào)節(jié)第二傳輸部3108的長度L3，可以使從分枝點X到第二傳輸部3108的端點O2的輸入阻抗ZX02變得非常大(原理上可以是無窮大)。如果開關(guān)3110處于開狀態(tài)時的充分大，從分枝點X到開關(guān)3110的距離也可以設(shè)為零。
因為當(dāng)?shù)诙鬏斅窂降妮斎胱杩惯h大于第一傳輸路徑的輸入阻抗，信號基本上都傳播到第一傳輸路徑而不傳播到第二傳輸路徑。因此，信號切換裝置3100即能保證很好的絕緣性能，又能降低信號傳輸中的損耗。
圖3顯示將輸入信號傳輸?shù)降诙鬏斅窂綍r的信號傳輸系數(shù)(信號損失)的模擬結(jié)果，其中，橫軸代表輸入信號的頻率，縱軸代表第二傳輸路徑的信號傳輸系數(shù)，刻度0dB表示信號的功率沒有發(fā)生衰減，-3dB表示信號的功率減少到初始值的大約一半。
在圖3中，上側(cè)的曲線3302對應(yīng)于有一細長部分的條形導(dǎo)體3314的情形，下側(cè)的曲線3304對應(yīng)于條形導(dǎo)體的寬度一定沒有變化的情形。曲線3302顯示，即使輸入信號的頻率在很大的范圍里變化，其功率幾乎不發(fā)生衰減。曲線3304顯示，當(dāng)輸入信號的頻率變化很大時其功率略有衰減。
<第二例>
圖4(A)是本發(fā)明第一實施例的信號切換裝置的第二例(標(biāo)記為信號切換裝置3400)的正面圖，圖4(B)是信號切換裝置3400的側(cè)剖面圖。信號切換裝置3400構(gòu)成一個共面波導(dǎo)。
與信號切換裝置3100相似，信號切換裝置3400包括一個分枝部3402，構(gòu)成第一傳輸路徑的第一傳輸部3404和串聯(lián)傳輸部3406，構(gòu)成第二傳輸路徑的第二傳輸部3408，和連接到第二傳輸部3408的開關(guān)3410。第一傳輸部3404和第二傳輸部3408分別與分枝部3402相連接，分枝部3402將輸入信號切換到第一傳輸部3404或第二傳輸部3408。串聯(lián)傳輸部3406與第一傳輸部3404相連接。以上各部分構(gòu)成一個共面波導(dǎo)。中心部的條形導(dǎo)體3412和3414的兩側(cè)一定距離處設(shè)有接地導(dǎo)體3416，3418，3420，3422，和3424。如圖4(B)所示，以上各部被成型于介電材料3426上。
串聯(lián)傳輸部3406是由超導(dǎo)體材料構(gòu)成的，分枝部3402，第一傳輸部3404，和第二傳輸部3408是由通常的導(dǎo)體構(gòu)成的。
在本例中，串聯(lián)傳輸部3406中條形導(dǎo)體3414輸入端的某個區(qū)間(比如，長度為L2的區(qū)間)的寬度與輸出端的寬度一樣，都為w2，但是該區(qū)間的厚度t1(嚴(yán)格講，傳輸路徑的厚度)比其輸出端的厚度t2小。
當(dāng)串聯(lián)傳輸部3406處于超導(dǎo)狀態(tài)時，為使第一傳輸部3404與串聯(lián)傳輸部3406特征阻抗匹配，需要調(diào)節(jié)第一傳輸路徑的厚度t1，介質(zhì)3426的介電常數(shù)和厚度，以及第一傳輸部3404和串聯(lián)傳輸部3406與接地導(dǎo)體3416，3418，3420，3422，和3424之間的空隙的大小。
在本例中，條形導(dǎo)體3414輸入端長度為L2的區(qū)間被設(shè)計成薄長形，其厚度t1遠遠小于條形導(dǎo)體3414的輸出端的厚度t2。因此，條形導(dǎo)體3414在非超導(dǎo)狀態(tài)時的阻抗遠遠大于厚度一定的條形導(dǎo)體的阻抗。
為增大超導(dǎo)狀態(tài)和非超導(dǎo)狀態(tài)的輸入阻抗的變化幅度，可以如例一(圖1(A))那樣，將條形導(dǎo)體輸入端的某個區(qū)間的厚度設(shè)成一定寬度做得很小，也可以將其寬度設(shè)為一定厚度做得小。在任一情形下，都是通過將條形導(dǎo)體輸入端的截面積做得小于輸出端的截面積來增大非超導(dǎo)狀態(tài)的電阻，從而增大超導(dǎo)狀態(tài)和非超導(dǎo)狀態(tài)的輸入阻抗的變化幅度。
需要主意，在現(xiàn)有技術(shù)中，當(dāng)傳輸路徑寬度不同的傳輸線相互連接時，為了抑制路徑寬度不連續(xù)點處信號的反射，這些路徑寬度不同的傳輸線之間通常需要加入連接器(connector)來改善兩者的連接狀況。在本例中，不同的傳輸線的路徑寬度可以設(shè)為相同，因此就沒有必要再使用連接器，所以可以減小信號切換裝置的尺寸。
再者，還可以進一步將圖1(A)和圖1(B)與圖4(A)和圖4(B)的結(jié)構(gòu)結(jié)合起來。
圖5(A)是本發(fā)明第一實施例的信號切換裝置3400b的正面圖，圖5(B)是信號切換裝置3400b的側(cè)剖面圖。信號切換裝置3400b是信號切換裝置3400的一個變化例。在圖5(A)和圖5(B)與圖4(A)和圖4(B)中，相同的構(gòu)成要素使用相同的符號。
如圖5(A)和圖5(B)所示，條形導(dǎo)體3414b結(jié)合了圖1(A)和圖1(B)中的結(jié)構(gòu)與圖4(A)和圖4(B)的結(jié)構(gòu)的特點，即條形導(dǎo)體3414b輸入端的某個區(qū)間即有小的厚度又有小的寬度。這樣就可以進一步減小條形導(dǎo)體輸入端的截面積，增大非超導(dǎo)狀態(tài)的電阻，增大超導(dǎo)狀態(tài)和非超導(dǎo)狀態(tài)的輸入阻抗的變化幅度。
以上沒有對信號切換裝置3400和信號切換裝置3400b中路徑長度L1，L2和L3的調(diào)節(jié)做詳細說明。它們的調(diào)節(jié)方法與前一例完全一樣。另外，信號切換裝置3400和信號切換裝置3400b的工作原理也與前一例類似。
<第三例>
圖6(A)是本發(fā)明第一實施例的信號切換裝置的第三例(標(biāo)記為信號切換裝置3500)的正面圖，圖6(B)是信號切換裝置3500的側(cè)剖面圖。信號切換裝置3500構(gòu)成一個微傳輸帶線路(microstrip line)。
信號切換裝置3500包括一個分枝部3502，構(gòu)成第一傳輸路徑的第一傳輸部3504和串聯(lián)傳輸部3506，構(gòu)成第二傳輸路徑的第二傳輸部3508，和連接到第二傳輸部3508的開關(guān)3510。第一傳輸部3504和第二傳輸部3508分別與分枝部3502相連接，分枝部3502將輸入信號切換到第一傳輸部3504或第二傳輸部3508。串聯(lián)傳輸部3506與第一傳輸部3504相連接。以上各部分構(gòu)成一個微傳輸帶線路。如圖6(B)所示，以上各部被成型于介電材料3526上，而介電材料3526被成型在接地導(dǎo)體3516上。
串聯(lián)傳輸部3506是由超導(dǎo)體材料構(gòu)成的，分枝部3502，第一傳輸部3504，和第二傳輸部3508是由通常的導(dǎo)體構(gòu)成的。
在本例中，串聯(lián)傳輸部3506中條形導(dǎo)體3514輸入端的某個區(qū)間(比如，長度為L2的區(qū)間)的寬度w1比輸出端的寬度w2小，但是該區(qū)間的厚度與輸出端的厚度相同。
在微傳輸帶線路中，特征阻抗隨路徑寬度，介質(zhì)3526的介電常數(shù)，以及介質(zhì)3526的厚度(到接地導(dǎo)體的距離)而變化。為保證特征阻抗不隨路徑寬度變化，條形導(dǎo)體3514輸入端長度為L2的寬度較小的區(qū)間之下的介質(zhì)3526的厚度t1比輸出端的介質(zhì)3526的厚度t2薄。
還可以如圖7那樣使用不同介電常數(shù)的介電材料。
圖7顯示信號切換裝置3500的一個變化例。
如圖7所示，條形導(dǎo)體3514輸入端的長度為L2，寬度為w1的區(qū)間之下的介質(zhì)3517是與介質(zhì)3526有不同介電常數(shù)的介電材料構(gòu)成的。采用這種方法可以使接地導(dǎo)體3516的厚度保持一定值。
當(dāng)串聯(lián)傳輸部3506處于超導(dǎo)狀態(tài)時，為使第一傳輸部3504與串聯(lián)傳輸部3506特征阻抗匹配，需要調(diào)節(jié)第一傳輸路徑的寬度，以及介質(zhì)3526的介電常數(shù)和厚度。
在本例中，通過將條形導(dǎo)體3514輸入端長度為L2的區(qū)間設(shè)計成細長形，條形導(dǎo)體3514在非超導(dǎo)狀態(tài)時的阻抗遠遠大于寬度一定的條形導(dǎo)體的阻抗。
為增大超導(dǎo)狀態(tài)和非超導(dǎo)狀態(tài)的輸入阻抗的變化幅度，可以如圖6(A)那樣，將條形導(dǎo)體輸入端的桌個區(qū)間的厚度設(shè)成一定而將其寬度做得很小，也可以將其寬度設(shè)為一定而將其厚度做得小。在任一情形下，都是通過將條形導(dǎo)體輸入端的截面積做得小于輸出端的截面積來增大非超導(dǎo)狀態(tài)的電阻，從而增大超導(dǎo)狀態(tài)和非超導(dǎo)狀態(tài)的輸入阻抗的變化幅度。
再者，還可以進一步將以上結(jié)構(gòu)結(jié)合起來。
