CN112558515B - 一种功能可动态重组的模拟电子系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种功能可动态重组的模拟电子系统，属于电子信息系统技术领域，包括依次连接的重构方案生成模块、程控开关矩阵模块和模拟电路功能模块；所述重构方案生成模块用于根据应用场景和需求，生成系统内各模拟电路功能模块的重组连接方案，控制程控开关矩阵各开关的连接或者断开设置；所述程控开关矩阵模块用于实现程序控制指定开关的连接和断开；所述模拟电路功能模块用于实现模拟电子信号处理的模拟电路单元。与传统的系统构建方法相比较，本发明具有不更改系统原有硬件的条件下，实现系统的输入输出的动态改变，以满足系统外部功能需求的动态变化。

Description

一种功能可动态重组的模拟电子系统

技术领域

本发明属于电子信息系统技术领域，涉及一种功能可动态重组的模拟电子系统

背景技术

模拟电子系统的动态可重构方法可以为灵活地适应不同应用提供技术支持。通过程控开关矩阵模块和动态重组方案生成模块，实现模拟电子系统功能动态重组，以便于系统根据外界环境或者应用需求的动态变化，完成系统内的各功能模块的选择组合，动态灵活地实现系统功能。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种功能可动态重组的模拟电子系统。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种功能可动态重组的模拟电子系统，包括依次连接的重构方案生成模块、程控开关矩阵模块和模拟电路功能模块；

所述重构方案生成模块用于根据应用场景和需求，生成系统内各模拟电路功能模块的重组连接方案，控制程控开关矩阵各开关的连接或者断开设置；

所述程控开关矩阵模块用于实现程序控制指定开关的连接和断开；

所述模拟电路功能模块用于实现模拟电子信号处理的模拟电路单元。

进一步，所述程控开关矩阵模块为多个由程序控制的能完成电路连接和通断的开关阵列装置；所述模拟电路功能模块有多个种类，所述多类模拟电路功能模块组成备选模块集合，所述备选模块集合中，同一功能的模块有多个。

进一步，所述程控开关矩阵模块由可编程控制通断的装置(可以但不唯一是继电器阵列)组成。

进一步，所述程控开关矩阵的引脚与需要连接的两个模拟电路功能模块的输入或者输出端相接，控制开关的打开和关闭的控制信号由重构方案生成模块输出得到。

进一步，所述模拟电路功能模块的信号输入输出引脚与程控开关矩阵的信号连接引脚相连，完成各类模拟电路功能模块的互联，以实现模拟电子系统的功能可动态重组。

进一步，所述重构方案生成模块的生成方式为人工操作生成或机器自动算法生成，包括模拟电子线路系统模块重构算法，程控开关矩阵控制信号生成装置。

进一步，还包括连接关系成模块，用于模块电路图通过人机接口输入，由人工或者机器自动算法生成与模拟电子系统模块电路对应的电路模块连接关系。

进一步，本发明利用程控开关矩阵完成动态连接时，重构方案生成模块根据电路图中模拟电路功能模块输入输出并接数量，确定使用程控开关矩阵的数量和具体开关的数量；并通过所述程控开关矩阵实现单通络分支和二分支，多分支电路模拟的连接。

另一方面，本发明提供一种应用上述功能可动态重组的直放式收音机，包括功放模块、检波模块、高放模块、天线和扬声器。其备选模块包括(但不一定必须是)功放模块、低放模块、检波模块、高放模块、变频模块、调谐模块、中放模块、本振模块、扬声器、程控开关矩阵、天线；其中，程控开关矩阵包括两组引脚a1-a9，b1-b9；

所述功放模块连接程控开关矩阵的引脚a1和b1，低放模块连接程控开关矩阵的引脚a2和b2，检波模块连接程控开关矩阵的引脚a3和b3，高放模块连接程控开关矩阵的引脚a4和b4，变频模块连接程控开关矩阵的引脚a5、b5、b6，调谐模块连接程控开关矩阵的引脚a6和b7，中放模块连接程控开关矩阵的引脚a7和b8，本振模块连接程控开关矩阵的引脚a8，扬声器连接程控开关矩阵的引脚b9，a9接天线；

