书 书 书犐犆犛 ４９ ． ０３５ 犞 ２５ 中华人民共和国国家标准 犌犅 ／ 犜 ３８７７１ — ２０２０ 宇航用微波开关通用规范 犌犲狀犲狉犪犾狊狆犲犮犻犳犻犮犪狋犻狅狀狅犳犿犻犮狉狅狑犪狏犲狊狑犻狋犮犺犳狅狉狊狆犪犮犲犪狆狆犾犻犮犪狋犻狅狀 ２０２０  ０４  ２８ 发布 ２０２０  １１  ０１ 实施 国家市场监督管理总局 国家标准化管理委员会 发布目 　　 次 前言 Ⅰ ………………………………………………………………………………………………………… １ 　 范围 １ ……………………………………………………………………………………………………… ２ 　 规范性引用文件 １ ………………………………………………………………………………………… ３ 　 术语和定义 １ ……………………………………………………………………………………………… ４ 　 一般要求 ２ ………………………………………………………………………………………………… ５ 　 设计要求 ４ ………………………………………………………………………………………………… ６ 　 验证要求 ６ ………………………………………………………………………………………………… 犌犅 ／ 犜 ３８７７１ — ２０２０ 前 　　 言 　　 本标准按照 ＧＢ ／ Ｔ１．１ — ２００９ 给出的规则起草 。 本标准由全国宇航技术及其应用标准化技术委员会 （ ＳＡＣ ／ ＴＣ４２５ ） 提出并归口 。 本标准起草单位 ： 北京航天微机电技术研究所 、 西安空间无线电技术研究所 。 本标准主要起草人 ： 张楚贤 、 苌群峰 、 文平 、 杨军 、 朱丹 、 田亚伟 、 蔡立兵 、 郑国龙 、 王文涛 、 姜东明 、 刘洪 。 Ⅰ 犌犅 ／ 犜 ３８７７１ — ２０２０ 宇航用微波开关通用规范 １ 　 范围 本标准规定了宇航用微波开关 （ 以下简称微波开关 ） 设计和验证的通用要求 。 本标准适用于宇航用微波开关产品的设计和验证 ， 不适用于微波集成电路开关芯片 。 ２ 　 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的 。 凡是注日期的引用文件 ， 仅注日期的版本适用于本文件 。 凡是不注日期的引用文件 ， 其最新版本 （ 包括所有的修改单 ） 适用于本文件 。 ＧＢ ／ Ｔ１９１ 　 包装储运图示标志 ＧＢ ／ Ｔ２４２１．１ — ２００８ 　 电工电子产品环境试验 　 概述和指南 ＧＢ ／ Ｔ７８２６ — ２０１２ 　 系统可靠性分析技术 　 失效模式和影响分析 （ ＦＭＥＡ ） 程序 ＧＢ ／ Ｔ１９２４７ — ２００３ （ 所有部分 ） 　 印制板组装 ＧＢ ／ Ｔ２５９１５．１ — ２０１０ 　 洁净室及相关受控环境 　 第 １ 部分 ： 空气洁净度等级 ３ 　 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件 。 ３ ． １ 　 同轴开关 　 犮狅犪狓犻犪犾狊狑犻狋犮犺 高频接口为同轴连接器的微波开关 。 ３ ． ２ 　 波导开关 　 狑犪狏犲犵狌犻犱犲狊狑犻狋犮犺 高频接口为波导的微波开关 。 ３ ． ３ 　 动作电压 　 狆犻犮犽狌狆狏狅犾狋犪犵犲 微波开关从一个状态切换到另外一个状态所需要的最小电压值 。 ３ ． ４ 　 工作电压 　 狅狆犲狉犪狋犻狀犵狏狅犾狋犪犵犲 在规定的工作环境范围内 ， 保证微波开关可以正常切换的电压范围 。 ３ ． ５ 　 切换时间 　 狊狑犻狋犮犺犻狀犵狋犻犿犲 微波开关切换时 ， 从接受激励信号到微波开关切换并稳定到目标状态所需要的时间 。 注 ： 对于同轴微波开关 ， 切换时间包括簧片回弹时间 ， 对于波导微波开关 ， 切换时间包括转子抖动时间 。 ３ ． ６ 　 指令干扰敏感度 　 狉犻狆狆犾犲狊犲狀狊犻狋犻狏犻狋狔 当系统激励电路存在一定干扰时 ， 微波开关不产生误动作的能力 。 １ 犌犅 ／ 犜 ３８７７１ — ２０２０ ３ ． ７ 　 线圈瞬态抑制 　 犮狅犻犾狋狉犪狀狊犻犲狀狋狊狌狆狆狉犲狊狊犻狅狀 微波开关切换动作时 ， 在激励电路上产生的瞬态反向电动势大小 。 ４ 　 一般要求 ４ ． １ 　 分类和组成 按照微波信号传输方式以及开关接口形式 ， 微波开关可分为同轴开关和波导开关 ， 以下如无特别指明 ， 均适用于两种微波开关 。 按照结构及功能 ， 微波开关主要由遥测遥控组件 、 电磁驱动组件和微波导行组件组成 。 遥测遥控组件对控制指令信号进行处理 ， 并提供反映开关状态信息的遥测信号 ； 电磁驱动组件将驱动电信号转化为机械力 ， 驱动微波导行组件中可动部件实现机械动作 ； 微波导行组件通过可动部件的机械运动 ， 实现微波信号在需要端口间的传输 。 