CN108321470A - 一种模块化可扩展微波开关矩阵 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种模块化可扩展微波开关矩阵，包括两个T型微波开关、电缆组件以及控制电路。两个T型微波开关的各一个端口之间通过电缆组件连接、分别各有一个端口作为矩阵的输入端口、分别各有一个端口作为矩阵的输出端口并与输出端接通，一个T型微波开关的剩余一个端口与备份端接通，另一个T型微波开关的剩余一个端口与负载接通或作为扩展端口，通过控制电路可实现矩阵2路射频输入到3路射频输出间任意2路的射频连接切换。本发明模块化可扩展微波开关矩阵通过对T型微波开关和其它配件进行优化集成和切换配合，具有结构紧凑、成本低、可靠性高、通用性强、扩展性强等特点。

Description

一种模块化可扩展微波开关矩阵

技术领域

本发明属于微波开关矩阵领域，涉及一种微波开关矩阵。

背景技术

在航天工程中，广泛采用微波开关实现微波信号传输的路由切换，典型应用案例是采用微波开关对关键部件进行备份。为提高系统的整体可靠性，通常会对关键部件设计冗余的备份部件，当工作部件失效时，通过微波开关的路由控制，将故障部件隔离出系统，冗余的备份部件接入系统进行工作。为实现更加复杂的多对多备份需求，同时考虑整体可靠性和系统的综合性能，航天工程中会使用多个微波开关进行链路组合。多个微波开关进行组合搭建链路，即形成微波开关矩阵。

现有的微波开关矩阵产品存在标准不开放、结构不紧凑、集成优化程度不高、可扩展性差的不足，不仅增加了航天器的载荷，而且设计周期较长、可靠性较差。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，本发明提供了一种模块化可扩展微波开关矩阵，将两个T型微波开关通过电缆组件和控制电路进行优化集成和切换配合，满足路由切换需求，有效实现微波开关矩阵2路射频输入到3路射频输出间任意2路的射频连接切换，模块化研制成的微波开关矩阵结构紧凑、可靠性高、可扩展性强，通用性强、可批量供货从而降低成本。

本发明所采用的技术解决方案是：一种模块化可扩展微波开关矩阵，包括T型微波开关Ⅰ、T型微波开关Ⅱ、电缆组件、控制电路；

T型微波开关Ⅰ的电接口和T型微波开关Ⅱ的电接口分别与控制电路连接；T型微波开关Ⅰ的电接口和T型微波开关Ⅱ的电接口接收控制电路输入的激励电信号，同时将T型微波开关Ⅰ、T型微波开关Ⅱ的状态信息传递至控制电路供检测识别；

T型微波开关Ⅰ的第一射频端口和T型微波开关Ⅱ的第一射频端口作为射频输入端口，T型微波开关Ⅰ的第三射频端口和T型微波开关Ⅱ的第三射频端口作为射频输出端口，T型微波开关Ⅰ的第三射频端口与外部的第一输出端连接，T型微波开关Ⅱ的第三射频端口与外部的第二输出端连接，T型微波开关Ⅰ的第四射频端口和T型微波开关Ⅱ的第二射频端口通过电缆组件连接，T型微波开关Ⅰ的第二射频端口与备份端连接；

控制电路对T型微波开关Ⅰ和T型微波开关Ⅱ的工作状态进行切换控制，实现对微波开关矩阵工作状态的切换控制。

所述T型微波开关Ⅰ的第一射频端口、第二射频端口、第三射频端口和第四射频端口组合实现三种工作状态，其中，三种工作状态包括：状态：第一射频端口与第三射频端口导通，第二射频端口与第四射频端口导通；状态：第一射频端口与第四射频端口导通，第二射频端口与第三射频端口导通；状态：第一射频端口与第二射频端口导通，第三射频端口与第四射频端口导通；T型微波开关Ⅰ的第一射频端口、第二射频端口、第三射频端口和第四射频端口与外部的射频信号连接。

