CN106685544B - 一种电台与测试仪器之间的信号切换选通方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开的一种电台与测试仪器之间的信号切换选通方法，设置信号切换选通装置，该装置包括n个分别与测试仪器相连接的琴键开关，琴键开关包含N+1个联动的小开关，第i个琴键开关的第1个小开关至第N个小开关分别与第i个电台的非射频信号接口直接连接；第i个琴键开关的第N+1个小开关控制第i个射频开关单元，接通或切断第i个电台的射频信号；其中n≥2，1≤i≤n，N≥1；测试第L个电台的性能指标时，将第L个琴键开关按下，第L个琴键开关的N+1个独立的小开关闭合，第L个电台的非射频或射频信号接口对应与测试仪器的非射频或射频信号接口连通；其中1≤L≤n；本发明避免了手工逐条更换电缆的操作环节，极大地提高了测试效率。

Description

一种电台与测试仪器之间的信号切换选通方法

技术领域

本发明涉及电台性能测试领域，特别涉及一种电台与测试仪器之间的信号切换选通方法。

背景技术

电台是一种利用无线电波进行话音或数据接收及发送的通信装置。电台的工作频段一般低于微波频段，具体按工作频段划分，电台有中长波电台、短波电台、超短波电台。电台主要用于几公里到几千公里的远距离通信，信道衰减非常大，因此电台一般不支持宽带通信，通常只能支持话音及中低速率(≤1Mbps)的数据通信业务。因此，电台的对外接口主要有天线口，音频口、数据接口和控制接口。有时，为了减少接口数量，也会把音频口、数据口和控制口合并成一个接口。测试量电台时，就需要通过这些接口将测量系统和电台连接起来，进行相关指标的测试。

军用电台对可靠性有特殊的要求，每一个电台在出厂前都要进行严格的老化测试。测试的方法是将大量电台放在全封闭的应力箱内，在相当长的时间内对电台施加温度、振动、供电电压拉偏等等各种应力条件，通过测试的电台才能达到出厂的标准。由于每个电台都有几个对外接口与测量系统连接，而每个接口都需要连接一根电缆，因此应力箱的线缆出口处往往引出数十根测试电缆。

这至少会带来以下三个问题：

(1)为了避免线缆混淆，需要标记每根电缆对应的电台；

(2)每次测试电台时，都需要在一堆电缆中找到当前被测电台所属的电缆。

(3)当进行下一个电台测试前，需要从测试仪器中拔掉前一个电台的电缆插头，再找到下一个电台对应的电缆，重新插入测试仪器上的接口。根据实际观察，当进行大批量测试时，以上三个问题会严重降低测试效率。由于老化中的测试主要针对电台的最基本指标，单个电台的测试工作量不大，因此切换电台接口所占用的时间可能达到整个测试时间的三分之一以上。

为了解决上述问题，目前的方法是把从所有被测电台引出来的众多测试电缆对应电台进行编号，避免混淆。然后把测试电缆的插头按功能进行分类，每一类插头按序号插到一个插头面板上。以上措施可以缓解线缆插头的查找问题。在测试环节，仍需手工插拔插座以实现前后电台的测试电缆更换。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种电台与测试仪器之间的信号切换选通方法，根据电台接口信号的特性，采用一系列开关矩阵，通过简单的开关操作，便可将被测电台的测试电缆快速连接到测试仪器，避免了手工逐条更换电缆的操作环节，极大地提高了测试效率。

本发明的目的通过以下的技术方案实现：

一种电台与测试仪器之间的信号切换选通方法，包含以下步骤：

S1、将n个琴键开关分别与测试仪器相连接，所述琴键开关包含N+1个联动的小开关，其中第i个琴键开关的第1个小开关至第N个小开关分别与第i个电台的非射频信号接口直接连接；第i个琴键开关的第N+1个小开关控制第i个射频开关单元，用于接通或切断第i个电台的射频信号；其中n≥2，1≤i≤n，N≥1。

S2、测试第L个电台的性能指标时，将第L个琴键开关按下，第L个琴键开关的N+1个独立的小开关闭合，第L个电台的非射频信号接口与测试仪器的非射频信号接口连通，第L个电台的射频信号接口与测试仪器的射频信号接口连通；其中1≤L≤n；