圖8(A)是本發(fā)明第一實施例的信號切換裝置3500b的正面圖，圖8(B)是信號切換裝置3500b的側(cè)剖面圖。信號切換裝置3500b是信號切換裝置3500的另一個變化例。在圖6(A)和圖6(B)與圖8(A)和圖8(B)中，相同的構(gòu)成要素使用相同的符號。
如圖8(A)和圖8(B)所示，條形導(dǎo)體3514b結(jié)合了以上所述兩種結(jié)構(gòu)的特點，即條形導(dǎo)體3514b輸入端的某個區(qū)間即有小的厚度又有小的寬度。這樣就可以進一步減小條形導(dǎo)體輸入端的截面積，增大非超導(dǎo)狀態(tài)的電阻，增大超導(dǎo)狀態(tài)和非超導(dǎo)狀態(tài)的輸入阻抗的變化幅度。
以上沒有對信號切換裝置3500和信號切換裝置3500b中路徑長度L1，L2和L3的調(diào)節(jié)做詳細說明。它們的調(diào)節(jié)方法與前一例完全一樣。另外，信號切換裝置3500和信號切換裝置3500b的工作原理也與前一例類似。
<第四例>
圖9是本發(fā)明第一實施例的信號切換裝置的第四例(標(biāo)記為信號切換裝置3700)的正面圖。信號切換裝置3700構(gòu)成一個同軸傳輸線路(coaxial line)。
信號切換裝置3700包括一個分枝部3702，構(gòu)成第一傳輸路徑的第一傳輸部3704和串聯(lián)傳輸部3706，和構(gòu)成第二傳輸路徑的第二傳輸部3708。第一傳輸部3704和第二傳輸部3708分別與分枝部3702相連接，分枝部3702將輸入信號切換到第一傳輸部3704或第二傳輸部3708。串聯(lián)傳輸部3706與第一傳輸部3704相連接。第一傳輸部3704與第二傳輸部3708的中心部有導(dǎo)體3712，串聯(lián)傳輸部3706的中心部有導(dǎo)體3714。以上各部分構(gòu)成一個同軸傳輸線路。
串聯(lián)傳輸部3706是由超導(dǎo)體材料構(gòu)成的，分枝部3702，第一傳輸部3704，和第二傳輸部3708是由通常的導(dǎo)體構(gòu)成的。
在本例中，串聯(lián)傳輸部3706中心的導(dǎo)體3714輸入端的某個區(qū)間(比如，長度為L2的區(qū)間)的直徑w1比輸出端的直徑w2小，而且這個區(qū)間的同軸電纜的直徑也比輸出端電纜的直徑小。
在同軸傳輸線路中，特征阻抗隨導(dǎo)體直徑，介質(zhì)的介電常數(shù)，以及介質(zhì)的厚度(到接地導(dǎo)體的距離)而變化。為保證特征阻抗不隨導(dǎo)體直徑變化，導(dǎo)體3714輸入端長度為L2的直徑較小的區(qū)間相對應(yīng)的介質(zhì)3726的厚度比輸出端的介質(zhì)3726的厚度小。
當(dāng)串聯(lián)傳輸部3706處于超導(dǎo)狀態(tài)時，為使第一傳輸部3704與串聯(lián)傳輸部3706特征阻抗匹配，需要調(diào)節(jié)第一傳輸路徑的直徑，以及介質(zhì)3726的介電常數(shù)和厚度。
在本例中，通過將導(dǎo)體3714輸入端長度為L2的區(qū)間設(shè)計成細長形，導(dǎo)體3714在非超導(dǎo)狀態(tài)時的阻抗遠遠大于直徑一定的導(dǎo)體的阻抗。
如前所述，為增大超導(dǎo)狀態(tài)和非超導(dǎo)狀態(tài)的輸入阻抗的變化幅度，可以通過將導(dǎo)體輸入端的某個區(qū)間的截面積做得小于輸出端的截面積來增大非超導(dǎo)狀態(tài)的電阻，從而增大超導(dǎo)狀態(tài)和非超導(dǎo)狀態(tài)的輸入阻抗的變化幅度。
再者，還可以進一步將以上結(jié)構(gòu)結(jié)合起來。
圖8(A)是本發(fā)明第一實施例的信號切換裝置3700b的正面圖，圖8(B)是信號切換裝置3700b的側(cè)剖面圖。信號切換裝置3700b是信號切換裝置3700的另一個變化例。在圖6(A)和圖6(B)與圖8(A)和圖8(B)中，相同的構(gòu)成要素使用相同的符號。
如圖8(A)和圖8(B)所示，條形導(dǎo)體3714b結(jié)合了以上所述兩種結(jié)構(gòu)的特點.即條形導(dǎo)體3714b輸入端的某個區(qū)間即有小的厚度又有小的寬度。這樣就可以進一步減小條形導(dǎo)體輸入端的截面積，增大非超導(dǎo)狀態(tài)的電阻，增大超導(dǎo)狀態(tài)和非超導(dǎo)狀態(tài)的輸入阻抗的變化幅度。
以上沒有對信號切換裝置3700和信號切換裝置3700b中路徑長度L1，L2和L3的調(diào)節(jié)做詳細說明。它們的調(diào)節(jié)方法與前一例完全一樣。另外，信號切換裝置3700和信號切換裝置3700b的工作原理也與前一例類似。
<第五例>
在以上的例子里的各信號切換裝置都只有兩個傳輸路徑。本發(fā)明的信號切換裝置也可以包含兩個以上傳輸路徑。
圖10(A)是本發(fā)明第一實施例的信號切換裝置的第五例(標(biāo)記為信號切換裝置3800)的正面圖，圖10(B)是信號切換裝置3800的側(cè)剖面圖。信號切換裝置3800構(gòu)成一個共面波導(dǎo)。在圖10(A)和圖10(B)與圖1(A)和圖1(B)中，相同的構(gòu)成要素使用相同的符號。
如圖10(A)所示，信號切換裝置3800有三個傳輸路徑。
信號切換裝置3800包括一個分枝部3102，構(gòu)成第一傳輸路徑的第一傳輸部3104和串聯(lián)傳輸部3106，構(gòu)成第二傳輸路徑的第二傳輸部3108，連接到第二傳輸部3108的開關(guān)3110，構(gòu)成第三傳輸路徑的第二傳輸部3109，和連接到第二傳輸部3109的開關(guān)3111。第一傳輸部3104，第二傳輸部3108和第三傳輸部3109分別與分枝部3102相連接，分枝部3102將輸入信號切換到第一傳輸部3104，或第二傳輸部3108，或第三傳輸部3109。串聯(lián)傳輸部3106與第一傳輸部3104相連接。以上各部分構(gòu)成一個共面波導(dǎo)。中心部的條形導(dǎo)體3112和3114的兩側(cè)一定距離處設(shè)有接地導(dǎo)體。如圖10(B)所示，以上各部被成型在介電材料3126上。
串聯(lián)傳輸部3106是由超導(dǎo)體材料構(gòu)成的，分枝部3102，第一傳輸部3104，第二傳輸部3108和第二傳輸部3109是由通常的導(dǎo)體構(gòu)成的。
以上各例所示的信號切換裝置都包含有一個與第一傳輸部相連的由超導(dǎo)材料構(gòu)成的串聯(lián)傳輸部，該超導(dǎo)材料的導(dǎo)電狀態(tài)被交替地設(shè)為超導(dǎo)狀態(tài)和非超導(dǎo)狀態(tài)，以此來確定是否要選擇第一傳輸路徑為輸出路徑。本實施例的以上各信號切換裝置還包含一個選擇單元。該選擇單元通過直接加熱或冷卻串聯(lián)傳輸部的超導(dǎo)材料，或向該超導(dǎo)材料施加電流，或向該超導(dǎo)材料施加磁場來改變該超導(dǎo)材料的導(dǎo)電狀態(tài)。
在本實施例中，連接到第二傳輸路徑的開關(guān)的開和關(guān)可以根據(jù)第一傳輸路徑的狀態(tài)變化來設(shè)定。比如說，用一溫度傳感器檢測串聯(lián)傳輸部的溫度，以此來切換開關(guān)的工作狀態(tài)。該開關(guān)可以是PIN二極管或三極管等半導(dǎo)體開關(guān)，也可以是由無線電控制的微電機系統(tǒng)(MEMSMicro Electro Mechanical System)構(gòu)成的機械開關(guān)。前者具有很高的開關(guān)速度，或者具有很高的絕緣特性。
在本實施例里說明的以上各個例子中，當(dāng)將信號切換到第二傳輸路徑時，串聯(lián)傳輸部的超導(dǎo)材料被致于非超導(dǎo)狀態(tài)。因為串聯(lián)傳輸部輸入側(cè)的截面小于輸出端的截面，在非超導(dǎo)狀態(tài)下，第一傳輸路徑的電阻變得很大，所以有效地減少第一傳輸路徑中的信號損失，保證較好的絕緣特性。
串聯(lián)傳輸部輸入側(cè)的截面的形狀可以根據(jù)傳輸路徑的寬度，厚度和直徑等來適當(dāng)調(diào)整。信號切換裝置的結(jié)構(gòu)，比如，共面型，微傳輸帶型，或共軸型，可以連接到該信號切換裝置的電路和開關(guān)的類型來決定。為增大超導(dǎo)狀態(tài)和非超導(dǎo)狀態(tài)的輸入阻抗的變化幅度，最好是將傳輸路徑的寬度，厚度和直徑等設(shè)得盡量小從而使輸入端的截面積遠遠小于輸出端的截面積。但是傳輸路徑的寬度，厚度和直徑等應(yīng)該具有足夠的強度來承受信號傳播中最小的電功耐性。
第二實施例圖11是本發(fā)明第二實施例的信號切換裝置100的正面圖；圖12是沿圖11中直線AA的信號切換裝置100的側(cè)剖面圖；圖13是沿圖11中直線BB的信號切換裝置100的側(cè)剖面圖。信號切換裝置100構(gòu)成一個共面波導(dǎo)。