所述T型微波开关Ⅱ的第一射频端口、第二射频端口、第三射频端口和第四射频端口组合实现三种工作状态，其中，三种工作状态包括：状态：第一射频端口与第三射频端口导通，第二射频端口与第四射频端口导通；状态：第一射频端口与第四射频端口导通，第二射频端口与第三射频端口导通；状态：第一射频端口与第二射频端口导通，第三射频端口与第四射频端口导通；T型微波开关Ⅱ的第一射频端口、第二射频端口、第三射频端口和第四射频端口与外部的射频信号连接。

所述控制电路通过T型微波开关Ⅰ和T型微波开关Ⅱ的工作状态进行切换控制，实现对微波开关矩阵三种工作状态的切换控制，三种工作状态包括：

工作状态1：当第一输出端、第二输出端处于正常工作状态时，T型微波开关Ⅰ、T型微波开关Ⅱ均处于状态1；

工作状态2：当第一输出端出现故障时，控制电路控制T型微波开关Ⅰ由状态1切换至状态3；

工作状态3：当第二输出端出现故障时，控制电路控制T型微波开关Ⅰ和T型微波开关Ⅱ均切换至状态3。

所述电缆组件包括半刚同轴电缆和射频连接器，半刚同轴电缆两端各和一个射频连接器固定连接；两个射频连接器分别与T型微波开关Ⅰ的第四射频端口和T型微波开关Ⅱ的第二射频端口连接。

所述控制电路包括电连接器、电路模块和导线，导线分别与电路模块和电连接器焊接；T型微波开关Ⅰ的电接口和T型微波开关Ⅱ的电接口通过导线与电路模块连接；电路模块接收外部输入的激励电信号，实现对T型微波开关Ⅰ、T型微波开关Ⅱ状态切换的控制，同时接收T型微波开关Ⅰ的电接口、T型微波开关Ⅱ的电接口传递的状态信息实现状态指示功能。

多个所述的微波开关矩阵间可通过微波开关矩阵内T型微波开关Ⅰ的第二端口、T型微波开关Ⅱ的第四端口进行串联组合使用。

本发明与现有技术相比的技术效果是：

(1)本发明微波开关矩阵对两个T型微波开关进行巧妙组合和连接以及整体参数优化设计，在有效实现微波开关矩阵2路射频输入到3路射频输出间任意2路的射频连接切换的前提下，研制成的微波开关矩阵结构紧凑、占用空间体积小，同时提高了系统的可靠性；

(2)本发明微波开关矩阵在产品设计时特别考虑产品的扩展需求而专门设计留有供扩展使用的射频端口，可扩展性强，多套同种规格的本发明微波开关矩阵间通过留置的扩展射频端口并联扩展即可实现更加丰富的多路路由切换功能，一套本发明微波开关矩阵可进行3备2，两套本发明微波开关矩阵可实现6备4功能；

(3)本发明微波开关矩阵针对当前国内微波开关矩阵一般由应用单位根据自身的使用需求采购相关微波开关产品、电缆和其它配件自行进行定制设计的发展现状，推出标准化、模块化的微波开关矩阵产品供用户选用从而缩短项目周期，接口开放、标准统一，可批量供货从而降低成本。

(4)本发明模块化可扩展微波开关矩阵通过对微波开关产品进行优化集成和切换配合、对控制电路接口进行标准化设计，具有结构紧凑、成本低、可靠性高、可扩展性强、通用性强等特点。