S3、测试第M个电台的性能指标时，根据琴键开关的不同，分以下两种情况：

(1)当n个琴键开关之间相互独立时，在测试完第L个电台的性能指标后，再按一下第L个琴键开关，第L个琴键开关的N+1个独立的小开关断开，然后按下第M个琴键开关，第M个琴键开关的N+1个独立的小开关闭合，第M个电台的非射频信号接口与测试仪器的非射频信号接口连通，第M个电台的射频信号接口与测试仪器的射频信号接口连通；其中1≤M≤n；

(2)当n个琴键开关组成联动开关时，直接按下第M个琴键开关，第M个琴键开关的N+1个独立的小开关闭合，第L个琴键开关的N+1个独立的小开关自动断开，第M个电台的非射频信号接口与测试仪器的非射频信号接口连通，第M个电台的射频信号接口与测试仪器的射频信号接口连通；其中1≤M≤n；

S4、重复步骤S2至S3，完成n个电台的性能测试。

所述非射频信号包括音频信号、控制信号、数据信号。根据非射频信号种类及频率的不同，按照实际的需求来设置N的取值。目前传统电台均属于窄带通信，数据量不大，往往采用低速串口进行控制及数据的交换。音频为模拟信号，频率为几百赫兹到几千赫兹之间。因此，非射频信号的选通电路采用低频的开关电路即可实现。

所述n个射频开关单元外部设置有封闭的金属腔体。射频信号就是电台输送给天线以及从天线口输入给电台的高频信号，射频信号选通电路采用多选一的射频开关矩阵的形式。射频开关矩阵采用封闭的金属腔体进行屏蔽，进入腔体的控制信号及电源应采用穿心电容进行滤波，而射频信号则通过射频插座进出。射频开关的选通由琴键开关控制。

所述电台与测试仪器之间的信号切换选通装置，还包括状态指示及冲突保护电路，用于指示电台是否有效选通，并且在两个以上的电台同时选通时启动自动保护及报警功能。正常情况下，只能按下一个琴键开关，即一次只能选通一个电台。如果两个以上的电台同时选通的，则选通的电台的相关信号会短接。特别是当电台发射的时候，射频通路上的大功率射频信号直接灌入对方电台，极易导致电台损坏。冲突保护功能在这种情况下及时断开两个电台的射频连接，并在控制面板上进行报警。

所述射频开关单元外接50Ω匹配负载。只有当电台被选通后，相应的射频信号才切换到测试仪器上去，这样可有效防止非当前选通的电台因误操作而引起功放烧毁。

所述射频开关单元的开关器件采用射频继电器。可确保本发明在意外断电的情况下，能自动恢复到默认状态，使所有电台的输出功率都切换到外接大功率负载上。如果用PIN管作为射频开关组建的开关器件，在断电情况下，每一组开关都处在半导通状态，容易使发射电台的功率耦合到其他电台上，对安全性产生影响。

所述n个琴键开关之间相互独立，或者n个琴键开关组成联动开关。联动的琴键开关，类似于某些风扇的换挡开关，即按下某个琴键开关时，原先按下的琴键开关会自动弹出，这样只需一步操作就能完成电台的切换。然而，在电台数量较多的场合，多路联动的琴键开关可靠性将大大降低，也不利于维修拆解，因此采用相互独立的琴键开关还是采用联动的琴键开关，需要根据实际情况进行选择。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

1、本发明在测试仪器与多个被测电台之间建立起一座转接的桥梁，使每一个被测电台的相关接口都可以通过这个桥梁快捷地连接到测试仪器上，同时不会受到其他电台的影响。

2、本发明将测试仪器、琴键开关的第1个小开关至第N个小开关、电台的非射频信号接口，共同组成非射频信号选通电路，用于测试电台的非射频信号的性能，如音频信号、控制信号、数据信号。

