[發明專利]高精度寬帶毫米波8x8矩陣開關及微波參數評估校準方法

有效

• 申請號: 201711435299.3
• 申請日: 2017-12-26
• 公開（公告）號: CN108319562B
• 公開（公告）日: 2020-09-08
• 發明（設計）人: 馬慧瑾;劉收;蔡棟生;李明軍
• 申請（專利權）人: 北京航天測控技術有限公司
• 主分類號: G06F13/40
• 分類號: G06F13/40;G06F30/20
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 李微微;仇蕾安

本發明提出了一種高精度寬帶毫米波8x8矩陣開關及參數評估校準方法，射頻鏈路采用開關最少和鏈路對稱性設計，設計上、下行兩行對稱的鏈路通道，每行通道實現8x8＝64路獨立射頻鏈路，每個通道由4個SP4T微波開關和2個SPDT微波開關級聯組成，開關間采用半剛同軸線纜梳狀交叉級聯連接方式；可保證矩陣開關DC?40GHz整個寬帶頻段內端口阻抗匹配特性良好，射頻通道損耗最小，射頻通道幅度一致性和相位一致性精度高，并且具有高性能、體積小、自動化等優點，產品設計和調試過程規范化、自動化，大大縮短了批量產品的研發周期。

技術領域

本發明屬于毫米波自動測試技術領域，特別涉及一種高精度寬帶毫米波8x8矩陣開關及多通道微波參數評估校準方法。

背景技術

隨著通信系統及測控系統的不斷發展，網絡化、綜合化、模塊化、通用化和智能化逐漸成為主流，系統資源有效分配成了一個很重要的課題，而射頻資源復用和重組是其中的一個有效途徑。傳統的多端口測試步驟，需要人工頻繁地手動連接測試電纜，及在被測件空閑端口反復手動連接匹配負載，具有重復性差的缺點，測試速度、測試效率和精度受到限制。目前出現的一些矩陣開關性能指標較差，具有體積大，不能實現自動化，應用受限等缺點。高精度的矩陣開關要求端口良好的阻抗匹配特性及最小的通道損耗，且對所有射頻通道幅度一致性和相位一致性精度要求非常高，手動調試過程繁瑣、且數據信息量大，目前針對多通道矩陣開關的設計也沒有形成規范且高效的設計和調試方法，效率非常低。

發明內容

本發明要解決的技術問題目的是突破傳統的多端口測試步驟，避免反復手動連接測試電纜，及在被測件空閑端口反復手動連接匹配負載，解決人工頻繁地進行重復連接及重復性差的缺點，大大提高復雜產品或批量產品的測試效率，并能保證產品環境試驗過程中測試數據的完整性、一致性和有效性。同時矩陣開關開發流程中，手動調試過程繁瑣，且數據信息量大，目前針對多通道矩陣開關的設計也沒有形成規范且高效的設計和調試方法，研發效率非常低。

為解決上述技術問題，本發明一種高精度寬帶毫米波8x8矩陣開關及多通道微波參數評估校準方法，包括矩陣開關射頻鏈路組合與布局、觸摸液晶屏操作界面+電磁屏蔽微型結構、自研可擴展的開關矩陣繼電控制電路、半剛同軸線纜交叉級聯梳狀連線方法、寬帶多通道微波參數評估校準方法等自主設計，具體方法如下：

(1)矩陣開關射頻鏈路采用開關最少化和鏈路對稱性設計，設計上、下行兩行對稱的鏈路通道，每行通道實現8x8＝64路獨立射頻鏈路，每個通道由4個SP4T微波開關和2個SPDT 微波開關級聯組成，確保開關矩陣的布局最優。機箱前后面板的所有測試儀器端口與所有被測件的射頻端口互通互連，使信號傳輸射頻鏈路經過的開關通路最少，并保證良好的阻抗匹配特性及最小的通道損耗，和所有射頻鏈路通道的一致性。該矩陣開關DC-40GHz整個頻段范圍內滿足駐波VSWR≦1.9，鏈路插損≦10dB，64路射頻鏈路幅度一致性滿足≦1.0dB，相位一致性滿足≦±30°@DC-18GHz，性能指標優越。

(2)矩陣開關采用電磁屏蔽微型機箱+觸摸液晶屏操作界面。機箱采用標準4U上架結構，結構精巧，內部布局緊湊，縫隙處加入電磁密封襯墊，保持縫隙處的導電連續性，避免電磁波泄漏。液晶屏控制界面具有實時顯示射頻通道切換效果，并具有“鎖屏/解屏”功能，防止誤操作。

(3)矩陣開關繼電控制板自主研發，可根據整個機箱內的矩陣開關個數和布局情況，自由自定控制協議和選擇IO口控制微波開關的數量，本實施例中，最大可選擇控制4個KeySight SPDT矩陣開關和8個KeySight SP4T矩陣開關。ARM處理器通過RS232串口接收來自核心板的串口控制信號，ARM處理器通過自定義總線與Atera的CPLD通信，傳輸控制信號。在 CPLD上8個IO口可控制8個KeySight SPDT矩陣開關和4個KeySight SP4T矩陣開關，實現上下行通道中各開關的閉合和切換。