射頻信號智能切換矩陣開關的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種矩陣開關,用于射頻信號多個輸出路由的切換和控制。
【背景技術】
[0002]在微波自動系統中,射頻和微波開關大量用于儀器和被測件間的信號路由,以及地面接收和轉發設備。開關矩陣是將多個開關(如單刀單擲開關、單刀雙擲開關、單刀多擲開關)根據電路拓撲結構以節點的形式構成陣列,并以矩陣的方式實現電路的功能的電路模塊。開關矩陣將射頻/微波信號和低頻信號切換系統集成到此測試系統中,這樣就可以把來自多臺儀器的信號連接至一個或多個被測件。開關矩陣的主要作用是對多路微波信號的傳輸路徑進行切換,并根據系統的需要,在不同的時間段選擇所需要的頻率信號進行后續的處理,也可根據系統輸入、輸出的要求,選擇不同輸入通道的微波信號通過開關矩陣內部的控制,輸出到不同的輸出通道或者特定的輸出通道用一套測試裝置完成多種測試,而不需要頻繁地斷開和連接。實現測試過程的自動化,提高測試效率并且降低成本。
【發明內容】
[0003]本發明要解決的技術問題是提供一種射頻信號智能切換矩陣開關,能夠將自多臺儀器的信號連接至多個被測件,并且自動管理信號的切換和通斷,射頻端口攜帶時鐘反饋,高隔離、體積小。
[0004]為解決上述技術問題,本發明所采取的技術方案是:
[0005]射頻信號智能切換矩陣開關,包括射頻開關電路、射頻合路電路、控制射頻開關電路和射頻合路電路的控制電路,射頻開關電路上設置若干個射頻開關單元及與該射頻開關單元對應的射頻輸入接口 ;射頻合路電路包括若干射頻輸出接口及與射頻輸出接口對應的射頻合路單元,射頻開關電路的每個射頻開關單元內包括將來自射頻輸入接口的射頻信號分成若干路信號的信號分路器,信號分路器所分的信號路數與射頻合路電路的射頻合路單元數量相同,信號分路器的每路信號后面對應設置有受控制電路控制的通斷開關;每個射頻開關單元中的通斷開關按順序與射頻合路電路的射頻合路單元依次對應連接。
[0006]本發明的進一步改進在于:還包括時鐘開關電路,時鐘開關電路上設置時鐘輸入接口及與將來自時鐘輸入接口的時鐘信號分成若干路信號的時鐘分路器,時鐘分路器的所分的時鐘信號路數與射頻開關電路的射頻開關單元數量相同;時鐘分路器的每路信號后面對應設置有受控制電路控制的時鐘開關;射頻開關電路的射頻開關單元中射頻輸入接口與信號分路器之間設置輸入合路器;時鐘開關電路的時鐘開關按照順序與射頻開關電路的輸入合路器依次對應連接。
[0007]本發明的進一步改進在于:控制電路包括與遠端控制機相連的電源控制接口、與電源控制接口相連的單片機,單片機通過移位寄存器連接射頻開關電路的通斷開關和時鐘開關電路的時鐘開關。
[0008]本發明的進一步改進在于:射頻合路單元包括與射頻開關電路連接的輸出合路器、連接輸出合路器輸出端和射頻輸出接口的放大器,輸出合路器的輸入端連接射頻開關電路所有信號分路器的相對應一路通斷開關,輸出合路器所合信號路數與射頻開關電路的射頻開關單元數量相同。
[0009]本發明的進一步改進在于:射頻開關電路中的射頻開關單元數量為12組,射頻合路電路中射頻合路單元的數量為6組;射頻開關電路中射頻開關單元的信號分路器為一分六路分路器,信號分路器的六個輸出端口連接六個與射頻合路單元依次對應連接的通斷開關;射頻合路單元中的輸出合路器為十二合一路合路器,輸出合路器的12個輸入端口分別連接射頻開關電路的12個信號分路器的輸出端相對應的一路開關。
[0010]本發明的進一步改進在于:還包括為控制電路、射頻開關電路、射頻合路電路和時鐘開關電路提供穩定的直流電源的電源濾波電路,電源濾波電路的輸入端通過電源控制接口連接外接電源,輸出端分別連接控制電路、射頻開關電路、射頻合路電路和時鐘開關電路。
[0011]本發明的進一步改進在于:射頻開關電路、射頻合路電路、控制電路、時鐘開關電路和電源濾波電路設置在一個電路板上,電路板設置在盒體內,所述電源控制接口、射頻輸入接口、射頻輸出接口和時鐘輸入接口設置在盒體上。
[0012]由于采用上述技術方案,本發明所產生的有益效果在于:
[0013]本發明的射頻信號智能切換矩陣開關,結構內部采用獨立的腔體結構分割,密閉性好,隔離度高;時鐘信號饋到射頻端口上,實現端口的多功能化;采用模塊化設計,體積小、重量輕、嵌入化程度高。
[0014]本發明設置12路射頻輸入接口、I路時鐘輸入接口、6路射頻輸出接口,時鐘輸入信號饋到12路射頻輸入端口,可實現同時饋通到任意幾路,最多可達12路,也可實現饋通到任意一路,或者時鐘信號不饋到任意一路;射頻輸入可實現任意幾路同時輸入、通過任意一路射頻輸出口輸出,也可實現任意一路輸入、通過任意一路輸出口輸出等多種工作模式,用戶可根據需要自行切換,簡單、易操作。