本发明将测试仪器、琴键开关的第N+1个小开关、射频继电器、电台的射频信号接口，共同组成射频信号选通电路，用于测试电台的射频信号的性能。

非射频信号选通电路及射频信号选通电路共同组成信号选通电路，信号选通电路是本发明的核心，用于将当前选定的被测电台与测试仪器接通，即把电台的接口和测试仪器的接口对应起来，同时切断其他电台与测试仪器的连接。信号选通电路的核心是一系列多路琴键开关，每个琴键开关有多路开关，每按下一个琴键开关，则选通一个电台。

3、本发明采用多路琴键开关实现非射频信号的选通功能，一个琴键开关对应一个电台，而电台接口中参与测试的每一根信号线(非射频)则对应琴键开关的某一路小开关。采用多路琴键进行信号的选通，相比于采用其他电子器件组成的切换通路，具有电路形式简单，器件数量少，不引入额外阻抗等优点。此外，值得一提的是，琴键开关是无源器件，由其构成的电路不产生额外的电磁干扰，比用单片机、半导体模拟开关等其他有源器件组成的切换电路有明显的优势。

4、电台在做高低温老化及可靠性试验的时候，要对大量电台在规定的时间内快速测量指标。由于测试仪器只有一套，而电台的数量较多，每个电台又有多个接口，每次更换被测电台时，都要人工将测试电缆从当前被测电台拔出，再插接到下一电台的对应接口。严重降低了测试效率，增加了人力和时间成本。目前国内还没有在多个电台测试时快速将被测电台的各种接口切换到测试仪器的装置。本发明创新地使用多通路琴键开关、低插损大功率射频继电器等切换开关元件，在测量免去了人工插拔测试电缆的麻烦，实现了快速切换被测电台接口的目的。试验证明，测试效率提高30％以上。

附图说明

图1为本发明所述一种电台与测试仪器之间的信号切换选通装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

如图1，一种电台与测试仪器之间的信号切换选通装置，根据电台接口信号的特性，采用一系列开关矩阵，通过简单的开关操作，便可将被测电台的测试电缆快速连接到测试仪器，避免了手工逐条更换电缆的操作环节，极大地提高了测试效率。

本发明的作用是在测试仪器之间和众多的被测电台之间建立起一座转接的桥梁，使每一个被测电台的相关接口都可以通过这个桥梁快捷地连接到测试仪器上，同时不会受到其他电台的影响。本发明的原理框图如图1所示。本发明包括4部分：信号选通电路、插座面板、控制面板、状态指示及冲突保护电路。

一、信号选通电路是本发明的核心，用于将当前选定的被测电台与测试仪器接通，即把电台的接口和测试仪器的接口对应起来，同时切断其他电台与测试仪器的连接。信号选通电路的核心是一系列多路琴键开关，每个琴键开关有多路开关，每按下一个琴键开关，则选通一个电台。

信号选通电路按信号特性分射频和非射频两种。射频信号就是电台输送给天线以及从天线口输入给电台的高频信号。射频信号的选通电路采用多选一的射频开关矩阵的形式。射频开关矩阵采用封闭的金属腔体进行屏蔽，进入腔体的控制信号及电源应采用穿心电容进行滤波，而射频信号则通过射频插座进出。射频开关的选通由琴键开关控制。

非射频信号包括电台的控制、数据、音频等信号。控制和数据信号为数字信号，目前传统电台均属于窄带通信，数据量不大，往往采用低速串口进行控制及数据的交换。音频为模拟信号，频率为几百赫兹到几千赫兹之间。因此，非射频信号的选通电路采用低频的开关电路即可实现。

本发明采用多路琴键开关实现非射频信号的选通功能，一个琴键开关对应一个电台，而电台接口中参与测试的每一根信号线(非射频)则对应琴键开关的某一路小开关。采用多路琴键进行信号的选通，相比于采用其他电子器件组成的切换通路，具有电路形式简单，器件数量少，不引入额外阻抗等优点。此外，值得一提的是，琴键开关是无源器件，由其构成的电路不产生额外的电磁干扰，比用单片机、半导体模拟开关等其他有源器件组成的切换电路有明显的优势。

二、插座面板顾名思义是用来安装插座的结构面。插座面板上的接口用来连接从被测电台引出的测试电缆。面板按电台的接口类型进行区域划分，同一个区域放置同一种接口，且每一个接口均需编号，以区分不同的电台。同一个电台在本发明插座面板上的所有接口为同一个序号。