图 １ 为某 ＳＰＤＴ 型同轴微波开关结构及其各部分组成的示意图 。 图 １ 　 微波开关的组成 ４ ． ２ 　 设计原则 微波开关的设计应遵循以下原则 ： ａ ） 　 微波开关设计总原则 ： 微波开关的设计不仅应有优良的性能指标满足宇航需求 ， 而且还要有稳定的生产工艺性以保证宇航供货合同的要求 ； ｂ ） 　 通用化 、 系列化 、 模块化原则 ： 以最少的零件构成最多的组件 ， 以最少的组件构成最多的产品 ； 形成的产品品种 、 规格以及系列 ， 应能最大限度地满足宇航应用对微波开关的选用要求 ； ｃ ） 　 结构工艺性原则 ： 要求有良好的可加工性 ， 有利于保证加工质量的稳定性和一致性 ； ｄ ） 　 电磁驱动组件设计原则 ： 在满足吸力特性要求的前提下线圈功耗最小 ； 或在规定的线圈功耗前提下 ， 使磁效率最高 ， 吸力  反力特性配合最佳 ； ｅ ） 　 微波导行组件设计原则 ： 在满足外形体积要求的前提下 ， 实现最佳的阻抗匹配 ， 实现最小的驻波比 、 插入损耗 ， 最大的隔离度以及最大的功率容量和微放电阈值 ； ｆ ） 　 可靠性设计原则 ： 在满足产品性能指标的前提下 ， 应确保在温度 、 力学 、 真空 、 辐照等环境下产品能满足应用要求 ， 同时权衡产品的经济性 。 ４ ． ３ 　 设计输入 微波开关的设计输入可包括以下内容 ： ２ 犌犅 ／ 犜 ３８７７１ — ２０２０ ａ ） 　 与用户签订的技术合同 ； ｂ ） 　 国家相关标准法 、 产品质量法 、 有关国家军用标准 ； ｃ ） 　 用户和行业认可的标准和准则 ； ｄ ） 　 国内外新的科研成果 ； ｅ ） 　 加工工艺要求 ； ｆ ） 　 宇航系统安全性要求 ； ｇ ） 　 人身健康和安全性要求 ； ｈ ） 　 宇航用微波开关质量保证要求 。 ４ ． ４ 　 设计与验证输出 微波开关的设计与验证输出应包括以下内容 ： ａ ） 　 设计策划报告 ； ｂ ） 　 设计图纸 、 设计报告 、 研制总结报告 、 产品规范等设计文件 ； ｃ ） 　 工艺规程 、 工艺细则 、 数据记录等工艺文件 ； ｄ ） 　 可靠性验证报告 、 试验验证大纲 、 试验验证报告等证明文件 ； ｅ ） 　 产品使用手册 。 ４ ． ５ 　 设计和验证的流程 设计和验证的流程按图 ２ 进行 。 图 ２ 　 设计和验证流程图 ３ 犌犅 ／ 犜 ３８７７１ — ２０２０ ５ 　 设计要求 ５ ． １ 　 方案设计 根据应用功能和指标要求 ， 选择最优的总体设计方案 。 从结构分析 ， 微波开关主要由微波导行组件 、 电磁驱动组件和遥测遥控组件组成 ， 方案设计如下 ： ａ ） 　 微波导行组件方案设计 ： 应根据用户工作频段 、 微波接口形式等要求选择微波导行组件方案 。 同轴开关推荐采用同轴  带状线  同轴方案 ， 利用带状线内可动簧片的机械动作实现微波信号切换 ， 其典型结构如图 ３ 所示 ； 波导开关推荐采用定子  转子方案 ， 通过转子的转动实现微波信号的切换 ， 其典型结构如图 ４ 所示 。 图 ３ 　 同轴开关微波导行组件的典型同轴  带状线  同轴结构 图 ４ 　 波导开关微波导行组件的典型定子  转子结构 　　 ｂ ） 　 电磁驱动组件方案设计 ： 电磁驱动组件的主要功能是将电信号转化为开关机械动作 ， 主要有差动式极化磁路方案 、 螺线管方案 、 有限转角电机方案等 。 应根据电驱动参数和力学指标进行电磁驱动组件方案设计 。 切换时间较短 、 力学环境要求严格的场合宜选择差动式极化磁路方案 ； 驱动电流小 、 电磁效率要求高的场合宜选择螺线管方案 ； 要求结构紧凑 、 可驱动多路簧片的场合宜选择有限转角电机方案 。 ｃ ） 　 遥测遥控组件方案设计 ： 根据应用要求 ， 在遥控信号前端进行防反接和续流方案设计 。 在遥测方面 ， 有磁驱动遥测方案和机械触点遥测方案 ， 可根据电磁驱动组件方案制定遥测方案 。 有限转角电机的电磁驱动组件宜选用磁驱动遥测方案 ， 差动式极化磁路和螺线管电磁驱动组件宜选用机械触点遥测方案 。 ５ ． ２ 　 参数设计 ５ ． ２ ． １ 　 微波性能设计 微波性能设计要求如下 ： ａ ） 　 微波传输性能设计 ： 通过微波导行组件结构的阻抗匹配和参数补偿 ， 进行 Ｓ 参数设计 ， 包括电压驻波比 、 插入损耗 、 隔离度等参数 ， 并采用高频电磁场仿真软件进行仿真 ， 设计结果应有足够的余量 ； ｂ ） 　 功率和抗微放电能力设计 ： 通过微波导行组件结构和表面处理 ， 设计微波开关的连续波功率和 ４ 犌犅 ／ 犜 ３８７７１ — ２０２０ 抗微放电能力 ， 在发射过程中工作的产品应保证抗低气压放电能力 ， 通过微放电和低气压仿真软件进行仿真 ， 保证设计有足够的设