信號切換裝置100包括一個分枝部102，構(gòu)成第一傳輸路徑的第一傳輸部104和串聯(lián)傳輸部106，構(gòu)成第二傳輸路徑的第二傳輸部108和并聯(lián)傳輸部130。第一傳輸部104和第二傳輸部108分別與分枝部102相連接，分枝部102將輸入信號切換到第一傳輸部104或第二傳輸部108。串聯(lián)傳輸部106與第一傳輸部104相串聯(lián)。中心部的條形導(dǎo)體112和114的兩側(cè)一定距離處設(shè)有接地導(dǎo)體116，118，120，122，和124。串聯(lián)傳輸部106的條形導(dǎo)體114與第一傳輸部104的條形導(dǎo)體112相串聯(lián)，傳輸線130與第二傳輸部108的條形導(dǎo)體112相并聯(lián)。以上各部分構(gòu)成一個共面波導(dǎo)。
如圖12和圖13所示，以上各部被成型在介電材料126之上。
串聯(lián)傳輸部106和并聯(lián)傳輸部130是由超導(dǎo)體材料構(gòu)成的，分枝部102，第一傳輸部104，和第二傳輸部108是由常導(dǎo)體構(gòu)成的。
由超導(dǎo)體材料構(gòu)成的串聯(lián)傳輸部106和并聯(lián)傳輸部130在臨界溫度(比如說，70K)以上呈現(xiàn)為常導(dǎo)體，在臨界溫度以下呈現(xiàn)為超導(dǎo)體，這時它具有非常小的電阻。與第一實施例一樣，構(gòu)成串聯(lián)傳輸部106和并聯(lián)傳輸部130的超導(dǎo)體材料可以在考慮了臨界溫度的大小，非超導(dǎo)狀態(tài)時的電阻率，以及以上各部的長度后來選擇。
還有一個電路接在串聯(lián)傳輸部106的輸出端，并在串聯(lián)傳輸部106被調(diào)節(jié)到超導(dǎo)狀態(tài)時與串聯(lián)傳輸部106保持匹配。同樣，還有一個電路接在第二傳輸部108的輸出端，該電路在并聯(lián)傳輸部130處于非超導(dǎo)狀態(tài)時與第二傳輸部108保持匹配。這些電路沒有顯示在圖11中。
在串聯(lián)傳輸部106處于超導(dǎo)狀態(tài)時，為使從第一傳輸路徑和第二傳輸路徑的分枝點X到第一傳輸路徑的輸入阻抗(具體講，從分枝點X到第一傳輸部104的端點O1的輸入阻抗ZX01)與特征阻抗相匹配，需要適當(dāng)調(diào)節(jié)第一傳輸路徑的長度，寬度，介質(zhì)126的介電常數(shù)和厚度，以及第一傳輸部104和串聯(lián)傳輸部106與接地導(dǎo)體116，118，120，122，和124之間的空隙的大小。
在本實施例中，串聯(lián)傳輸部106中條形導(dǎo)體114輸入端的某個區(qū)間(比如，長度為L2的區(qū)間)的寬度w1(嚴(yán)格講，傳輸路徑的寬度)比條形導(dǎo)體114的輸出端的寬度w2小。如以下所述，將條形導(dǎo)體114的輸入端做成細長形可以在條形導(dǎo)體114處于非超導(dǎo)狀態(tài)時提高條形導(dǎo)體114的電阻。
如圖11所示，在本實施例，條形導(dǎo)體114的一部分被做成錐型，其寬度從w1連續(xù)地變化到w2。但是本實施例并不限于此形狀，也可采用其他的形狀，比如階梯式形狀等。在使路徑寬度變化時，需要保證傳輸路徑的特征阻抗不發(fā)生變化。在采用共面波導(dǎo)時，需要調(diào)節(jié)路徑寬度和空隙的大小，即根據(jù)路徑寬度來決定空隙的大小，從而保證特征阻抗不變。所以，如圖11所示，路徑寬度較小(w1)的區(qū)域的空隙被設(shè)計的比路徑寬度較大(w2)的區(qū)域的空隙小。
各傳輸部的長度L1，L2和L3可以被調(diào)節(jié)到最佳值。比如說，在0.1至數(shù)毫米之間。路徑寬度可以取各種各樣的值，比如，w1可設(shè)為3μm，w2可設(shè)為10μm。
并聯(lián)傳輸部130具有很小的寬度w4和長度L4。在本實施例里，并聯(lián)傳輸部130與接地導(dǎo)體118相連，其長度為輸入到分枝部102的高頻信號的波長的一半或半波長的整數(shù)倍。因此，當(dāng)并聯(lián)傳輸部130處于超導(dǎo)狀態(tài)時，從并聯(lián)傳輸部130和條形導(dǎo)體112的交點O2到并聯(lián)傳輸部130的輸入阻抗幾乎為零(或小于一個很小的預(yù)定值)，而當(dāng)并聯(lián)傳輸部130處于非超導(dǎo)狀態(tài)時，該輸入阻抗幾乎為無窮大(或大于一個很大的預(yù)定值)。
下面說明信號切換裝置100的工作原理。首先考慮輸入到分枝部102的信號被切換到第二傳輸路徑的情形。在這種情形下，串聯(lián)傳輸部106和并聯(lián)傳輸部130被設(shè)為非超導(dǎo)狀態(tài)。
因為并聯(lián)傳輸部130形狀細長，在非超導(dǎo)狀態(tài)下，其阻抗變得非常大。因此，從分枝部102傳播到條形導(dǎo)體112的信號幾乎不向并聯(lián)傳輸部130傳播，第二傳輸路徑里的第二傳輸部108與其后續(xù)電路相匹配。所以，信號可以很好地從分枝部102傳播到第二傳輸部108及其后續(xù)電路。
另外，在第一傳輸路徑中，第一傳輸部104與處于非超導(dǎo)狀態(tài)的串聯(lián)傳輸部106不相匹配。為使位于分枝部102的輸入信號低損耗地傳播到第二傳輸部108，從分枝點X到第一傳輸部104的端點O1的輸入阻抗ZX01應(yīng)非常大(原理上應(yīng)當(dāng)是無窮大)。在本實施例中，通過調(diào)節(jié)傳輸路徑L1和L2的長度得以將輸入阻抗ZX01設(shè)定成非常大的值。
在本實施例里，如果通過調(diào)整路徑長度，寬度，非超導(dǎo)狀態(tài)的電阻率和介質(zhì)的介電常數(shù)等可以將串聯(lián)傳輸部106的非超導(dǎo)狀態(tài)下的輸入阻抗調(diào)節(jié)得足夠大，那么從分枝點X到第一傳輸部104到串聯(lián)傳輸部106的距離L1也可以設(shè)得很短，甚至為零。
其次考慮輸入到分枝部102的信號被切換到第一傳輸路徑的情形。在這種情形下，串聯(lián)傳輸部106和并聯(lián)傳輸部130被設(shè)為超導(dǎo)狀態(tài)。如上所述，在第一傳輸路徑中，第一傳輸部104與處于超導(dǎo)狀態(tài)的串聯(lián)傳輸部106相互匹配，所以，信號可以很好地從分枝部102傳播到第一傳輸部104及其后續(xù)電路。
另外，當(dāng)并聯(lián)傳輸部130處于超導(dǎo)狀態(tài)時，從條形導(dǎo)體112到并聯(lián)傳輸部130的輸入阻抗幾乎變?yōu)榱恪Ｋ?，即使信號傳播到條形導(dǎo)體112和并聯(lián)傳輸部130的交點O2，該信號也不會傳播到第二傳輸路徑的后續(xù)電路，而是傳播到并聯(lián)傳輸部130。但是，在本實施例中，當(dāng)并聯(lián)傳輸部130處于超導(dǎo)狀態(tài)時，通過調(diào)節(jié)第二傳輸部108的長度L3，使得從分枝點X到點O2的輸入阻抗ZX02變得非常大(原理上可以是無窮大)。通過這種調(diào)整，信號幾乎不傳輸?shù)降诙鬏斅窂?，而是低損耗地傳輸?shù)降谝粋鬏斅窂?。因此，可以實現(xiàn)低損耗高絕緣性能的信號切換裝置。
路徑長度L1，L2和L3的調(diào)節(jié)方法與第一實施例相同。下面只做簡單說明。
繼續(xù)參照圖2的史密斯圖，當(dāng)串聯(lián)傳輸部106處于超導(dǎo)狀態(tài)時，第一傳輸部104與串聯(lián)傳輸部106相匹配，因此在史密斯圖中串聯(lián)傳輸部106的阻抗位于原點O或其附近的點Q。當(dāng)串聯(lián)傳輸部106處于非超導(dǎo)狀態(tài)時，在史密斯圖中串聯(lián)傳輸部106的阻抗位于與原點O有一定距離的點R。為增大串聯(lián)傳輸部106的阻抗，可以改變串聯(lián)傳輸部106的長度，使其阻抗位于圓I和直線K的交點R’處。
在本實施例中，條形導(dǎo)體114輸入端長度為L2的區(qū)間被設(shè)計成細長形，其寬度w1遠遠小于條形導(dǎo)體114的輸出端的寬度w2。因此，當(dāng)條形導(dǎo)體114處于非超導(dǎo)狀態(tài)時，其阻抗遠遠大于寬度一定的條形導(dǎo)體的阻抗。所以，在例中，在超導(dǎo)狀態(tài)下串聯(lián)傳輸部106的輸入阻抗非常小，在非超導(dǎo)狀態(tài)下串聯(lián)傳輸部106的輸入阻抗非常大，與寬度一定的條形導(dǎo)體的情形相比，當(dāng)串聯(lián)傳輸部106的導(dǎo)電狀態(tài)在超導(dǎo)狀態(tài)和非超導(dǎo)狀態(tài)之間發(fā)生變化時，串聯(lián)傳輸部106的輸入阻抗的變化幅度非常大。超導(dǎo)狀態(tài)和非超導(dǎo)狀態(tài)下串聯(lián)傳輸部106的輸入阻抗分別對應(yīng)于史密斯圖上以原點O為圓點的一個很小的圓(半徑幾乎為零)和一個很大的圓，比如，圓I。圓I的半徑越大，非超導(dǎo)狀態(tài)下串聯(lián)傳輸部106的輸入阻抗就可能被調(diào)節(jié)越接近點P(無窮大)。
下面，參照圖14來說明并聯(lián)傳輸部130。
圖14顯示一個描述阻抗變化的史密斯圖。