附图说明

图1为本发明模块化可扩展微波开关矩阵的外形图；

图2为本发明模块化可扩展微波开关矩阵的结构爆炸图；

图3为本发明微波开关矩阵的T型微波开关Ⅰ的结构图；

图4为本发明微波开关矩阵的T型微波开关的状态示意图；

图5为本发明微波开关矩阵的电缆组件的结构图；

图6为本发明微波开关矩阵的控制电路的结构图；

图7为本发明微波开关矩阵的工作状态示意图；

图8为本发明微波开关矩阵的T型微波开关Ⅱ的结构图。

具体实施方式

如图1、图2所示，本发明提供了一种模块化可扩展微波开关矩阵，包括T型微波开关Ⅰ1、T型微波开关Ⅱ2、电缆组件3、控制电路4以及机壳5，T型微波开关Ⅰ1和T型微波开关Ⅱ2技术规格相同。T型微波开关Ⅰ1、T型微波开关Ⅱ2、电缆组件3、控制电路4均固定在机壳5上。

如图3所示，T型微波开关Ⅰ1的接口包含射频端口14和电接口15，电接口15与T型微波开关Ⅰ1外部的激励电路和状态指示电路连接，T型微波开关Ⅰ1有四个射频端口14，包括第一射频端口(即端口1)、第二射频端口(即端口2)、第三射频端口(即端口3)和第四射频端口(即端口4)，四个射频端口14可组合实现三种工作状态，射频端口14与T型微波开关Ⅰ1外部的射频信号连接，电接口15接收T型微波开关Ⅰ1外部的激励电路输入的激励电信号，T型微波开关Ⅰ1内部响应电信号实现四个射频端口间的通断组合的切换，同时电接口15将T型微波开关Ⅰ1的状态信息传递至外部供检测识别。

如图8所示，T型微波开关Ⅱ2的接口包含射频端口24和电接口25，电接口25与T型微波开关Ⅱ2外部的激励电路和状态指示电路连接，T型微波开关Ⅱ2有四个射频端口24，包括第一射频端口(即端口1)、第二射频端口(即端口2)、第三射频端口(即端口3)和第四射频端口(即端口4)，四个射频端口24可组合实现三种工作状态，射频端口24与T型微波开关Ⅱ2外部的射频信号连接，电接口25接收T型微波开关Ⅱ2外部的激励电路输入的激励电信号，T型微波开关Ⅱ2内部响应电信号实现四个射频端口间的通断组合的切换，同时电接口25将T型微波开关Ⅱ2的状态信息传递至外部供检测识别。

如图4所示，T型微波开关Ⅰ1、T型微波开关Ⅱ2的端口1、端口2、端口3和端口4这四个射频端口通过切换控制可实现三种工作状态，每个工作状态可同时实现双射频通路传输功能。其中，三种工作状态包括：状态1：端口1与端口3导通，端口2与端口4导通；状态2：端口1与端口4导通，端口2与端口3导通；状态3：端口1与端口2导通，端口3与端口4导通；T型微波开关Ⅰ1的端口1、端口2、端口3和端口4与外部的射频信号连接。

如图5所示，电缆组件3包括半刚同轴电缆6和射频连接器7，半刚同轴电缆6的两端各和一个射频连接器7固定连接。

如图6所示，控制电路4包括电连接器8、电路模块10和导线9，导线9分别与电路模块10和电连接器8焊接，电连接器8与电路模块10间通过导线9连接，控制电路4的导线9同时实现T型微波开关Ⅰ1和T型微波开关Ⅱ2的电接口15与控制电路4的电路模块10的连接功能。

控制电路4包括电连接器8、电路模块10和导线9，导线9分别与电路模块10和电连接器8焊接；T型微波开关Ⅰ1的电接口15和T型微波开关Ⅱ2的电接口25通过导线9与电路模块10连接；电连接器8为微波开关矩阵的对外电接口，微波开关矩阵接收用户激励信号的向外反馈状态信息均通过电连接器8；电路模块10接收外部输入的激励电信号，实现对T型微波开关Ⅰ1、T型微波开关Ⅱ2状态切换的控制，同时接收T型微波开关Ⅰ1的电接口15、T型微波开关Ⅱ2的电接口25传递的状态信息实现状态指示功能。