三、控制面板用于进行选通电台的操作，并进行一些必需的状态指示。控制面板包含状琴键开关的按钮，以及具有各种状态指示功能的器件。

本发明和测试仪器连接的插座可根据实际情况安装在插座面板或控制面板上。

四、状态指示及冲突保护电路用于指示电台是否有效选通，并且在两个以上的电台同时选通时启动自动保护及报警功能。正常情况下，只能按下一个琴键开关，即一次只能选通一个电台。如果两个以上的电台同时选通的，则选通的电台的相关信号会短接。特别是当电台发射的时候，射频通路上的大功率射频信号直接灌入对方电台，极易导致电台损坏。冲突保护功能在这种情况下及时断开两个电台的射频连接，并在控制面板上进行报警。

图1中，在其上方从左至右依次是测试仪器、被测电台1、被测电台2、…、被测电台n。测试仪器、被测电台1、被测电台2、…、被测电台n的测试电缆接到本发明规定的位置。同一个电台的各条测试电缆必须按类别接到本发明相同序号的对应插座上，否则电台无法和测试仪器建立正确的连接关系。当按下某个琴键开关后，与该琴键开关相连接的电台的各条信号线将和测试仪器的接口一一对应，射频信号也连接到测试仪器的射频口上。值得说明的是，在本发明中，所有电台的射频信号默认状态都是连接到外接的50Ω匹配负载上，只有当电台被选通后，相应的射频信号才切换到测试仪器上去，这样可有效防止非当前选通的电台因误操作而引起功放烧毁。

为了进一步说明本发明的工作原理，首先对琴键开关和射频关单元做简单描述。如图1所示，琴键开关里面包含多路独立的小开关，一次按键动作可以实现所有小开关的状态切换。在本发明中，琴键开关里的一个小开关起到接通或断开一个信号的作用。小开关的一边和某个被测电台连接，小开关的另一边接测试仪器。当小开关导通时，被测电台和测试仪器对应的那根信号线就接通了。按照被测电台测试电缆中参与测试的非射频信号线的数量，就可以确定琴键开关里小开关的数量。此外，还需要多备一路小开关，用来控制射频开关。测试仪器和所有的琴键开关均有连接，而一个特定的电台只和一个特定的琴键开关连接。这样，按下某个琴键开关后，对应的电台便会连接到测试仪器中去，而非测试电台的信号线则完全和测试仪器隔离。

射频开关单元被安装在屏蔽腔内，为被测电台和测试仪器建立多选一的切换选通功能。如图1所示，测试仪器的射频线和所有射频开关组件连接，而一个特定的电台只和一个特定的射频开关组件连接。每一个射频开关组件只能实现一个射频信号的通断。

射频开关单元中实现多选一功能的射频开关电路需要精心设计，应尽量减少分布参数的影响，使整个单元的回波损耗控制在-18dB以3下，尽量减小本发明引入的射频失配导致的测量误差。

建议采用射频继电器作为射频开关组件的开关器件，可确保本发明在意外断电的情况下，能自动恢复到默认状态，使所有电台的输出功率都切换到外接大功率负载上。如果用PIN管作为射频开关组建的开关器件，在断电情况下，每一组开关都处在半导通状态，容易使发射电台的功率耦合到其他电台上，对安全性产生影响。

以电台1被选通时各电路的工作情况为例，来详细说明本发明的工作原理。

初始情况：所有琴键开关均处于断开状态，从图1可看到，在本发明内部所有电台的非射频信号均和测试仪器的相关测试电缆断开。所有电台的射频信号则按默认状态处理；即每一个电台的射频信号都连接外接的50欧姆负载上，一个电台对应一个负载。

当按下琴键开关1后，该琴键开关的每一路小开关两头的引脚接通，被测电台1的所有参与测试的非射频信号和测试仪器的对应信号线一一相连。琴键开关同时还把射频选通触发电平送到状态指示及冲突保护电路上去。在没有冲突的时候，射频开关单元1将收到一个开关切换信号，射频通路和50欧姆断开，切换到测试仪器的射频通路上。这样，测试仪器就通过本发明和被测电台1建立了正确连接，可以像测试单个电台一样对电台1进行控制和数据传输。