在圖14的史密斯圖中，原點O對應(yīng)于特征阻抗。當(dāng)并聯(lián)傳輸部130處于超導(dǎo)狀態(tài)時，并聯(lián)傳輸部130的電阻率幾乎為零。并聯(lián)傳輸部130的長度L4被設(shè)定為輸入信號的波長的一半或半波長的整數(shù)倍。所以，從并聯(lián)傳輸部130和條形導(dǎo)體112的交點O2到并聯(lián)傳輸部130的輸入阻抗幾乎為零(或小于一個很小的預(yù)定值)，即位于圖14的史密斯圖上的最左端的點T或其附近的點A。當(dāng)將并聯(lián)傳輸部130設(shè)為超導(dǎo)狀態(tài)，然后將信號切換到第一傳輸路徑時，通過調(diào)整第二傳輸路徑的長度，可以使從分枝點X到第二傳輸路徑的輸入阻抗非常大(原則上可以是無窮大)。當(dāng)并聯(lián)傳輸部130被設(shè)為非超導(dǎo)狀態(tài)時，由于并聯(lián)傳輸部130非常細長，其輸入阻抗也非常大(原則上可以是無窮大)，即位于圖14的史密斯圖上的最右端的點P或其附近的點B。所以，將信號切換到第一傳輸路徑時，可以非常有效地抑制泄漏到第二傳輸路徑的信號。
圖15是本實施例的信號切換裝置(標(biāo)記為600)的整體構(gòu)成的示意圖。
信號切換裝置600包括輸入路徑602，多個輸出路徑604，切換該多個輸出路徑604的切換部606，以及與切換部606相連并從多個輸出路徑604中選擇一個期望的輸出路徑的選擇部608。切換部606具有與圖11所示信號切換裝置100相同的結(jié)構(gòu)，根據(jù)需要，它將各傳輸路徑中的超導(dǎo)材料致于超導(dǎo)狀態(tài)或非超導(dǎo)狀態(tài)，比如，常傳導(dǎo)狀態(tài)。
選擇部608通過(使用一個加熱器或致冷器)直接加熱或冷卻超導(dǎo)材料，或向超導(dǎo)材料施加電流，或向超導(dǎo)材料施和磁場來改變超導(dǎo)材料的導(dǎo)電狀態(tài)。
圖16是本發(fā)明第二實施例的一個變化例的信號切換裝置700的正面圖；圖17是沿圖16中直線AA的信號切換裝置700的側(cè)剖面圖；圖18是沿圖16中直線BB的信號切換裝置700的側(cè)剖面圖。信號切換裝置700構(gòu)成一個共面波導(dǎo)。
信號切換裝置700包括一個分枝部702，構(gòu)成第一傳輸路徑的第一傳輸部704和串聯(lián)傳輸部706，構(gòu)成第二傳輸路徑的第二傳輸部708和并聯(lián)傳輸部730。第一傳輸部704和第二傳輸部708分別與分枝部702相連接，分枝部702將輸入信號切換到第一傳輸部704或第二傳輸部708。串聯(lián)傳輸部706與第一傳輸部704相串聯(lián)。中心部的條形導(dǎo)體712和714的兩側(cè)一定距離處設(shè)有接地導(dǎo)體716，718，720，722，和724。串聯(lián)傳輸部706的條形導(dǎo)體714與第一傳輸部704的條形導(dǎo)體712相串聯(lián)，并聯(lián)傳輸部730與第二傳輸部708的條形導(dǎo)體712相并聯(lián)。以上各部分構(gòu)成一個共面波導(dǎo)。如圖17和圖18所示，以上各部被成型在介電材料726之上。
串聯(lián)傳輸部706和并聯(lián)傳輸部730是由超導(dǎo)體材料構(gòu)成的，分枝部702，第一傳輸部704，和第二傳輸部708是由常導(dǎo)體構(gòu)成的。
如圖17所示，串聯(lián)傳輸部706中條形導(dǎo)體714輸入端的某個區(qū)間(比如，長度為L2的區(qū)間)的寬度與輸出端的寬度一樣，都為w2，但是該區(qū)間的厚度t1比其輸出端的厚度t2小。
當(dāng)串聯(lián)傳輸部706處于超導(dǎo)狀態(tài)時，為使第一傳輸部704與串聯(lián)傳輸部706特征阻抗匹配，需要調(diào)節(jié)第一傳輸路徑的厚度t1，介質(zhì)726的介電常數(shù)和厚度，以及第一傳輸部704和串聯(lián)傳輸部706與接地導(dǎo)體716，718，720，722，和724之間的空隙的大小。
在本例中，條形導(dǎo)體714輸入端長度為L2的區(qū)間被設(shè)計成薄長形，其厚度t1遠遠小于條形導(dǎo)體714的輸出端的厚度t2。因此，條形導(dǎo)體714在非超導(dǎo)狀態(tài)時的阻抗遠遠大于厚度一定的條形導(dǎo)體的阻抗。
為增大超導(dǎo)狀態(tài)和非超導(dǎo)狀態(tài)的輸入阻抗的變化幅度，可以將條形導(dǎo)體輸入端的某個區(qū)間的厚度設(shè)成一定寬度做得很小，也可以將其寬度設(shè)為一定厚度做得小。在任一惰形下，都是通過將條形導(dǎo)體輸入端的截面積做得小于輸出端的截面積來增大非超導(dǎo)狀態(tài)的電阻，從而增大超導(dǎo)狀態(tài)和非超導(dǎo)狀態(tài)的輸入阻抗的變化幅度。
需要主意，在現(xiàn)有技術(shù)中，當(dāng)傳輸路徑寬度不同的傳輸線相互連接時，為了抑制路徑寬度不連續(xù)點處信號的散射，這些路徑寬度不同的傳輸線之間通常需要加入連接器來改善兩者的連接狀況。如本例中所示的那樣將路徑寬度設(shè)為一定的話，就沒有必要再使用連接器，因此可以減小信號切換裝置的尺寸。
如圖18所示，并聯(lián)傳輸部730的厚度t4非常小。在本例中，并聯(lián)傳輸部730與接地導(dǎo)體718相連，其長度L4被設(shè)為輸入信號的波長的一半或半波長的整數(shù)倍。所以，在超導(dǎo)狀態(tài)下，從并聯(lián)傳輸部730和條形導(dǎo)體712的交點O2到并聯(lián)傳輸部730的輸入阻抗幾乎為零(或小于一個很小的預(yù)定值)，在常導(dǎo)狀態(tài)下，該輸入阻抗幾乎為無窮大。
在信號切換裝置100里，并聯(lián)傳輸部130寬度很小厚度較大，在信號切換裝置700里，并聯(lián)傳輸部730寬度較大厚度很小。在任一情形下，都是通過減小并聯(lián)傳輸部的截面積來增大非超導(dǎo)狀態(tài)的電阻。所以，還可以進一步將以上二者結(jié)合起來，即并聯(lián)傳輸部即有小的厚度又有小的寬度。這樣就可以進一步減小條形導(dǎo)體輸入端的截面積，增大非超導(dǎo)狀態(tài)的電阻。
路徑長度的調(diào)節(jié)方法與以前做過的說明相同。
信號切換裝置700的工作原理與信號切換裝置100基本相同。當(dāng)要將輸入到分枝部702的信號切換到第二傳輸路徑時，串聯(lián)傳輸部706和并聯(lián)傳輸部730被設(shè)為非超導(dǎo)狀態(tài)。因為并聯(lián)傳輸部730形狀細長，在非超導(dǎo)狀態(tài)下，并聯(lián)傳輸部730的阻抗變得非常大，所以，從分枝部702傳播到條形導(dǎo)體712的信號幾乎不向并聯(lián)傳輸部730傳播。所以，第二傳輸路徑里的第二傳輸部708與其后續(xù)電路相匹配。因此，信號可以很好地從分枝部702傳播到第二傳輸部708及其后續(xù)電路。
另外，在第一傳輸路徑中，第一傳輸部704與處于非超導(dǎo)狀態(tài)的串聯(lián)傳輸部706不相匹配，從分枝點X到第一傳輸部704的端點O1的輸入阻抗ZX01非常大，所以輸入到分枝部702的信號不向第一傳輸路徑傳播，而是低損耗地傳向第二傳輸路徑。
當(dāng)將輸入到分枝部702的信號切換到第一傳輸路徑時，串聯(lián)傳輸部706和并聯(lián)傳輸部730被設(shè)為超導(dǎo)狀態(tài)。如上所述，在第一傳輸路徑中，第一傳輸部704與處于超導(dǎo)狀態(tài)的串聯(lián)傳輸部706相互匹配，所以，信號可以很好地從分枝部702傳播到第一傳輸部704及其后續(xù)電路。另外，當(dāng)并聯(lián)傳輸部730處于超導(dǎo)狀態(tài)時，從條形導(dǎo)體712到并聯(lián)傳輸部730的輸入阻抗幾乎變?yōu)榱?。這時，通過調(diào)節(jié)第二傳輸部708的長度L3。使得從分枝點X到點O2的輸入阻抗ZX02變得非常大(原理上可以是無窮大)。因此，信號幾乎不傳輸?shù)降诙鬏斅窂?，而是低損耗地傳輸?shù)降谝粋鬏斅窂健?br>
第三實施例圖19是本發(fā)明第三實施例的信號切換裝置1000的正面圖；圖20是沿圖19中直線AA的信號切換裝置1000的側(cè)剖面圖；圖21是沿圖19中直線BB的信號切換裝置1000的側(cè)剖面圖。信號切換裝置1000構(gòu)成一個微傳輸帶線路。
信號切換裝置1000包括一個分枝部1002，構(gòu)成第一傳輸路徑的第一傳輸部1004和串聯(lián)傳輸部1006，構(gòu)成第二傳輸路徑的第二傳輸部1008和并聯(lián)傳輸部1030。第一傳輸部1004和第二傳輸部1008分別與分枝部1002相連接，分枝部1002將輸入信號切換到第一傳輸部1004或第二傳輸部1008。串聯(lián)傳輸部1006的條形導(dǎo)體1014與第一傳輸部1004的條形導(dǎo)體1012相串聯(lián)。并聯(lián)傳輸部1030與第二傳輸部1008的條形導(dǎo)體1012相并聯(lián)。以上各部分構(gòu)成一個微傳輸帶線路。如圖20和圖21所示，以上各部被成型在介電材料1026之上，而介電材料1026被成型在接地導(dǎo)體1016上。