在所述程控开关矩阵中，引脚a1与b9的连接开关连通，a3与b1的连接开关连通，a4与b3的连接开关连通，a9与b4的连接开关连通，连接开关由重构方案生成模块输出的开关控制信号控制。

再一方面，本发明提供一种应用上述功能可动态重组的超外差式收音机，包括功放模块、低放模块、检波模块、高放模块、变频模块、调谐模块、中放模块、本振模块、扬声器、程控开关矩阵和天线。其备选模块包括(但不一定必须是)功放模块、低放模块、检波模块、高放模块、变频模块、调谐模块、中放模块、本振模块、扬声器、程控开关矩阵、天线；其中，所述程控开关矩阵包括两组引脚a1-a9，b1-b9；

所述功放模块连接程控开关矩阵的引脚a1和b1，低放模块连接程控开关矩阵的引脚a2和b2，检波模块连接程控开关矩阵的引脚a3和b3，高放模块连接程控开关矩阵的引脚a4和b4，变频模块连接程控开关矩阵的引脚a5、b5、b6，调谐模块连接程控开关矩阵的引脚a6和b7，中放模块连接程控开关矩阵的引脚a7和b8，本振模块连接程控开关矩阵的引脚a8，扬声器连接程控开关矩阵的引脚b9，a9接天线；

在所述程控开关矩阵中，引脚a1与b9的连接开关连通，a2与b1的连接开关连通，a3与b2的连接开关连通，a5与b8的连接开关连通，a6与b5的连接开关连通，a7与b3的连接开关连通，a8与b6的连接开关连通，a9与b7的连接开关连通，连接开关由重构方案生成模块输出的开关控制信号控制。

本发明的有益效果在于：本发明提供的技术方案可以实现在模拟电子信息系统通过动态的重组系统内各个模块的连接方式和是否工作(通过是否连接入系统实现决定其是否工作)，实现满足外部动态需求变化。与传统的系统构建方法相比较，本方法具有不更改系统原有硬件的条件下，实现系统的输入输出的动态改变，以满足系统外部功能需求的动态变化。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：

图1为模拟电子系统功能动态重组过程；

图2为电子开关阵列结构图；

图3为基于程控开关矩阵的单支路模拟电子系统连接示意图；

图4为基于程控开关矩阵的有分支模拟电子系统连接示意图；

图5为直放式收音机模块图；

图6为超外差式收音机模块图；

图7为未设置连接关系时的模拟电子系统模块结构示意图；

图8为基于程控开关矩阵的直放式收音机模块连接图；

图9为基于程控开关矩阵的超外差式收音机模块连接图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

一种基于可程控开关矩阵的模拟电子线路系统功能的动态重组系统，该系统包括程控开关矩阵模块，模拟电路功能模块和重构方案生成模块。其中，程控开关矩阵模块，可以由多个(但不唯一是)程序控制继电器构成，实现程序控制指定开关的连接和断开；模拟电路功能模块为实现相关模拟电子信号处理的模拟电路单元；重构方案生成模块根据应用场景和需求，通过人工或者机器自动的方式生成系统内各模拟电路功能模块的重组连接方案(该方案主要是程控开关矩阵相关开关的连接或者断开设置)，实现模拟电子系统的动态重组。

以上程控开关矩阵模块，模拟电路功能模块和重构方案生成模块在利用本方法实现模拟电子系统动态功能重构时，分别对应如下三部分层体系架构。

功能模块层：该层主要包含各类模拟电路功能模块(如但不限于检波模块等)，这些模块为模拟电子系统的基本功能单元。同一类型模块可以多个。以上模块的信号输入输出引脚与重组连接接口控制层中的程控开关矩阵的信号连接引脚相连。并借此完成各类模拟电路功能模块的互联，以实现模拟电子系统的功能可动态重组。

