CN114759935B - 一种智能多路复用器及信号控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请提出了一种智能多路复用器及信号控制方法，所述多路复用器具有用于信号输入的输入端口和用于信号输出的输出端口，所述多路复用器包括：多频合路模块，所述多频合路模块用于处理所述多路复用器内的多频多路信号；至少一个射频开关，所述射频开关设置在所述输入端口和输出端口两者中的至少一端口，所述射频开关用于截断所述信号的传输；MCU主控器，所述MCU主控器与所述射频开关连接，所述MCU主控器用于控制所述射频开关启闭。管理者可以在输入端口通过射频开关截断信号在合频合路前的传输，管理者也可以在输出端口通过射频开关截断信号在合频合路后的传输，从而可以自由地开关和控制信号的传输。

Description

一种智能多路复用器及信号控制方法

技术领域

本申请涉及通信技术领域，特别涉及一种智能多路复用器及信号控制方法。

背景技术

数据通信系统或计算机网络系统中，传输媒体的带宽或容量往往会大于传输单一信号的需求，为了有效地利用通信线路,希望一个信道同时传输多路信号，这就是所谓的多路复用技术(Multiplexing)。

多路复用器是一种设备，能接收多个输入信号，按每个输入信号可恢复方式合成单个输出信号。

在现有技术中，多路复用器主流依然是全物理方式实现信号合路功能，其优点是稳定，缺点是无法实时观察多路复用器的状态及在需要的时候控制多路复用器。具体的，有如下情况：

1.多路复用器内部的多频合路模块在工作的时候，有可能会出现故障导致信号输出端缺少信号，比如：有四个信号输入却只有三个信号输出这样的故障出现。

2.如果信号在进入多路复用器的时候就已经丢失，比如丢失了信号1，但是我们却无法知晓是多路复用器坏了还是前一台设备故障或者线路故障。

3.如果进入多路复用器的信号强度不足时，导致输出在天线端的信号覆盖不足，此时是无法定位具体的故障点的，只能将该多路复用器到天线端这一段线路都要进行断点检查分析，是相当麻烦、浪费时间以及影响多路复用器的使用。

4.在测试或者管理的过程中提出要截断某一路信号，以前的做法是直接关闭信号发射装置，这样也是不方便的。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种智能多路复用器及信号控制方法，使用多路复用器能够自由开关信号和控制信号的传输。

为实现以上目的，第一方面，本技术方案提供一种智能多路复用器，所述多路复用器具有用于信号输入的输入端口和用于信号输出的输出端口，所述多路复用器包括：

多频合路模块，所述多频合路模块用于处理所述多路复用器内的多频多路信号；

至少一个射频开关，所述射频开关设置在所述输入端口和输出端口两者中的至少一端口，所述射频开关用于截断所述信号的传输；

MCU主控器，所述MCU主控器与所述射频开关连接，所述MCU主控器用于控制所述射频开关启闭。

优选的，所述多路复用器还包括分别设置在所述输入端口和输出端口的功率计，所述功率计与所述MCU主控器连接；所述功率计分别用于检测所述输入端口和输出端口处每个所述信号的频率和功率的数值大小，所述功率计还用于检测所述多路复用器内各个节点驻波的有无。

优选的，所述多路复用器还包括与所述MCU主控器连接的TCP网络模块，所述TCP网络模块用于所述多路复用器与TCP/IP网络之间进行通讯连接，所述多路复用器通过所述TCP/IP网络连接到云服务器。