串聯(lián)傳輸部1006和并聯(lián)傳輸部1030是由超導(dǎo)體材料構(gòu)成的，分枝部1002，第一傳輸部1004，和第二傳輸部1008是由常導(dǎo)體構(gòu)成的。并聯(lián)傳輸部1030的寬度為w4，長度為L4。并聯(lián)傳輸部1030的一端連接于條形導(dǎo)體1012，另一端通過一個通路孔(via hole)1032與接地導(dǎo)體1016相連。
在本實施例中，串聯(lián)傳輸部1006中條形導(dǎo)體1014輸入端的桌個區(qū)間(比如，長度為L2的區(qū)間)的寬度w1比輸出端的寬度w2小，但是該區(qū)間的厚度與輸出端的厚度相同。通過將條形導(dǎo)體1014輸入端長度為L2的區(qū)間設(shè)計成細長形，條形導(dǎo)體1014在非超導(dǎo)狀態(tài)時的阻抗遠遠大于寬度一定的條形導(dǎo)體的阻抗。
在微傳輸帶線路中，特征阻抗隨路徑寬度，介質(zhì)1026的介電常數(shù)，以及介質(zhì)1026的厚度(到接地導(dǎo)體的距離)而變化。為保證特征阻抗不隨路徑寬度變化，條形導(dǎo)體1014輸入端長度為L2的寬度較小的區(qū)間之下的介質(zhì)1026的厚度t1比輸出端的介質(zhì)1026的厚度t2薄。還可以如圖22那樣使用不同介電常數(shù)的介電材料。
圖22顯示信號切換裝置1000的一個變化例的側(cè)剖面圖。
如圖22所示，條形導(dǎo)體1014輸入端的長度為L2寬度為w1的區(qū)間之下的介質(zhì)1017是與介質(zhì)1026有不同介電常數(shù)的介電材料構(gòu)成的。采用這種方法可以使接地導(dǎo)體1016的厚度保持一定值。
在本實施例中，并聯(lián)傳輸部1030的寬度w4非常小而厚度相對較大。并聯(lián)傳輸部1030與接地導(dǎo)體1016相連，其長度L4為輸入信號的半波長或半波長的整數(shù)倍。所以，在超導(dǎo)狀態(tài)下，從并聯(lián)傳輸部1030和條形導(dǎo)體1012的交點O2到并聯(lián)傳輸部1030的輸入阻抗幾乎為零，在常導(dǎo)狀態(tài)下，該輸入阻抗幾乎為無窮大。
信號切換裝置1000的工作原理與信號切換裝置100基本相同。當(dāng)要將輸入到分枝部1002的信號切換到第二傳輸路徑時，串聯(lián)傳輸部1006和并聯(lián)傳輸部1030被設(shè)為非超導(dǎo)狀態(tài)。因為并聯(lián)傳輸部1030形狀細長，在非超導(dǎo)狀態(tài)下，并聯(lián)傳輸部1030的阻抗變得非常大，所以，從分枝部1002傳播到條形導(dǎo)體1012的信號幾乎不向并聯(lián)傳輸部1030傳播。所以，第二傳輸路徑里的第二傳輸部1008與其后續(xù)電路相匹配。因此，信號可以很好地從分枝部1002傳播到第二傳輸部1008及其后續(xù)電路。
另外，在第一傳輸路徑中，第一傳輸部1004與處于非超導(dǎo)狀態(tài)的串聯(lián)傳輸部1006不相匹配，從分枝點X到第上傳輸部1004的端點O1的輸入阻抗ZX01非常大，所以輸入到分枝部1002的信號不向第一傳輸路徑傳播，而是低損耗地傳向第二傳輸路徑。
當(dāng)要將輸入到分枝部1002的信號切換到第一傳輸路徑時，串聯(lián)傳輸部1006和并聯(lián)傳輸部1030被設(shè)為超導(dǎo)狀態(tài)。如上所述，在第一傳輸路徑中，第一傳輸部1004與處于超導(dǎo)狀態(tài)的串聯(lián)傳輸部1006相互匹配，所以，信號可以很好地從分枝部1002傳播到第一傳輸部1004及其后續(xù)電路。另外，因為并聯(lián)傳輸部1030處于超導(dǎo)狀態(tài)，所以從條形導(dǎo)體1012到并聯(lián)傳輸部1030的輸入阻抗幾乎變?yōu)榱恪＿@時，通過調(diào)節(jié)第二傳輸部1008的長度L3，使得從分枝點X到點O2的輸入阻抗ZX02變得非常大(原理上可以是無窮大)。因此，信號幾乎不傳輸?shù)降诙鬏斅窂剑堑蛽p耗地傳輸?shù)降谝粋鬏斅窂健?br>
圖23是本發(fā)明第二實施例的一個變化例的信號切換裝置1400的正面圖；圖24是沿圖23中直線AA的信號切換裝置1400的側(cè)剖面圖；圖25是沿圖23中直線BB的信號切換裝置1400的側(cè)剖面圖。信號切換裝置1400構(gòu)成一個微傳輸帶線路。
信號切換裝置1400包括一個分枝部1402，構(gòu)成第一傳輸路徑的第一傳輸部1404和串聯(lián)傳輸部1406，構(gòu)成第二傳輸路徑的第二傳輸部1408和并聯(lián)傳輸部1430。第一傳輸部1404和第二傳輸部1408分別與分枝部1402相連接，分枝部1402將輸入信號切換到第一傳輸部1404或第二傳輸部1408。串聯(lián)傳輸部1406的條形導(dǎo)體1414與第一傳輸部1404的條形導(dǎo)體1412相串聯(lián)。并聯(lián)傳輸部1430與第二傳輸部1408的條形導(dǎo)體1412相并聯(lián)。以上各部分構(gòu)成一個微傳輸帶線路。如圖24和圖25所示，以上各部被成型在介電材料1426之上，而介電材料1426被成型在接地導(dǎo)體1416上。
串聯(lián)傳輸部1406和并聯(lián)傳輸部1430是由超導(dǎo)體材料構(gòu)成的，分枝部1402，第一傳輸部1404，和第二傳輸部1408是由常導(dǎo)體構(gòu)成的。并聯(lián)傳輸部1430的寬度為w4，長度為L4。并聯(lián)傳輸部1430的一端連接于條形導(dǎo)體1412，另一端通過一個通路孔1432與接地導(dǎo)體1416相連。
在本實施例中，串聯(lián)傳輸部1406中條形導(dǎo)體1414輸入端的某個區(qū)間(比如，長度為L2的區(qū)間)的厚度t1比輸出端的厚度t2小，但是該區(qū)間的寬度與輸出端的寬度相同。通過將條形導(dǎo)體1414輸入端長度為L2的區(qū)間設(shè)計成薄長形，條形導(dǎo)體1414在非超導(dǎo)狀態(tài)時的阻抗遠遠大于厚度一定的條形導(dǎo)體的阻抗。
在本實施例中，如圖23和圖25所示，并聯(lián)傳輸部1430的寬度w4比較大而厚度t4比較小。并聯(lián)傳輸部1430與接地導(dǎo)體1416相連，其長度L4為輸入信號的半波長或半波長的整數(shù)倍。所以，在超導(dǎo)狀態(tài)下，從并聯(lián)傳輸部1430和條形導(dǎo)體1412的交點O2到并聯(lián)傳輸部1430的輸入阻抗幾乎為零，在常導(dǎo)狀態(tài)下，該輸入阻抗幾乎為無窮大。
如上所述，為增大超導(dǎo)狀態(tài)和非超導(dǎo)狀態(tài)的輸入阻抗的變化幅度，可以將條形導(dǎo)體輸入端的某個區(qū)間L2或L4的厚度設(shè)成一定而寬度做得很小，也可以將其寬度設(shè)為一定而厚度做得小，還可以將其寬度和厚度都做得很小。在任一情形下，都是通過減小導(dǎo)體的截面積來增大其非超導(dǎo)狀態(tài)的電阻，從而增大超導(dǎo)狀態(tài)和非超導(dǎo)狀態(tài)的輸入阻抗的變化幅度。
信號切換裝置1400的工作原理與信號切換裝置100基本相同。當(dāng)要將輸入到分枝部1402的信號切換到第二傳輸路徑時，串聯(lián)傳輸部1406和并聯(lián)傳輸部1430被設(shè)為非超導(dǎo)狀態(tài)。因為并聯(lián)傳輸部1430形狀細長，在非超導(dǎo)狀態(tài)下，并聯(lián)傳輸部1430的阻抗變得非常大，所以，從分枝部1402傳播到條形導(dǎo)體1412的信號幾乎不向并聯(lián)傳輸部1430傳播。所以，第二傳輸路徑里的第二傳輸部1408與其后續(xù)電路相匹配。因此，信號可以很好地從分枝部1402傳播到第二傳輸部1408及其后續(xù)電路。
另外，在第一傳輸路徑中，第一傳輸部1404與處于非超導(dǎo)狀態(tài)的串聯(lián)傳輸部1406不相匹配，從分枝點X到第一傳輸部1404的端點O1的輸入阻抗ZX01非常大，所以輸入到分枝部1402的信號不向第一傳輸路徑傳播，而是低損耗地傳向第二傳輸路徑。
當(dāng)要將輸入到分枝部1402的信號切換到第一傳輸路徑時，串聯(lián)傳輸部1406和并聯(lián)傳輸部1430被設(shè)為超導(dǎo)狀態(tài)。如上所述，在第一傳輸路徑中，第一傳輸部1404與處于超導(dǎo)狀態(tài)的串聯(lián)傳輸部1406相互匹配，所以，信號可以很好地從分枝部1402傳播到第一傳輸部1404及其后續(xù)電路。另外，因為并聯(lián)傳輸部1430處于超導(dǎo)狀態(tài)，所以從條形導(dǎo)體1412到并聯(lián)傳輸部1430的輸入阻抗幾乎變?yōu)榱恪＿@時，通過調(diào)節(jié)第二傳輸部1408的長度L3，使得從分枝點X到點O2的輸入阻抗ZX02變得非常大。因此，信號幾乎不傳輸?shù)降诙鬏斅窂?，而是低損耗地傳輸?shù)降谝粋鬏斅窂健?br>