重组连接接口控制层：该层主要基于程控开关矩阵模块，完成将通过软件人机接口(在人机交互界面上人工操作或者机器自动算法生成)得到的模拟电路功能模块连接关系转换为程控开关矩阵相应开关的控制信号，完成该开关的连接或者断开。

连接关系生成层：主要完成重构方案生成模块动态连接关系的生成。根据生成方式的不同，可以分为人工操作和机器自动算法生成两种方式。其中，人工操作是操作人员通过软件人机界面人工操作得到重构方案，机器自动算法生成是针对应用需求，通过智能程序自动得到重构方案。重构方案生成模块包括但不限于模拟电子线路系统模块重构算法，程控开关矩阵控制信号生成装置等。

如图1所示，首先，在连接关系生成层，模拟电子系统模块电路图通过人机接口输入连接关系成模块，由人工或者机器自动算法生成与模拟电子系统模块电路对应的电路模块连接关系，进而由重构方案生成模块生成将该电路模块连接关系转换为开关矩中相关开关信号。然后，在重组连接接口控制层，利用连接关系生成层得到的开关控制信号，控制程控开关矩阵对应的开关的连接和断开。实现对功能模块层中的相关模拟电路模块的动态重组。

可选地，所述程控开关矩阵模块可以由但不限于可编程控制通断的继电器阵列或者可编程控制通断的电子开关阵列组成，其原理图如图2所示。其中，电子开关阵列构成如图2所示。开关K_i,j的引脚i，j与需要连接的两个模拟电子模块的输入或者输出端相接，C_i,j为控制开关的打开和关闭的控制信号，可以由(但不唯一是)连接算法输出结果通过计算处理装置的输出接口电路模块输出得到。类似地，有图中的开关K_m,n，引脚m，n，C_m,n。

可选地，模拟电路功能模块利用程控开关矩阵完成动态连接时，重构方案生成模块根据电路图中模拟电路功能模块输入输出并接数量，确定使用程控开关矩阵的数量和具体开关的数量。并通过上述程控程控开关矩阵可以实现单通络分支和二分支,多分支电路模拟的连接，其具体方法如下：

(1)单通路情况

如图3所示，给出了基于程控开关矩阵实现单支路模块连接的方法示意。其中，程控开关矩阵中，显示虚线的部分表示对应开关是处于连接状态，未显示的表示对应开关处于断开状态。

(2)有分支支路的情况

如图4所示，以两个分支为例说明本发明方法，三分支以上与之类似。其中，程控开关矩阵中，显示虚线的部分表示对应开关是处于连接状态，未显示的表示对应开关处于断开状态。

可选地，所述程控模块连接装置完成以下功能：根据重构算法装置给出的程控模块连接装置控制信息(对应连接单元的打开和关闭信号)，由本程控模块连接装置完成对应的连接单元的打开和关闭。

以如下直放式收音机和超外差收音机为说明本方法。如图5和图6所示给出了直放式收音机和超外差式收音机的功能模块图。已有一个程控开关矩阵的相关引脚连接上了图5和图6中各个功能能模块，如图7所示，此时，程控开关矩阵内无虚线，表示程控开关矩阵内所有开关均为断开的状态。

图8为按照本发明方法的连接关系生成，重组连接关系控制和功能模块层的相关处理，得到的利用程控开关矩阵按照图5所示直放式收音机模块电路图，将以上模拟模块组成直放式收音机示意图，包括功放模块、低放模块、检波模块、高放模块、变频模块、调谐模块、中放模块、本振模块、扬声器、程控开关矩阵；所述功放模块连接程控开关矩阵的引脚a1和b1，低放模块连接程控开关矩阵的引脚a2和b2，检波模块连接程控开关矩阵的引脚a3和b3，高放模块连接程控开关矩阵的引脚a4和b4，变频模块连接程控开关矩阵的引脚a5、b5、b6，调谐模块连接程控开关矩阵的引脚a6和b7，中放模块连接程控开关矩阵的引脚a7和b8，本振模块连接程控开关矩阵的引脚a8，扬声器连接程控开关矩阵的引脚b9，a9接天线；在所述程控开关矩阵中，引脚a1与b9的连接开关连通，a3与b1的连接开关连通，a4与b3的连接开关连通，a9与b4L的连接开关连通。其中，虚线部分表示程控开关矩阵对应两个引脚的连接开关连通，连接开关由重构方案生成模块输出的开关控制信号控制。

