[發明專利]一種程控多通道微波器件切換設備及方法

在審

• 申請號: 202011060464.3
• 申請日: 2020-09-30
• 公開（公告）號: CN112151921A
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發明（設計）人: 馬暉;余磊;徐娜娜;楊會民;王道酉;劉長海;楊留超;王小臻;劉連照;徐宙;聶純
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍63892部隊
• 主分類號: H01P1/10
• 分類號: H01P1/10;H01P1/213;H01P1/22;H01P5/12
• 代理公司: 洛陽市凱旋專利事務所(普通合伙) 41112
• 代理人: 林志堅

1.一種程控多通道微波器件切換設備，其特征是：包括：外部框架箱體和內部微波器件鏈路，外部框架箱體的前面板設置有兩個信號輸入端口、兩個信號輸出端口和觸摸屏操作面板，其中信號輸入端口A為兩個SMA端口，直接與測試儀器連接，信號輸出端口B為兩個N型射頻端口，用于連接被測設備；所述信號端口A和端口B均為輸入或輸出端口使用端口；

內部微波器件鏈路結構采用開關級聯的方式連接，由兩條微波器件切換支路組成，在鏈路A、鏈路B兩端分別設置兩個分路器和合路器，通過控制鏈路兩端的單刀單擲開關SPST的通斷：實現輸入信號分路及輸入信號合路功能；實現輸出信號分路及輸出信號合路功能；

微波器件切換支路包括信號放大、信號衰減和信號濾波節點；

信號放大節點根據信號輸入方向不同，設置了兩個方向相反的放大模塊，放大模塊的選擇通過控制單刀雙擲開關SP2T的連接，實現各開關選擇的是直通及放大功能；

信號衰減節點設置了10dB和1dB步進衰減模塊，通過控制單刀雙擲開關SP2T5和SP2T7、SP2T6和SP2T8控制10dB步進衰減模塊的選擇，通過控制單刀雙擲開關SP2T9和SP2T11、SP2T10和SP2T12控制步進1dB衰減模塊的選擇，連接各自1號開關時，各開關選擇直通功能，連接2號開關時，各開關選擇10dB步進衰減功能或1dB步進衰減功能；

信號濾波節點設置了300MHz、1GHz以及2.4GHz三個低通濾波模塊，模塊選擇通過控制單刀四擲開關SP4T的連接實現，其中單刀四擲開關SP4T1和SP4T3、SP4T2和SP4T4連接各自1號開關時，各開關選擇直通功能，連接各自2號開關時，各開關選擇300MHz低通濾波功能，連接各自3號開關時，各開關選擇1GHz低通濾波功能，連接各自4號開關時，各開關選擇2.4GHz低通濾波功能。

2.如權利要求1所述的一種程控多通道微波器件切換設備研制方法，其特征是：包括：信號輸入端口選擇、選擇控制工作模式、搭建微波器件切換鏈路；

1）信號輸入端口選擇，根據信號輸入方向選擇“A端輸入”或“B端輸入”，被調理的信號從測試儀器輸出時，選擇“A端輸入”，從被測設備輸出時，選擇“B端輸入”；

2）選擇控制軟件工作模式，控制軟件設置有“單入單出”、“單入雙出”、“雙入單出”以及“雙入雙出”共四種工作模式，根據實際信號調理需求進行選擇；

3）搭建微波器件切換鏈路，信號調理鏈路構建框用于搭建不同工作狀態下的微波器件切換鏈路，用于詳細配置信號調理功能；

微波器件切換鏈路構建中設置有信號衰減、信號濾波、信號放大和鏈路調理模塊，其中信號衰減模塊的衰減范圍為70dB,衰減步進設置為1dB或10dB；信號濾波模塊具有300MHz、1GHz以及2.4GHz三個可配置頻段低通濾波功能；信號放大模塊通過配置均衡器能夠實現模塊增益20dB；鏈路調理模塊具有合路、分路和直通三種模式，在切換鏈路兩端設置分路器和合路器能夠實現信號的分路和合路模式，另外在各功能模塊中設置了直通鏈路，用于實現信號直通功能；

實現微波器件切換功能操作步驟：第一步選擇信號輸入端口，第二步選擇微波器件切換所需的軟件工作模式，第三步在微波器件切換鏈路構建中配置所需的功能模塊；各工作模式下的微波器件切換功能實現如下：

