CN107565941A - 一种中频4×4开关矩阵的开关电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种中频4×4开关矩阵的开关电路，包括开关芯片、以及与所述开关芯片通过管脚连接的电源芯片、接口模块，所述接口模块通过DB9接头连接上位机，上位机实现对开关的控制，所述接口模块设有2x5插针接口，通过添加跳线帽实现手动控制开关。本发明附加的手动控制接口方便了对开关电路的调试以及提供了上位机控制失效时的应急处理方案；当上位机控制出现问题时可以临时采用预留的手动接口，简单的操作跳线帽进行对开关的控制，提高了整机的安全性与应急性；该开关电路具有插损小，驻波性能好，低功耗，隔离度优异的特点，十分适用于中频4×4开关矩阵的设计需求，提高了矩阵系统的稳定性。

Description

一种中频4×4开关矩阵的开关电路

技术领域

本发明属于射频通信技术领域，尤其是涉及一种中频4×4开关矩阵的开关电路。

背景技术

开关电路是中频4×4矩阵系统的核心控制单元，在射频通信系统中作用巨大同时应用广泛，现有的矩阵设计体制中，开关模块是必不可少的一个环节，矩阵小型化是矩阵的发展趋势，所以对矩阵内部各个模块的合理布有相应的要求。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种中频4×4开关矩阵的开关电路，该开关模块具有插损小，驻波性能好，低功耗，隔离度优异的特点，十分适用于中频4×4开关矩阵的设计需求，提高了矩阵系统的稳定性。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种中频4×4开关矩阵的开关电路，包括开关芯片、以及与所述开关芯片通过管脚连接的电源芯片、接口模块，所述接口模块通过DB9接头连接上位机，上位机实现对开关的控制，所述接口模块设有2x5插针接口，通过添加跳线帽实现手动控制开关。

进一步的，所述开关芯片采用的是ADI公司的ADG904吸收式SP4T开关。

进一步的，所述电源芯片选用ADI公司的低噪声LDO芯片，型号为ADP7104。

进一步的，所述开关芯片、电源芯片、接口模块均安装于同一块PCB板的第一层，第二层分布有连接线，各层接地端之间通过过孔连接。

进一步的，所述PCB板上还包括射频信号输入端和射频信号输出端，所述射频信号输入端均设置在PCB板的左侧，射频信号输出端和接口模块均设置在PCB板的右侧。

相对于现有技术，本发明所述的一种中频4×4开关矩阵的开关电路具有以下优势：

(1)本发明具有优化的版图布局，为开关电路的方便使用和应用于矩阵整机的系统安装提供了便利；

(2)本发明附加的手动控制接口方便了对开关电路的调试以及提供了上位机控制失效时的应急处理方案；当上位机控制出现问题时可以临时采用预留的手动接口，简单的操作跳线帽进行对开关的控制，提高了整机的安全性与应急性；

(3)该开关电路具有插损小，驻波性能好，低功耗，隔离度优异的特点，十分适用于中频4×4开关矩阵的设计需求，提高了矩阵系统的稳定性。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的开关芯片电路图；

图2为本发明实施例所述的电源芯片的电路图；

图3为本发明实施例所述的接口模块的电路图；

图4本发明实施例所述的PCB板顶层布局图；

图5为本发明实施例所述的PCB板底层布局图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

图1所示为开关部分原理图，开关核心芯片采用的是ADI公司的ADG904吸收式SP4T开关。该开关芯片插损1dB以下，隔离度40dB以上，供电电压范围为：1.65V～2.75V，低功耗设计电流在1uA以下。由于此开关设计是应用于中频4×4矩阵当中的，所以对各端口无论打开关断状态驻波要求较高，采用吸收式开关可以保证开关即便是不选通工作的情况下，端口驻波依旧很好，驻波实测在1.3以下。

图2所示为供电部分原理图，电源芯片选用ADI公司的低噪声LDO芯片，型号为ADP7104，实现对整板的供电。

图3所示为接口部分原理图，本开关模块设计的一个突出特点是通过DB9接头可以实现上位机对开关的控制，同时在上位机不能正常工作的情况下，通过预留的2×5插针接口，只需要简单的添加跳线帽就可以实现手动控制。附加的手动控制2×5插针接口方便了对开关模块的调试以及提供了上位机控制失效时的应急处理方案。

从图4和图5的PCB布局图可以看出本设计布局图的特点：保证任意两路射频信号间有接地面进行隔离；射频信号与DC直流信号有接地面或者介质层进行隔离。同时将四路射频输入信号都规划在了整版的左侧，输出射频信号和控制信号都规划在整版的右侧，这样的PCB布局设计可以方便该模块的外部结构件的设计，矩阵系统由于内部涉及模块较多，安装难度很高，该开关模块设计时优化的版图布局为开关模块应用于矩阵系统时的安装提供了便利。

测试结果

完成电装、调试后，对该开关模块整个进行测试，测试结果如下表2所示。

表2开关模块整体测试结果

RF1，RF2，RF3，RF4分别为四路射频输入端，RFC为开关输出端；RF1-RFC对应表示开关选通RF1到RFC的通路，其他3个通路为断路。

该模块是应用于中频4×4矩阵的开关模块，所以对开关模块的插损、隔离度以及端口驻波要求较高，本模块实测结果插损都在0.6dB以下，各端口驻波比都在1.3以下，同时隔离度都在40dB以上，功耗5mW，符合矩阵对于上述指标的需求。

本发明设计了一种应用于中频4×4矩阵的SP4T开关模块，该开关模块具有插损小，驻波性能好，低功耗，隔离度优异的特点，十分适用于中频4×4开关矩阵的设计需求，提高了矩阵系统的稳定性，经过测试，该SP4T开关模块性能良好，稳定性优异，已达到实用水平。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种中频4×4开关矩阵的开关电路，其特征在于：包括开关芯片、以及与所述开关芯片通过管脚连接的电源芯片、接口模块，所述接口模块通过DB9接头连接上位机，上位机实现对开关的控制，所述接口模块设有2x5插针接口，通过添加跳线帽实现手动控制开关。

2.根据权利要求1所述的一种中频4×4开关矩阵的开关电路，其特征在于：所述开关芯片采用的是ADI公司的ADG904吸收式SP4T开关。

3.根据权利要求1所述的一种中频4×4开关矩阵的开关电路，其特征在于：所述电源芯片选用ADI公司的低噪声LDO芯片，型号为ADP7104。

4.根据权利要求1所述的一种中频4×4开关矩阵的开关电路，其特征在于：所述开关芯片、电源芯片、接口模块均安装于同一块PCB板的第一层，第二层分布有连接线，各层接地端之间通过过孔连接。

5.根据权利要求4所述的一种中频4×4开关矩阵的开关电路，其特征在于：还所述PCB板上还包括射频信号输入端和射频信号输出端，所述射频信号输入端均设置在PCB板的左侧，射频信号输出端和接口模块均设置在PCB板的右侧。