第四實施例圖26是本發(fā)明第四實施例的信號切換裝置1700的正面圖。信號切換裝置1700構(gòu)成一個同軸傳輸線路。
信號切換裝置1700包括一個分枝部1702，構(gòu)成第一傳輸路徑的第一傳輸部1704和串聯(lián)傳輸部1706，構(gòu)成第二傳輸路徑的第二傳輸部1708和并聯(lián)傳輸部1730。第一傳輸部1704和第二傳輸部1708分別與分枝部1702相連接，分枝部1702將輸入信號切換到第一傳輸部1704或第二傳輸部1708。第一傳輸部1704與第二傳輸部1708的中心部有導(dǎo)體1712，串聯(lián)傳輸部1706的中心部有導(dǎo)體1714。串聯(lián)傳輸部1706的中心導(dǎo)體1714與第一傳輸部1704的中心導(dǎo)體1712相串聯(lián)。并聯(lián)傳輸部1730與第二傳輸部1708的中心導(dǎo)體1712相并聯(lián)。以上各部分構(gòu)成一個同軸傳輸線路。
串聯(lián)傳輸部1706和并聯(lián)傳輸部1730是由超導(dǎo)體材料構(gòu)成的，分枝部1702，第一傳輸部1704，和第二傳輸部1708是由常導(dǎo)體構(gòu)成的。并聯(lián)傳輸部1730的寬度為w4，長度為L4。并聯(lián)傳輸部1730的一端連接于中心導(dǎo)體1712，另一端與周圍的接地導(dǎo)體相連。第二傳輸部1708包括中心導(dǎo)體1712，其外圍的電介質(zhì)，以及電介質(zhì)外圍的接地導(dǎo)體。
在本實施例中，串聯(lián)傳輸部1706中條形導(dǎo)體1714輸入端的某個區(qū)間(比如，長度為L2的區(qū)間)的直徑w1比輸出端的直徑w2小，而且這個區(qū)間的同軸電纜的直徑也比輸出端電纜的直徑小。
在同軸傳輸線路中，特征阻抗隨導(dǎo)體直徑，介質(zhì)的介電常數(shù)，以及介質(zhì)的厚度(到接地導(dǎo)體的距離)而變化。為保證特征阻抗不隨導(dǎo)體直徑變化，導(dǎo)體1714輸入端長度為L2的直徑較小的區(qū)間相對應(yīng)的介質(zhì)1726的厚度比輸出端的介質(zhì)1726的厚度小。
當(dāng)串聯(lián)傳輸部1706處于超導(dǎo)狀態(tài)時，為使第一傳輸部1704與串聯(lián)傳輸部1706特征阻抗匹配，需要調(diào)節(jié)第一傳輸路徑的直徑，以及介質(zhì)1726的介電常數(shù)和厚度。
在本實施例中，通過將導(dǎo)體1714輸入端長度為L2的區(qū)間設(shè)計成細長形，導(dǎo)體1714在非超導(dǎo)狀態(tài)時的阻抗遠遠大于直徑一定的導(dǎo)體的阻抗。
與共面波導(dǎo)和微傳播帶線路的情形一樣，為增大超導(dǎo)狀態(tài)和非超導(dǎo)狀態(tài)的輸入阻抗的變化幅度，可以將導(dǎo)體的某個區(qū)間L2或L4的截面積做得很小，以此增大非超導(dǎo)狀態(tài)的電阻，從而增大超導(dǎo)狀態(tài)和非超導(dǎo)狀態(tài)的輸入阻抗的變化幅度。
信號切換裝置1700的工作原理與信號切換裝置100基本相同。當(dāng)要將輸入到分枝部1702的信號切換到第二傳輸路徑時，串聯(lián)傳輸部1706和并聯(lián)傳輸部1730被設(shè)為非超導(dǎo)狀態(tài)。因為并聯(lián)傳輸部1730形狀細長，在非超導(dǎo)狀態(tài)下，并聯(lián)傳輸部1730的阻抗變得非常大，從分枝部1702傳播到條形導(dǎo)體1712的信號幾乎不向并聯(lián)傳輸部1730傳播。所以，第二傳輸路徑里的第二傳輸部1708與其后續(xù)電路相匹配。因此，信號可以很好地從分枝部1702傳播到第二傳輸部1708及其后續(xù)電路。
另外，在第一傳輸路徑中，第一傳輸部1704與處于非超導(dǎo)狀態(tài)的串聯(lián)傳輸部1706不相匹配，從分枝點X到第一傳輸部1704的端點O1的輸入阻抗ZX01非常大，所以輸入到分枝部1702的信號不向第一傳輸路徑傳播，而是低損耗地傳向第二傳輸路徑。
當(dāng)要將輸入到分枝部1702的信號切換到第一傳輸路徑時，串聯(lián)傳輸部1706和并聯(lián)傳輸部1730被設(shè)為超導(dǎo)狀態(tài)。如上所述，在第一傳輸路徑中，第一傳輸部1704與處于超導(dǎo)狀態(tài)的串聯(lián)傳輸部1706相互匹配，所以，信號可以很好地從分枝部1702傳播到第一傳輸部1704及其后續(xù)電路。另外，因為并聯(lián)傳輸部1730處于超導(dǎo)狀態(tài)，所以從條形導(dǎo)體1712到并聯(lián)傳輸部1730的輸入阻抗幾乎變?yōu)榱恪＿@時，通過調(diào)節(jié)第二傳輸部1708的長度L3，使得從分枝點X到點O2的輸入阻抗ZX02變得非常大。因此，信號幾乎不傳輸?shù)降诙鬏斅窂?，而是低損耗地傳輸?shù)降谝粋鬏斅窂健?br>
第五實施例圖27是本發(fā)明第五實施例的信號切換裝置1800的正面圖。信號切換裝置1800構(gòu)成一個有三個傳輸路徑的共面波導(dǎo)。
信號切換裝置1800包括一個分枝部1802，構(gòu)成第一傳輸路徑的第一傳輸部1804和串聯(lián)傳輸部1806，構(gòu)成第二傳輸路徑的第二傳輸部1808和并聯(lián)傳輸部1830，以及構(gòu)成第三傳輸路徑的第二傳輸部1805，串聯(lián)傳輸部1807和并聯(lián)傳輸部1831。第一傳輸部1804，第二傳輸部1808和第三傳輸部1805分別與分枝部1802相連接，分枝部1802將輸入信號切換到第一傳輸部1804，或第二傳輸部1808，或第三傳輸部1805。第一傳輸部1804，第二傳輸部1808和第三傳輸部1805的中心有一條形導(dǎo)體1812。串聯(lián)傳輸部1806中心的條形導(dǎo)體1814與條形導(dǎo)體1812相串聯(lián)，并聯(lián)傳輸部1830與條形導(dǎo)體1812相并聯(lián)，串聯(lián)傳輸部1807中心的條形導(dǎo)體1815與條形導(dǎo)體1812相串聯(lián)，并聯(lián)傳輸部1831與條形導(dǎo)體1812相并聯(lián)。中心部的條形導(dǎo)體1812，1814和1815的兩側(cè)一定距離處設(shè)有接地導(dǎo)體。
串聯(lián)傳輸部1806，并聯(lián)傳輸部1830，串聯(lián)傳輸部1807，還有并聯(lián)傳輸部1831是由超導(dǎo)體材料構(gòu)成的，分枝部1802，第一傳輸部1804，第二傳輸部1808和第三傳輸部1805是由常導(dǎo)體構(gòu)成的。并聯(lián)傳輸部1830和1831的一端連接于條形導(dǎo)體1812，另一端與接地導(dǎo)體相連。并聯(lián)傳輸部1830，1831的厚度非常小，其長度為輸入信號的半波長或半波長的整數(shù)倍。所以，在超導(dǎo)狀態(tài)下，并聯(lián)傳輸部1830，1831的輸入阻抗幾乎為零，在非超導(dǎo)狀態(tài)下，該輸入阻抗幾乎為無窮大。
用于串聯(lián)傳輸部1806，并聯(lián)傳輸部1830，串聯(lián)傳輸部1807，還有并聯(lián)傳輸部1831的超導(dǎo)材料和第一實施例中說明的材料一樣。以下，為方便起見，假定構(gòu)成串聯(lián)傳輸部1806和并聯(lián)傳輸部1831的超導(dǎo)材料有相同的臨界溫度，稱之為第一臨界溫度TC1，假定構(gòu)成串聯(lián)傳輸部1807和并聯(lián)傳輸部1830的超導(dǎo)材料有相同的臨界溫度，稱之為第二臨界溫度TC2，進一步假定第二臨界溫度高于第一臨界溫度(TC2＞TC1)。
如前所述，串聯(lián)傳輸部1806，1807中條形導(dǎo)體1814，1815輸入端的長度一定的某個區(qū)間的寬度比輸出端的寬度小。并聯(lián)傳輸部1830，1831的寬度非常小，其長度分別為輸入信號的波長的一半或半波長的整數(shù)倍。
以下說明信號切換裝置1800的工作原理。當(dāng)要將輸入信號切換到第一傳輸路徑時，各超導(dǎo)材料的溫度設(shè)定得比第一臨界溫度TC1低，所以各個超導(dǎo)材料都處于超導(dǎo)狀態(tài)。這時，在第一傳輸路徑中，第一傳輸部1804與串聯(lián)傳輸部1806及后續(xù)電路相互匹配，所以，信號可以很好地從分枝部1802傳播到第一傳輸部1804及其后續(xù)電路。在第二傳輸路徑中，因為并聯(lián)傳輸部1830處于超導(dǎo)狀態(tài)，所以從條形導(dǎo)體1812到并聯(lián)傳輸部1830的輸入阻抗幾乎為零。這時，通過調(diào)節(jié)第二傳輸部1808的長度L2，使得從分枝點X到點O2的輸入阻抗變得非常大。因此，信號幾乎不傳輸?shù)降诙鬏斅窂?。同樣，在第三傳輸路徑中，因為并?lián)傳輸部1831處于超導(dǎo)狀態(tài)，所以從條形導(dǎo)體1812到并聯(lián)傳輸部1831的輸入阻抗幾乎為零。這時，通過調(diào)節(jié)第三傳輸部1805的長度L3，使得從分枝點X到點O3的輸入阻抗變得非常大。因此，信號也幾乎不傳輸?shù)降谌齻鬏斅窂?。所以，輸入信號可以低損耗地從分枝部1802傳播到第一傳輸部1804及其后續(xù)電路。