如图7所示，微波开关矩阵两个射频输入和三个射频输出间可实现三种工作状态，当T型微波开关Ⅰ1和T型微波开关Ⅱ2均处于状态1时微波开关矩阵处于工作状态1，当T型微波开关Ⅰ1处于状态3、T型微波开关Ⅱ2处于状态1时微波开关矩阵处于工作状态2，当T型微波开关Ⅰ1和T型微波开关Ⅱ2均处于状态3时微波开关矩阵处于工作状态3。

本发明的工作过程为：微波信号输入1通过T型微波开关Ⅰ1的端口1输入，微波信号输入2通过T型微波开关Ⅱ2的端口1输入，T型微波开关Ⅰ1的端口4和T型微波开关Ⅱ2的端口2之间通过电缆组件3连接，正常工作状态时，微波开关矩阵处于工作状态1(如图7中所示)，此时两个T型微波开关均处于状态1(如图4中所示)，T型微波开关Ⅰ1的端口3和输出端1(即第一输出端)接通，T型微波开关Ⅱ2的端口3与输出端2(即第二输出端)接通，T型微波开关Ⅰ1剩余的端口2与备份端接通，T型微波开关Ⅱ2剩余的端口4与负载连接或悬空作为微波开关矩阵的扩展端口(作为示意，图7中只提供了接通负载的情况)，微波信号输入1经微波开关矩阵传输至输出端1，微波信号输入2经微波开关矩阵传输至输出端2，备份机经微波开关矩阵与负载连接；当输出端1出现故障，通过微波开关矩阵的控制电路4进行控制，T型微波开关Ⅰ1由状态1切换至状态3(如图4中所示),则此时微波开关矩阵处于工作状态2(如图7中所示)，微波信号输入1经微波开关矩阵传输至备份端，备份端开始工作，输出端1则与负载接通，微波信号输入2仍经微波开关矩阵传输至输出端2；当输出端2出现故障时，通过微波开关矩阵的控制电路进行控制，T型微波开关Ⅰ1和T型微波开关Ⅱ2均切换至状态3(如图4中所示)，则此时微波开关矩阵处于工作状态3(如图7中所示)，微波信号输入2经微波开关矩阵传输至输出端1，微波信号输入1经微波开关矩阵传输至备份端，备份端开始工作，输出端2则与负载连接，通过上述过程即可实现微波开关矩阵2路射频输入到3路射频输出间任意2路的射频连接切换，剩余的1路作为冗余备份。此外，本发明微波开关矩阵具备扩展性，多个微波开关矩阵间可通过矩阵内T型微波开关Ⅰ1的端口2和T型微波开关Ⅱ2的端口4进行串联组合使用，从而实现2n路输入到2n+2路输出的2路冗余环备份功能。n为正整数。

以上所述，仅为本发明最佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，简单的推演或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (7)

1.一种模块化可扩展微波开关矩阵，其特征在于：包括T型微波开关Ⅰ(1)、T型微波开关Ⅱ(2)、电缆组件(3)、控制电路(4)；

T型微波开关Ⅰ(1)的电接口(15)和T型微波开关Ⅱ(2)的电接口(25)分别与控制电路(4)连接；T型微波开关Ⅰ(1)的电接口(15)和T型微波开关Ⅱ(2)的电接口(25)接收控制电路(4)输入的激励电信号，同时将T型微波开关Ⅰ(1)、T型微波开关Ⅱ(2)的状态信息传递至控制电路(4)供检测识别；

T型微波开关Ⅰ(1)的第一射频端口和T型微波开关Ⅱ(2)的第一射频端口作为射频输入端口，T型微波开关Ⅰ(1)的第三射频端口和T型微波开关Ⅱ(2)的第三射频端口作为射频输出端口，T型微波开关Ⅰ(1)的第三射频端口与外部的第一输出端连接，T型微波开关Ⅱ(2)的第三射频端口与外部的第二输出端连接，T型微波开关Ⅰ(1)的第四射频端口和T型微波开关Ⅱ(2)的第二射频端口通过电缆组件(3)连接，T型微波开关Ⅰ(1)的第二射频端口与备份端连接；