[0015]本發明的控制電路控制其他電路的運行,根據設定的情況切換信號,控制電路還通過電源控制接口連接遠端機,用戶可以通過遠端機對本發明進行控制,選擇合適的信號切換。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發明盒體的結構示意圖;
[0017]圖2是本發明盒體前視結構示意圖;
[0018]圖3是本發明盒體后視結構示意圖;
[0019]圖4是本發明電路原理不意圖;
[0020]圖5是本發明控制電路的電路原理圖;
[0021 ]圖6是本發明射頻開關單元的電路原理圖;
[0022]圖7是本發明射頻合路單元的電路原理圖;
[0023]圖8是本發明時鐘開關電路的電路原理圖;
[0024]圖9是本發明的接口電路的電路原理圖;
[0025]其中:1、射頻輸出接口,2、射頻輸入接口,3、時鐘輸入接口,4、電源控制接口,5、盒體,6、電路板,7、固定件。
【具體實施方式】
[0026]下面結合附圖對本發明做進一步詳細說明:
[0027]射頻信號智能切換矩陣開關,包括盒體5、設置在盒體5內的電路板,盒體5上設置12個射頻輸入接口 2、6個射頻輸出接口 1、I個電源控制接口 4和I個時鐘輸入接口 3。盒體5包括矩形的底板、與底板邊緣垂直連接的側板、與側板相連的頂蓋;側板包括前側壁、與前側壁相對的后側壁、分別連接前側壁和后側壁兩端的左側壁和右側壁。12個射頻輸入接口 2、I個電源控制接口 4和I個時鐘輸入接口 3設置在前側壁上;12個射頻輸入接口 2并排設置;6個射頻輸出接口 I設置在后側壁上。盒體5的底板上設置6個帶有螺孔的固定件7。射頻輸入接口2的數量、射頻輸出接口 I的數量等都可以根據實際需要進行改變。
[0028]盒體5為便攜式硬鋁盒,電路板6與射頻輸入接口、時鐘輸入接口3以及電源和控制接口通過螺釘固定連接,射頻輸入接口用于輸入射頻信號,時鐘輸入接口 3用于輸入時鐘信號,射頻輸出接口 I用于射頻信號輸出,電源和控制接口用于+5V電輸入和連接遠端機輸入控制命令;電路板6是該設備的核心,是電氣線路和電子器件的載體,矩陣式射頻開關的產生和控制都由電路板6來完成,結合各個接口和盒體5組成完整的矩陣式射頻開關。
[0029]電路板6上設置控制電路、射頻開關電路、射頻合路電路、時鐘開關電路和電源濾波電路;電源控制電路與電源控制接口 4通過接口電路相連的,射頻開關電路的輸入端連接盒體5上的12個射頻輸入接口,射頻開關電路的輸出端連接射頻合路電路的輸入端;射頻合路電路的輸入端連接盒體5上的6個射頻輸出接口 I;時鐘開關電路輸入端連接盒體5上的時鐘輸入接口3,輸出端連接射頻開關電路;電源濾波電路分別連接控制電路、射頻開關電路、射頻合路電路和時鐘開關電路。
[0030]控制電路包括與遠端控制機相連的電源控制接口、與電源控制接口相連的單片機,單片機通過移位寄存器連接射頻開關電路的通斷開關和時鐘開關電路的時鐘開關。單片機通過程序控制射頻開關電路的通斷開關和時鐘開關電路的時鐘開關的正常開啟和閉合,工作人員也可以根據實際需要通過控制遠端控制機對射頻開關電路的通斷開關和時鐘開關電路的時鐘開關進行控制。
[0031]控制電路包括一個單片機、十個移位寄存器,單片機為C8051F410單片機,移位寄存器為NPIC6C4894芯片,十個移為寄存器分別命名為JPl?JP10,單片機C8051F410的第12號管腳連接JPl,第15號連接JP2,第17號管腳連接JP3,第18號管腳連接JP4,第19號管腳連接JP5的I號管腳,第24號管腳連接JP6的I號管腳,第26號管腳連接JP7的I號管腳,第27號管腳連接JP8的I號管腳,第28號管腳連接JP9的I號管腳,第31號管腳連接JPlO的I號管腳。JPl?JPlO的中的NPIC6C4894芯片連接關系為,I號管腳連接單片機,3號管腳為外接電能接口,19、20號管腳連接電源濾波電路;4?9、13?18號管腳控制指令輸出管腳,分別連接相應的電路。單片機的21、22號管腳連接接口電路。
[0032]例如,JPl、JP2和JP3的4?9、13?18號管腳分別連接射頻開關電路的各個通斷開關,控制信號分路器中的各個線路的通斷。JP4的4?9號管腳分別連接射頻開關電路中的第一個射頻開關單元的6個單刀單擲開關,13?18號管腳分別連接第二個射頻開關單元的6個單刀單擲開關,即JP4的4?9、13?18號管腳這12個管腳分別連接射頻開關電路中的兩個射頻開關單元中12個單刀單擲開關,控制單刀單擲開關的通斷。JP5?JP9的作用和JP4相同,JP5?JP9中每一個移為寄存