同理如图9，按照本发明方法的连接关系生成，重组连接关系控制和功能模块层的相关处理，得到的利用程控开关矩阵按照图6所示超外差式收音机模块电路图，将以上模拟模块组成超外差式收音机示意图，包括功放模块、低放模块、检波模块、高放模块、变频模块、调谐模块、中放模块、本振模块、扬声器、程控开关矩阵；所述功放模块连接程控开关矩阵的引脚a1和b1，低放模块连接程控开关矩阵的引脚a2和b2，检波模块连接程控开关矩阵的引脚a3和b3，高放模块连接程控开关矩阵的引脚a4和b4，变频模块连接程控开关矩阵的引脚a5、b5、b6，调谐模块连接程控开关矩阵的引脚a6和b7，中放模块连接程控开关矩阵的引脚a7和b8，本振模块连接程控开关矩阵的引脚a8，扬声器连接程控开关矩阵的引脚b9，a9接天线；在所述程控开关矩阵中，引脚a1与b9的连接开关连通，a2与b1的连接开关连通，a3与b2的连接开关连通，a5与b8的连接开关连通，a6与b5的连接开关连通，a7与b3的连接开关连通，a8与b6的连接开关连通，a9与b7的连接开关连通。其中，虚线部分表示程控开关矩阵对应两个引脚的连接开关连通，连接开关由重构方案生成模块输出的开关控制信号控制。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (2)

1.一种应用功能可动态重组的模拟电子系统的直放式收音机，其特征在于：所述功能可动态重组的模拟电子系统包括依次连接的重构方案生成模块、程控开关矩阵模块和模拟电路功能模块；

所述重构方案生成模块用于根据应用场景和需求，生成系统内各模拟电路功能模块的重组连接方案，控制程控开关矩阵各开关的连接或者断开设置；

所述程控开关矩阵模块用于实现程序控制指定开关的连接和断开；

所述模拟电路功能模块用于实现模拟电子信号处理的模拟电路单元；

所述程控开关矩阵模块为多个由程序控制的能完成电路连接和通断的开关阵列装置；所述模拟电路功能模块有多个种类，所述多类模拟电路功能模块组成备选模块集合，所述备选模块集合中，同一功能的模块可以有多个；

所述程控开关矩阵模块由可编程控制通断的继电器阵列或者可编程控制通断的电子开关阵列组成；

所述程控开关矩阵的引脚与需要连接的两个模拟电路功能模块的输入或者输出端相接，控制开关的打开和关闭的控制信号由重构方案生成模块输出得到；

所述模拟电路功能模块的信号输入输出引脚与程控开关矩阵的信号连接引脚相连，完成各类模拟电路功能模块的互联，以实现模拟电子系统的功能可动态重组；

所述重构方案生成模块的生成方式为人工操作生成或机器自动算法生成，包括模拟电子线路系统模块重构算法，程控开关矩阵控制信号生成装置；

还包括连接关系生成模块，用于模块电路图通过人机接口输入，由人工或者机器自动算法生成与模拟电子系统模块电路对应的电路模块连接关系；

模拟电路功能模块利用程控开关矩阵完成动态连接时，重构方案生成模块根据电路模块连接关系中模拟电路功能模块输入输出连接数量，确定使用程控开关矩阵的数量和具体开关的数量；并通过所述程控开关矩阵实现单通络分支和二分支，多分支电路模拟的连接；

直放式收音机包括功放模块、低放模块、检波模块、高放模块、变频模块、调谐模块、中放模块、本振模块、扬声器、程控开关矩阵，所述程控开关矩阵包括两组引脚a1-a9，b1-b9；