控制电路(4)对T型微波开关Ⅰ(1)和T型微波开关Ⅱ(2)的工作状态进行切换控制，实现对微波开关矩阵工作状态的切换控制。

2.根据权利要求1所述的一种模块化可扩展微波开关矩阵，其特征在于：所述T型微波开关Ⅰ(1)的第一射频端口、第二射频端口、第三射频端口和第四射频端口组合实现三种工作状态，其中，三种工作状态包括：状态1：第一射频端口与第三射频端口导通，第二射频端口与第四射频端口导通；状态2：第一射频端口与第四射频端口导通，第二射频端口与第三射频端口导通；状态3：第一射频端口与第二射频端口导通，第三射频端口与第四射频端口导通；T型微波开关Ⅰ(1)的第一射频端口、第二射频端口、第三射频端口和第四射频端口与外部的射频信号连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种模块化可扩展微波开关矩阵，其特征在于：所述T型微波开关Ⅱ(2)的第一射频端口、第二射频端口、第三射频端口和第四射频端口组合实现三种工作状态，其中，三种工作状态包括：状态1：第一射频端口与第三射频端口导通，第二射频端口与第四射频端口导通；状态2：第一射频端口与第四射频端口导通，第二射频端口与第三射频端口导通；状态3：第一射频端口与第二射频端口导通，第三射频端口与第四射频端口导通；T型微波开关Ⅱ(2)的第一射频端口、第二射频端口、第三射频端口和第四射频端口与外部的射频信号连接。

4.根据权利要求3所述的一种模块化可扩展微波开关矩阵，其特征在于：所述控制电路(4)通过T型微波开关Ⅰ(1)和T型微波开关Ⅱ(2)的工作状态进行切换控制，实现对微波开关矩阵三种工作状态的切换控制，三种工作状态包括：

工作状态1：当第一输出端、第二输出端处于正常工作状态时，T型微波开关Ⅰ(1)、T型微波开关Ⅱ(2)均处于状态1；

工作状态2：当第一输出端出现故障时，控制电路(4)控制T型微波开关Ⅰ(1)由状态1切换至状态3；

工作状态3：当第二输出端出现故障时，控制电路(4)控制T型微波开关Ⅰ(1)和T型微波开关Ⅱ(2)均切换至状态3。

5.根据权利要求4所述的一种模块化可扩展微波开关矩阵，其特征在于：所述电缆组件(3)包括半刚同轴电缆(6)和射频连接器(7)，半刚同轴电缆(6)两端各和一个射频连接器(7)固定连接；两个射频连接器(7)分别与T型微波开关Ⅰ(1)的第四射频端口和T型微波开关Ⅱ(2)的第二射频端口连接。

6.根据权利要求5所述的一种模块化可扩展微波开关矩阵，其特征在于：所述控制电路(4)包括电连接器(8)、电路模块(10)和导线(9)，导线(9)分别与电路模块(10)和电连接器(8)焊接；T型微波开关Ⅰ(1)的电接口(15)和T型微波开关Ⅱ(2)的电接口(25)通过导线(9)与电路模块(10)连接；电路模块(10)接收外部输入的激励电信号，实现对T型微波开关Ⅰ(1)、T型微波开关Ⅱ(2)状态切换的控制，同时接收T型微波开关Ⅰ(1)的电接口(15)、T型微波开关Ⅱ(2)的电接口(25)传递的状态信息实现状态指示功能。

7.根据权利要求6所述的一种模块化可扩展微波开关矩阵，其特征在于：多个所述的微波开关矩阵间可通过微波开关矩阵内T型微波开关Ⅰ(1)的第二端口、T型微波开关Ⅱ(2)的第四端口进行串联组合使用。