當(dāng)要將輸入到分枝部1802的信號切換到第三傳輸路徑時，各個超導(dǎo)材料的溫度設(shè)定得比第一臨界溫度TC1高但是比第二臨界溫度TC2低。這時，串聯(lián)傳輸部1806和并聯(lián)傳輸部1831處于非超導(dǎo)狀態(tài)，并聯(lián)傳輸部1830和串聯(lián)傳輸部1807處于超導(dǎo)狀態(tài)。所以，在第三傳輸路徑中，由于并聯(lián)傳輸部1831處于非超導(dǎo)狀態(tài)，并聯(lián)傳輸部1831的阻抗變得非常大，所以，信號幾乎不向并聯(lián)傳輸部1831傳播。由于串聯(lián)傳輸部1807處于超導(dǎo)狀態(tài)，第三傳輸部1805與串聯(lián)傳輸部1807及后續(xù)電路相互匹配，所以，信號可以很好地從分枝部1802傳播到第三傳輸部1805及其后續(xù)電路。在第一傳輸路徑中，第一傳輸部1804與處于非超導(dǎo)狀態(tài)的串聯(lián)傳輸部1806不相匹配，從分枝點X到第一傳輸部1804的輸入阻抗非常大，所以信號幾乎不向第一傳輸路徑傳播。在第二傳輸路徑中，因為并聯(lián)傳輸部1830處于超導(dǎo)狀態(tài)，所以從條形導(dǎo)體1812到并聯(lián)傳輸部1830的輸入阻抗幾乎為零。這時，通過調(diào)節(jié)第二傳輸部1808的長度L2，使得從分枝點X到第二傳輸路徑的輸入阻抗變得非常大。因此，信號幾乎不傳輸?shù)降诙鬏斅窂?。所以，輸入信號可以低損耗地從分枝部1802傳播到第三傳輸部1805及其后續(xù)電路。
當(dāng)要將輸入到分枝部1802的信號切換到第二傳輸路徑時，各個超導(dǎo)材料的溫度設(shè)定得比第二臨界溫度TC2高，這時所有超導(dǎo)材料都處于非超導(dǎo)狀態(tài)。所以，在第二傳輸路徑中，由于并聯(lián)傳輸部1830處于非超導(dǎo)狀態(tài)，并聯(lián)傳輸部1830的阻抗變得非常大，所以，信號幾乎不向并聯(lián)傳輸部1830傳播。第二傳輸部1808與后續(xù)電路相互匹配，所以，信號可以很好地從分枝部1802傳播到第二傳輸部1808及其后續(xù)電路。在第一傳輸路徑中，第一傳輸部1804與處于非超導(dǎo)狀態(tài)的串聯(lián)傳輸部1806不相匹配，從分枝點X到第一傳輸部1804的輸入阻抗非常大，所以信號幾乎不向第一傳輸路徑傳播。在第三傳輸路徑中，第三傳輸部1805與處于非超導(dǎo)狀態(tài)的串聯(lián)傳輸部1807不相匹配，從分枝點X到第三傳輸部1805的輸入阻抗非常大，所以信號幾乎不向第三傳輸路徑傳播。所以，輸入信號可以低損耗地從分枝部1802傳播到第二傳輸部1808及其后續(xù)電路。
通過如此適當(dāng)組合由臨界溫度不同的超導(dǎo)材料組成的串聯(lián)傳輸部和并聯(lián)傳輸部，可以實現(xiàn)多個傳輸路徑時的信號切換。本實施例里使用了臨界溫度不同的兩種超導(dǎo)材料來切換三個傳輸路徑，但本發(fā)明不限于這種情形，可以用更多種超導(dǎo)材料切換更多的傳輸路徑。
第六實施例在以上實施例中，并聯(lián)傳輸部的一端連接于中心導(dǎo)體，另一端與接地導(dǎo)體相連，并聯(lián)傳輸部的長度為輸入信號的半波長或半波長的整數(shù)倍。但本發(fā)明不限于這種情形，并聯(lián)傳輸部的長度也可以設(shè)為其他值，比如說，設(shè)為1/4波長或1/4波長的奇數(shù)倍。
圖28是本發(fā)明第六實施例的信號切換裝置1900的一部分的正面圖，顯示本發(fā)明第二實施例(即共面波導(dǎo)的情形)的信號切換裝置的第二傳輸路徑部分。雖然以下不做詳細說明，本實施例同樣適用于微傳輸帶線路和共軸傳輸線路的情形。
如圖28所示，中心部的條形導(dǎo)體1912的兩側(cè)一定距離處設(shè)有接地導(dǎo)體1918和1920。并聯(lián)傳輸部1930的一端與條形導(dǎo)體1912相連，另一端被懸空。并聯(lián)傳輸部1930的寬度為w4，其長度為輸入信號波長的1/4或1/4波長的奇數(shù)倍。這樣設(shè)定并聯(lián)傳輸部1930的長度，與前面的實施例一樣，可以使并聯(lián)傳輸部1930在超導(dǎo)狀態(tài)下的輸入阻抗幾乎為零。
以下做具體說明。
如前所述，當(dāng)并聯(lián)傳輸部的一端與中心導(dǎo)體相連，另一端接地，長度為輸入信號的半波長或半波長的整數(shù)倍時，其輸入阻抗為零，即位于圖14所示的史密斯圖上的點T處。如果并聯(lián)傳輸部的一端與中心導(dǎo)體相連，另一端不接地而是懸空的話，其輸入阻抗為無窮大，即位于圖14所示的史密斯圖上的點P處。在此情形下，如果將路徑長度改變1/4波長，在史密斯圖上，阻抗將沿圓周移動π弧度。如果將路徑長度改變1/2波長，在史密斯圖上，阻抗將沿圓周移動一周(即，2π弧度)返回原處。所以，在并聯(lián)傳輸部的一端懸空的情形下，將路徑長度改變1/4波長時，其輸入阻抗變?yōu)榱悖挥趫D14的史密斯圖上的點T處。
根據(jù)本實施例，并聯(lián)傳輸部1930的長度可以縮短到1/4波長，所以與1/2波長時相比，可以減小裝置的大小。
圖29顯示信號切換裝置1900的一個變化例。以下將圖29顯示的信號切換裝置的標(biāo)記為信號切換裝置2000。在信號切換裝置2000中，同樣并聯(lián)傳輸部的一端與中心導(dǎo)體相連，另一端被懸空，其長度為輸入信號波長的1/4或1/4波長的奇數(shù)倍。
如圖29所示，中心部的條形導(dǎo)體2012的兩側(cè)一定距離處設(shè)有接地導(dǎo)體2018，2019和2020。并聯(lián)傳輸部2030的一端與條形導(dǎo)體2012相連，另一端被懸空。并聯(lián)傳輸部2030的寬度為w4，其長度為輸入信號波長的1/4或1/4波長的奇數(shù)倍。這樣設(shè)定并聯(lián)傳輸部2030的長度，可以使并聯(lián)傳輸部2030在超導(dǎo)狀態(tài)下的輸入阻抗幾乎為零。在圖29中，并聯(lián)傳輸部2030沒有被接地導(dǎo)體2018，2019和2020完全包圍，而是略為開放。但是，為保證接地導(dǎo)體2018和2019電位一致，接地導(dǎo)體2018和2019通過一個導(dǎo)體2032相互連接。
根據(jù)圖29所示的信號切換裝置2000，并聯(lián)傳輸部1930的長度可以縮短到1/4波長，而且接地導(dǎo)體2018和2019可以比圖28做得薄，所以可以進一步減小裝置的尺寸。
根據(jù)以上實施例，由于提供了并聯(lián)到第二傳輸路徑的由超導(dǎo)材料構(gòu)成的并聯(lián)傳輸部，以上實施例的信號切換裝置可以通過該并聯(lián)傳輸部來控制是否要將信號傳輸?shù)竭B接到第二傳輸路徑的后續(xù)電路，因此在第二傳輸路徑中不需要使用開關(guān)單元(如機械開關(guān)或半導(dǎo)體開關(guān))。
再者，由于同時提供了串聯(lián)到第一傳輸路徑的由超導(dǎo)材料構(gòu)成的串聯(lián)傳輸部和并聯(lián)到第二傳輸路徑的由超導(dǎo)材料構(gòu)成的并聯(lián)傳輸部，當(dāng)將信號切換到第一傳輸路徑時，可將串聯(lián)傳輸部和并聯(lián)傳輸部都設(shè)至為超導(dǎo)狀態(tài)。這時，由于通過調(diào)節(jié)第二傳輸路徑的長度使得第二傳輸路徑的輸入阻抗足夠大，信號只傳播到第一傳輸路徑而不傳播到第二傳輸路徑，所以第二傳輸路徑中的信號損失可大大減少。當(dāng)將信號切換到第二傳輸路徑時，可將串聯(lián)傳輸部和并聯(lián)傳輸部都設(shè)至為非超導(dǎo)狀態(tài)。這時，由于第一傳輸路徑的輸入阻抗充分大，信號只傳播到第二傳輸路徑而不傳播到第一傳輸路徑，所以第一傳輸路徑中的信號損失可大大減少。再者，由于并聯(lián)傳輸部處于非超導(dǎo)狀態(tài)而且并聯(lián)傳輸部的截面積小于第二傳輸路徑的截面積，并聯(lián)傳輸部的輸入阻抗也充分大，所以傳播到第二傳輸路徑的信號，可以幾乎不被并聯(lián)傳輸部分流而傳播到后續(xù)電路。所以本發(fā)明可以有效地減少傳輸路徑中的信號損失，保證良好的絕緣特性。
以上只說明了是本發(fā)明的優(yōu)選實施例，本發(fā)明并不限于以上的實施例，屬于相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以在不脫離本發(fā)明的范圍的前提下做種種修改。