（1）“單入單出”，“單入單出”工作模式是指單個信號輸入微波器件切換設備，經微波器件信號調理后仍以單個信號輸出的工作模式；控制SPST2、SPST3、SPST4、SPST9和SPST10開關斷開，產生“單入單出”模式微波器件信號調理硬件連接鏈路，控制單刀雙擲開關SP2T1、SP2T3、SP2T4、SP2T7、SP2T9、SP2T11、SP2T13以及單刀四擲開關SP4T1、SP4T3的連接，實現微波器件切換鏈路功能模塊硬件配置；

（2）“單入雙出”，“單入雙出”工作模式是指單個信號輸入微波器件切換設備，經微波器件信號調理后輸出兩個信號的工作模式；“單入雙出”模式下區分“先分后調”和“先調后分”兩種狀態；

1）“先分后調”狀態，“先分后調”是指信號從輸入端輸入后，連接分路器分成兩路信號，兩路信號分別經微波器件進行信號調理后從輸出端輸出。選擇“單入雙出”模式下的“先分后調”，在兩路微波器件切換鏈路中，單擊“確定”后信號流箭頭自動連接各模塊；控制微波器件切換設備內部開關的通斷，開始“單入雙出”模式在“先分后調”情況下的信號調理，控制SPST2、SPST4、SPST9和SPST10開關斷開以及SPST3開關連通，產生“單入雙出”模式在“先分后調”情況下的微波器件信號調理硬件連接鏈路，分別控制支路1中單刀雙擲開關SP2T1、SP2T3、SP2T5、SP2T7、SP2T9、SP2T11、SP2T13、SP2T15和單刀四擲開關SP4T1、SP4T3的連接以及支路2中SP2T2、SP2T4、SP2T6、SP2T8、SP2T10、SP2T12、SP2T14、SP2T16和單刀四擲開關SP4T2、SP4T4的連接，實現微波器件切換鏈路各功能模塊硬件配置；

2）“先調后分”狀態，“先調后分”是指單路信號從輸入端口輸入后，經微波器件進行信號調理，調理后的信號連接分路器分成兩路信號從輸出端輸出；選擇“單入雙出”模式下的“先調后分”，在單個微波器件切換鏈路中配置各功能控件，單擊“確定”后信號自動連接各模塊，控制微波器件切換設備內部開關的通斷，開始“單入雙出”模式在“先調后分”狀態下的信號調理，控制SPST3、SPST4、SPST8和SPST10開關斷開以及SPST9開關連通，產生“單入雙出”模式在“先調后分”狀態下的微波器件信號調理硬件連接鏈路，控制單刀雙擲開關SP2T1、SP2T3、SP2T4、SP2T7、SP2T9、SP2T11、SP2T13以及單刀四擲開關SP4T1、SP4T3的連接，實現微波器件切換鏈路功能模塊硬件配置；

（3）“雙入單出”，“雙入單出”工作模式是指兩個信號輸入微波器件切換設備，經信號調理后輸出單個信號的工作模式；“雙入單出”模式下區分“先合后調”和“先調后合”兩種狀態；

1）“先合后調” 狀態，“先合后調”是指兩路信號從輸入端兩個端口輸入后，連接合路器形成一路信號，這路信號經微波器件調理后從輸出端輸出；選擇“雙入單出”模式下的“先合后調”，在單個微波器件切換鏈路中配置各功能控件，單擊“確定”后信號自動連接各模塊，控制微波器件切換設備內部開關的通斷，開始“雙入單出”模式在“先合后調”狀態下的信號調理，控制SPST3、SPST6、SPST9和SPST10開關斷開以及SPST4開關連通，產生“雙入單出”模式在“先合后調”狀態下的微波器件信號調理硬件連接鏈路，控制單刀雙擲開關SP2T1、SP2T3、SP2T4、SP2T7、SP2T9、SP2T11、SP2T13以及單刀四擲開關SP4T1、SP4T3的連接，實現微波器件切換鏈路功能模塊硬件配置；