所述功放模块连接程控开关矩阵的引脚a1和b1，低放模块连接程控开关矩阵的引脚a2和b2，检波模块连接程控开关矩阵的引脚a3和b3，高放模块连接程控开关矩阵的引脚a4和b4，变频模块连接程控开关矩阵的引脚a5、b5、b6，调谐模块连接程控开关矩阵的引脚a6和b7，中放模块连接程控开关矩阵的引脚a7和b8，本振模块连接程控开关矩阵的引脚a8，扬声器连接程控开关矩阵的引脚b9，a9接天线；

在所述程控开关矩阵中，引脚a1与b9的连接开关连通，a3与b1的连接开关连通，a4与b3的连接开关连通，a9与b4L的连接开关连通，连接开关由重构方案生成模块输出的开关控制信号控制。

2.一种应用功能可动态重组的模拟电子系统的超外差式收音机，其特征在于：所述功能可动态重组的模拟电子系统包括依次连接的重构方案生成模块、程控开关矩阵模块和模拟电路功能模块；

所述重构方案生成模块用于根据应用场景和需求，生成系统内各模拟电路功能模块的重组连接方案，控制程控开关矩阵各开关的连接或者断开设置；

所述程控开关矩阵模块用于实现程序控制指定开关的连接和断开；

所述模拟电路功能模块用于实现模拟电子信号处理的模拟电路单元；

所述程控开关矩阵模块为多个由程序控制的能完成电路连接和通断的开关阵列装置；所述模拟电路功能模块有多个种类，所述多类模拟电路功能模块组成备选模块集合，所述备选模块集合中，同一功能的模块可以有多个；

所述程控开关矩阵模块由可编程控制通断的继电器阵列或者可编程控制通断的电子开关阵列组成；

所述程控开关矩阵的引脚与需要连接的两个模拟电路功能模块的输入或者输出端相接，控制开关的打开和关闭的控制信号由重构方案生成模块输出得到；

所述模拟电路功能模块的信号输入输出引脚与程控开关矩阵的信号连接引脚相连，完成各类模拟电路功能模块的互联，以实现模拟电子系统的功能可动态重组；

所述重构方案生成模块的生成方式为人工操作生成或机器自动算法生成，包括模拟电子线路系统模块重构算法，程控开关矩阵控制信号生成装置；

还包括连接关系生成模块，用于模块电路图通过人机接口输入，由人工或者机器自动算法生成与模拟电子系统模块电路对应的电路模块连接关系；

模拟电路功能模块利用程控开关矩阵完成动态连接时，重构方案生成模块根据电路模块连接关系中模拟电路功能模块输入输出连接数量，确定使用程控开关矩阵的数量和具体开关的数量；并通过所述程控开关矩阵实现单通络分支和二分支，多分支电路模拟的连接；

所述超外差式收音机包括功放模块、低放模块、检波模块、高放模块、变频模块、调谐模块、中放模块、本振模块、扬声器、程控开关矩阵，所述程控开关矩阵包括两组引脚a1-a9，b1-b9；

所述功放模块连接程控开关矩阵的引脚a1和b1，低放模块连接程控开关矩阵的引脚a2和b2，检波模块连接程控开关矩阵的引脚a3和b3，高放模块连接程控开关矩阵的引脚a4和b4，变频模块连接程控开关矩阵的引脚a5、b5、b6，调谐模块连接程控开关矩阵的引脚a6和b7，中放模块连接程控开关矩阵的引脚a7和b8，本振模块连接程控开关矩阵的引脚a8，扬声器连接程控开关矩阵的引脚b9，a9接天线；

在所述程控开关矩阵中，引脚a1与b9的连接开关连通，a2与b1的连接开关连通，a3与b2的连接开关连通，a5与b8的连接开关连通，a6与b5的连接开关连通，a7与b3的连接开关连通，a8与b6的连接开关连通，a9与b7的连接开关连通，连接开关由重构方案生成模块输出的开关控制信号控制。