测量完电台1后，若要测量电台n，则需要再次按下琴键开关1使琴键开关内部的所有小开关都断开，再按下琴键开关n，电台连接到测试仪器中去。共两步操作。也有联动的琴键开关，类似于某些风扇的换挡开关，即按下某个琴键开关时，原先按下的琴键开关会自动弹出，这样只需一步操作就能完成电台的切换。然而，在电台数量较多的场合，多路联动的琴键开关可靠性将大大降低，也不利于维修拆解，因此没有采用。

如果测试时不慎导致两个以上的琴键开关同时导通，如琴键开关1和琴键开关n，状态指示及冲突保护电路可识别两个以上的琴键开关同时导通的情况，给出报警指示，并迅速通过控制射频开关组件的电源或开关切换信号使琴键开关1和琴键开关n恢复到默认状态。这样，两个射频开关组件均各自切换到到外接的50欧姆负载上去，不会同时连接到测试仪器的唯一的射频通路上。这样，即使测试仪器执行了电台的发射指令，也不会导致电台1和电台n的射频通路烧毁。

综上所述，本发明可以实现多个电台和测试仪器之间的快速选通功能，并具备解决多个电台同时选通时的合理机制。本发明具有电路简单，安全可靠，电磁兼容性好等优势。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种电台与测试仪器之间的信号切换选通方法，其特征在于，设置电台与测试仪器之间的信号切换选通装置，包括n个分别与测试仪器相连接的琴键开关，包括以下步骤：

S1、将n个琴键开关分别与测试仪器相连接，所述琴键开关包含N+1个联动的小开关，其中第i个琴键开关的第1个小开关至第N个小开关分别与第i个电台的非射频信号接口直接连接；第i个琴键开关的第N+1个小开关控制第i个射频开关单元，用于接通或切断第i个电台的射频信号；其中n≥2，1≤i≤n，N≥1；

S2、测试第L个电台的性能指标时，将第L个琴键开关按下，第L个琴键开关的N+1个独立的小开关闭合，第L个电台的非射频信号接口与测试仪器的非射频信号接口连通，第L个电台的射频信号接口与测试仪器的射频信号接口连通；其中1≤L≤n；

S3、测试第M个电台的性能指标时，根据琴键开关的不同，分以下两种情况：

(1)当n个琴键开关之间相互独立时，在测试完第L个电台的性能指标后，再按一下第L个琴键开关，第L个琴键开关的N+1个独立的小开关断开；然后按下第M个琴键开关，第M个琴键开关的N+1个独立的小开关闭合，第M个电台的非射频信号接口与测试仪器的非射频信号接口连通，第M个电台的射频信号接口与测试仪器的射频信号接口连通；其中1≤M≤n；

(2)当n个琴键开关组成联动开关时，直接按下第M个琴键开关，第M个琴键开关的N+1个独立的小开关闭合，第L个琴键开关的N+1个独立的小开关自动断开，第M个电台的非射频信号接口与测试仪器的非射频信号接口连通，第M个电台的射频信号接口与测试仪器的射频信号接口连通；其中1≤M≤n；

S4、重复步骤S2至S3，完成n个电台的性能测试。

2.根据权利要求1所述电台与测试仪器之间的信号切换选通方法，其特征在于：所述非射频信号包括音频信号、控制信号、数据信号。

3.根据权利要求1所述电台与测试仪器之间的信号切换选通方法，其特征在于：n个射频开关单元外部设置有封闭的金属腔体。

4.根据权利要求1所述电台与测试仪器之间的信号切换选通方法，其特征在于：还包括状态指示及冲突保护电路，用于指示电台是否有效选通，并且在两个以上的电台同时选通时启动自动保护及报警功能。

5.根据权利要求1所述电台与测试仪器之间的信号切换选通方法，其特征在于：所述射频开关单元外接50Ω匹配负载。

6.根据权利要求1所述电台与测试仪器之间的信号切换选通方法，其特征在于：所述射频开关单元的开关器件采用射频继电器。

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