2）“先調后合”狀態，“先調后合”是指兩路信號從輸入端輸入后，分別經微波器件進行信號調理，調理后的兩路信號連接合路器形成一路信號從輸出端輸出；選擇“雙入單出”模式下的“先調后合”，在兩路微波器件切換鏈路中分別配置各鏈路的功能控件，單擊“確定”后信號自動連接各模塊，控制微波器件切換設備內部開關的通斷，開始“雙入單出”模式在“先調后合”狀態下的信號調理，控制SPST3、SPST4和SPST9開關斷開以及SPST10開關連通，產生“雙入單出”模式在“先調后合”狀態下的微波器件信號調理硬件連接鏈路，分別控制支路1中單刀雙擲開關SP2T1、SP2T3、SP2T5、SP2T7、SP2T9、SP2T11、SP2T13、SP2T15和單刀四擲開關SP4T1、SP4T3的連接以及支路2中SP2T2、SP2T4、SP2T6、SP2T8、SP2T10、SP2T12、SP2T14、SP2T16和單刀四擲開關SP4T2、SP4T4的連接，實現微波器件切換鏈路各功能模塊硬件配置；

（4）“雙入雙出”，“雙入雙出”工作模式是指兩個信號輸入微波器件切換設備，經信號調理后輸出兩個信號的工作模式，“雙入雙出”模式下區分“直接調理”和“合并調理”兩種狀態；

1）“直接調理”狀態，“直接調理”是指兩路信號從輸入端兩個端口輸入后，分別經微波器件進行信號調理，調理后的兩路信號直接從輸出端兩個端口輸出；選擇“雙入雙出”模式下的“直接調理”，在兩路微波器件切換鏈路中分別配置各自鏈路的功能控件，單擊“確定”后信號自動連接各模塊，后臺控制微波器件切換設備內部開關的通斷，開始“雙入雙出”模式在“直接調理”狀態下的信號調理，控制SPST3、SPST4、SPST9和SPST10開關斷開，產生“雙入雙出”模式在“直接調理”狀態下的微波器件信號調理硬件連接鏈路，分別控制支路1中單刀雙擲開關SP2T1、SP2T3、SP2T5、SP2T7、SP2T9、SP2T11、SP2T13、SP2T15和單刀四擲開關SP4T1、SP4T3的連接以及支路2中SP2T2、SP2T4、SP2T6、SP2T8、SP2T10、SP2T12、SP2T14、SP2T16和單刀四擲開關SP4T2、SP4T4的連接，實現微波器件切換鏈路各功能模塊硬件配置；

2）“合并調理”狀態，“合并調理”是指兩路信號從輸入端兩個端口輸入后，連接合路器形成一路信號，這路信號經微波器件調理后連接分路器，形成的兩路信號分別從輸出端兩個端口輸出；選擇“雙入雙出”模式下的“合并調理”，在單個微波器件切換鏈路中配置各功能控件，單擊“確定”后信號自動連接各模塊，后臺控制微波器件切換設備內部開關的通斷，開始“雙入雙出”模式在“合并調理”狀態下的信號調理，控制SPST3、SPST6、SPST8和SPST10開關斷開以及SPST4和SPST9開關連通，產生“雙入雙出”模式在“合并調理”狀態下的微波器件信號調理硬件連接鏈路，控制單刀雙擲開關SP2T1、SP2T3、SP2T4、SP2T7、SP2T9、SP2T11、SP2T13以及單刀四擲開關SP4T1、SP4T3的連接，實現微波器件切換鏈路功能模塊硬件配置。

3.根據權利要求2所述的一種程控多通道微波器件切換研制方法，其特征是：所述“單入雙出”模式在“先分后調”狀態下滿足單一信號分路成兩個不同信號的測試需求，端口A1連接信號源接入輸入信號，端口B1和B2分別連接不同被測設備，用于輸出調理后的信號；啟動控制，單擊“A端輸入”控件，點擊“單入雙出”后選擇“先分后調”狀態，信號調理鏈路構建框中顯示兩路微波器件切換支路，選擇端口A1，支路1配置10dB步進衰減，300MHz低通濾波以及20dB放大器模塊，支路2僅配置1 dB步進衰減；單擊“確定”控件后，驅動開關連接，采用“先分后調”情況下端口A1輸入信號，斷開SPST2、SPST4、SPST9和SPST10開關，連通SPST3開關，實現工作模式；根據微波器件切換鏈路功能配置：支路1中SP2T1和SP2T3、SP2T9和SP2T11連接1號開關直通功能，SP2T5和SP2T7連接2號開關10dB步進衰減功能，SP4T1和SP4T3連接2號開關300MHz低通濾波功能，SP2T13和SP2T15連接2號開關20dB放大功能，支路2中SP2T2和SP2T4、SP2T6和SP2T8、SP2T14和SP2T16以及SP4T2和SP4T4連接1號開關直通功能，SP2T10和SP2T12連接2號開關1dB步進衰減功能。