在以上的說明中，常導(dǎo)體和超導(dǎo)材料都被成型在電介質(zhì)上的同一平面里。但本發(fā)明并不限于此結(jié)構(gòu)。比如，也可以將超導(dǎo)材料先覆于電介質(zhì)基板上，再在該超導(dǎo)材料上制作常傳導(dǎo)材料的導(dǎo)線圖案，然后用這種原料來制作信號切換裝置。在這種情形下，當(dāng)通過降溫到臨界溫度以下來選擇期望的傳輸路徑時，由于導(dǎo)線處于低溫中，信號的傳輸損失非常低。
另外，在以上的說明中，并聯(lián)傳輸部的長度被設(shè)為輸入信號的半波長或半波長的整數(shù)倍，或者輸入信號的1/4波長或1/4波長的奇數(shù)倍。但只要能滿足以下條件，并聯(lián)傳輸部的長度還可以設(shè)為其他值。(1)在非超導(dǎo)狀態(tài)下并聯(lián)傳輸部的輸入阻抗幾乎為無窮大；(2)在常超導(dǎo)狀態(tài)下并聯(lián)傳輸部的輸入阻抗幾乎為零；(3)并聯(lián)傳輸部的長度盡量短。但考慮到要使輸入阻抗在史密斯圖上盡量接近短路點T和開放點P，將并聯(lián)傳輸部的長度設(shè)為輸入信號的半波長或半波長的整數(shù)倍，或者輸入信號的1/4波長或1/4波長的奇數(shù)倍比較有利。
以下總結(jié)本發(fā)明的效果。本發(fā)明的信號切換裝置能夠保證良好的傳輸路徑絕緣特性，降低信號傳輸損失，又不必使用機械開關(guān)或半導(dǎo)體開關(guān)等開關(guān)器件的信號切換裝置。
權(quán)利要求
1.一種具有與輸入路徑相連的多個傳輸路徑的信號切換裝置，用于將從所述輸入路徑輸入的信號切換到所述多個傳輸路徑中預(yù)定的傳輸路徑，所述信號切換裝置包括阻抗可變單元，它被連接到所述多個傳輸路徑中的第一傳輸路徑，還包括由超導(dǎo)材料構(gòu)成的第一傳輸段，當(dāng)將所述輸入信號切換到所述多個傳輸路徑中的第二傳輸路徑時，該第一傳輸段被致于非超導(dǎo)狀態(tài)，所述第一傳輸段的輸入側(cè)的一定長度的區(qū)間的截面積小于所述第一傳輸段的輸出端的截面積。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信號切換裝置，其中，當(dāng)將所述輸入信號切換到所述第一傳輸路徑時，所述第二傳輸路徑被調(diào)節(jié)得具有比預(yù)定值大的輸入阻抗。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信號切換裝置，其中，所述第一傳輸段的輸入側(cè)的一定長度的區(qū)間的截面的寬度比所述第一傳輸段的輸出端的截面的寬度小。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信號切換裝置，其中，所述第一傳輸段的輸入側(cè)的一定長度的區(qū)間的截面的厚度比所述第一傳輸段的輸出端的截面的厚度小。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信號切換裝置，還包括一個選擇單元，用于通過調(diào)節(jié)構(gòu)成所述第一傳輸段的超導(dǎo)材料的傳導(dǎo)狀態(tài)來選擇或不選擇所述第一傳輸路徑為所述預(yù)定的傳輸路徑。
6.一種具有與輸入路徑相連的多個傳輸路徑的信號切換裝置，用于將從所述輸入路徑輸入的信號切換到所述多個傳輸路徑中預(yù)定的傳輸路徑，所述信號切換裝置包括第一阻抗可變單元，它被串聯(lián)到所述多個傳輸路徑中的第一傳輸路徑，還包括由超導(dǎo)材料構(gòu)成的第一傳輸段；以及第二阻抗可變單元，它被并聯(lián)到所述多個傳輸路徑中的第二傳輸路徑，還包括由超導(dǎo)材料構(gòu)成的第二傳輸段，所述第二傳輸段的截面積小于所述第二傳輸路徑的截面積，當(dāng)所述第二傳輸段被致于超導(dǎo)狀態(tài)時，通過調(diào)節(jié)所述第二傳輸路徑的長度，使得所述第二傳輸路徑的輸入阻抗大于預(yù)定值。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的信號切換裝置，其中，當(dāng)所述第二傳輸段被致于超導(dǎo)狀態(tài)時，通過調(diào)節(jié)所述第二傳輸段的長度，使得從所述第二傳輸路徑到所述第二傳輸段的輸入阻抗小于預(yù)定值。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的信號切換裝置，其中，所述第二傳輸段的一端被連接到所述第二傳輸路徑，所述第二傳輸段的另一端被接地。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的信號切換裝置，其中，所述第二傳輸段的長度被設(shè)為所述信號的波長的二分之一，或所述信號的波長的二分之一的整數(shù)倍。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的信號切換裝置，其中，所述第二傳輸段的一端被連接到所述第二傳輸路徑，所述第二傳輸段的另一端被懸空；所述第二傳輸段的長度被設(shè)為所述信號的波長的四分之一，或所述信號的波長的四分之一的奇數(shù)倍。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的信號切換裝置，還包括一個選擇單元，用于通過調(diào)節(jié)構(gòu)成所述第一傳輸段的超導(dǎo)材料和構(gòu)成所述第二傳輸段的超導(dǎo)材料的傳導(dǎo)狀態(tài)來選擇所述第一傳輸路徑或所述第二傳輸路徑為所述預(yù)定的傳輸路徑。
12.根據(jù)權(quán)利要求6所述的信號切換裝置，還包括第三阻抗可變單元，它被串聯(lián)到所述多個傳輸路徑中的第三傳輸路徑，還包括由超導(dǎo)材料構(gòu)成的第三傳輸段；以及第四阻抗可變單元，它被并聯(lián)到所述第三傳輸路徑，還包括由超導(dǎo)材料構(gòu)成的第四傳輸段，所述第四傳輸段的截面積小于所述第三傳輸路徑的截面積，當(dāng)所述第四傳輸段被致于超導(dǎo)狀態(tài)時，通過調(diào)節(jié)所述第三傳輸路徑的長度，使得所述第三傳輸路徑的輸入阻抗大于預(yù)定值。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的信號切換裝置，其中，當(dāng)所述第四傳輸段被致于超導(dǎo)狀態(tài)時，所述第四傳輸段的長度被調(diào)節(jié)得使從所述第三傳輸路徑到所述第四傳輸段的輸入阻抗小于預(yù)定值。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的信號切換裝置，其中，所述第四傳輸段的一端被連接到所述第三傳輸路徑，所述第四傳輸段的另一端被接地。
15，根據(jù)權(quán)利要求14所述的信號切換裝置，其中，所述第四傳輸段的長度被設(shè)為所述信號的波長的二分之一，或所述信號的波長的二分之一的整數(shù)倍。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的信號切換裝置，其中，所述第四傳輸段的一端被連接到所述第三傳輸路徑，所述第四傳輸段的另一端被懸空；所述第四傳輸段的長度被設(shè)為所述信號的波長的四分之一，或所述信號的波長的四分之一的奇數(shù)倍。
17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的信號切換裝置，還包括一個選擇單元，用于通過調(diào)節(jié)構(gòu)成所述第一傳輸段的超導(dǎo)材料，構(gòu)成所述第二傳輸段的超導(dǎo)材料，構(gòu)成所述第三傳輸段的超導(dǎo)材料和構(gòu)成所述第四傳輸段的超導(dǎo)材料的傳導(dǎo)狀態(tài)來選擇所述第一傳輸路徑，所述第二傳輸路徑，和所述第三傳輸路之一為所述預(yù)定的傳輸路徑。
全文摘要
一種能夠保證良好的傳輸路徑絕緣特性，降低信號傳輸損失，又不必使用開關(guān)器件的信號切換裝置。該信號切換裝置的一個傳輸路徑包括由超導(dǎo)材料構(gòu)成的傳輸段，因此通過改變超導(dǎo)材料的導(dǎo)電狀態(tài)可以改變該路徑的阻抗。該傳輸段輸入端很細，以此可增大未被選擇時該路徑的阻抗。或者，該信號切換裝置的第一傳輸路徑里串聯(lián)了一個由超導(dǎo)材料構(gòu)成的第一傳輸段，第二傳輸路徑里并聯(lián)了一個由超導(dǎo)材料構(gòu)成的第二傳輸段。第二傳輸段有開關(guān)的功能。第二傳輸段的截面積很小，而且當(dāng)?shù)诙鬏敹翁幱诔瑢?dǎo)狀態(tài)時，第二傳輸路徑的輸入阻抗被調(diào)節(jié)得充分大。所以，該信號切換裝置可以保證未被選擇的路徑有足夠大的輸入阻抗，又不需要開關(guān)器件。
文檔編號H01P1/12GK1499858SQ20031010347
公開日2004年5月26日 申請日期2003年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月7日
發(fā)明者河合邦浩, 小泉大輔, 輔, 一, 佐藤圭, 夫, 楢橋祥一, 廣田哲夫 申請人:株式會社Ntt都科摩