优选的，所述TCP网络模块通过RJ45连接器跟所述TCP/IP网络建立通讯连接。

优选的，所述多路复用器还包括与所述MCU主控器连接的Lora通讯模块，所述Lora通讯模块用于所述多路复用器与TCP/IP网络之间进行通讯连接。

第二方面，本技术方案提供一种智能多路复用器的信号控制方法，包括权利要求上述任意一项所述的智能多路复用器，包括以下步骤：

S1.输入端口输入多频多路信号，判断是否有哪路信号需要关断，若是，则执行S2，若否，则功率计检测各路信号的功率和/或驻波，执行S3；

S2.MCU主控器控制射频开关去截断需要关断路的信号，功率计检测剩余路信号的功率和/或驻波，执行S3；

S3.判断所检测信号的功率大小和/或驻波有无，若功率过小，则执行S4，若功率大小正常且无驻波，则执行S5；

S4.发出信号功率过小的警报，提供信号功率放大的比例，进行信号放大，执行S5；

S5.多频合路模块处理信号进行信号合频；

S6.功率计检测合频路信号的功率大小和/或驻波有无，判断所检测合频路信号的功率大小和/或驻波有无，若功率大小正常且无驻波，则执行S7；

S7.判断检测后的合频路信号是否需要关断，若是，则执行S8，若否，则在输出端口输出合频路信号；

S8.MCU主控器控制射频开关去截断需要关断的合频路信号，信号输出截止。

优选的，在S3中还包括：若功率过大和/或有驻波时，则发出信号功率过大和/或有驻波的警报。

优选的，在S6中还包括：若功率过大和/或有驻波，则发出发出信号功率过大和/或有驻波的警报。

优选的，还包括对S5的信号处理故障诊断方法，包括以下步骤：

S51.输入端口的功率计检测输入信号的频率记为A₁和功率记为P₁₁；

S52.输出端口的功率计检测输出该信号的频率记为A₁和功率记为P₁₂；

S53.计算两次功率的差值记为D＝P₁₁-P₁₂，比较D与多频合路模块的预设标准信号损耗值D₀之间的数学关系，若D₀-3db<D<D₀+3db等式成立，则判定该多频合路模块内部对该信号的处理无故障，若D₀-3db<D<D₀+3db等式不成立，则判定该多频合路模块内部对该信号的处理有故障。

优选的，多路复用器定期发送智能多路复用器的频率、功率、驻波以及警报给TCP/IP网络，TCP/IP网络发送关断信号、调整信号功率大小的控制指令给多路复用器。

本发明的主要贡献和创新点如下：

1.该多路复用器在输入端口和/或输出端口至少一端口设置射频开关，管理者可以在输入端口通过射频开关截断信号在合频合路前的传输，管理者也可以在输出端口通过射频开关截断信号在合频合路后的传输，从而可以自由地开关和控制信号的传输。

2.通过TCP/ip网络连接到云服务器实现对信号的控制，可以任何时间任何地方实现信号管控，使多路复用器对信号的控制具有更高效率。

3.通过功率计可以分别检测输入端口和输出端口的信号，检测信号的频率、功率以及驻波，通过检测输入端口信号的频率和功率的情况，可以判断发射给该多路复用器信号的信号发射设备的工作状态和信号发射设备与该多路复用器之间的链路是否正常。通过分别检测输入端口和输出端口的信号的频率、功率，比较检测值与预设标准信号损耗值D0的数学关系，可以诊断多频合路模块内部对该信号的处理有故障。通过检测信号在该多路复用器节点有无形成驻波，可以避免驻波存在引起一些元器件过载烧毁等情况出现次数。

本申请的一个或多个实施例的细节在以下附图和描述中提出，以使本申请的其他特征、目的和优点更加简明易懂。

附图说明

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

图1是根据本申请一种智能多路复用器中实施例的结构示意图；

图2是根据本申请一种智能多路复用器的电气连接的结构示意图；

图3是根据本申请一种智能多路复用器的信号控制方法实施例的流程示意图；

图4是根据本申请一种智能多路复用器的信号控制方法实施例的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

请参阅图1-2,本申请旨在提出一种智能多路复用器，多路复用器具有用于信号输入的输入端口和用于信号输出的输出端口，多路复用器包括：

多频合路模块，多频合路模块用于处理多路复用器内的多频多路信号。多路信号分别从输入端口进入到多路复用器内后，经过多频合路模块的信号合频处理后成为合路信号再由输出端口输出。

至少一个射频开关，射频开关设置在输入端口和输出端口两者中的至少一端口，射频开关用于截断信号的传输。可以在输入端口设置有若干射频开关，若干射频开关的数量可以和从输入端口输入的信号数量相等。对应的，输入端口的每个射频开关可分别截断每个输入的信号。还可以在输出端口设置一射频开关，输出端口的射频开关用于截断经过多频合路模块信号合频处理后的合路信号。需要说明的是，可以同时在输入端口和输出端口设置射频开关，也可以在输入端口和输出端口两者中的一端口设置射频开关，若仅在输入端口设置射频开关的话，仅仅能截断输入端口输入的信号，若仅在输出端口设置射频开关的话，仅仅能截断输出端口输出的合路信号，而在输入端口和输出端口均设置射频开关，既可以截断输入端口输入的信号，又能截断输出端口输出的合路信号。

MCU主控器，MCU主控器与射频开关连接，具体的MCU主控器通过电平控制射频开关，MCU主控器用于控制射频开关启闭。MCU主控器就是MCU主控芯片，可以选用ST意法半导体的低功耗系列STM32L0，L1,L4系列。

在本实施例中，若在该输入端口输入的射频信号有四个，分别是信号1、信号2、信号3、信号4，可以在输入端口分别设置对应于这四个信号的四个射频开关，信号1、信号2、信号3、信号4进入到多频合路模块进行信号合频处理，处理完毕后形成合路信号1234从输出端口输出，可以在设置对应于合路信号的一个射频开关。

进一步的，多路复用器还包括分别设置在输入端口和输出端口的功率计，功率计与MCU主控器连接，功率计通过CAN总线与MCU主控器连接。同时在输入端口和输出端口设置功率计，输入端口的功率计的数量与输入端口输入信号的数量相等，输出端口的功率计设置有一个，功率计分别用于检测输入端口和输出端口处每个信号的频率和功率的数值大小，功率计还用于检测多路复用器内各个节点驻波的有无。

在输入端口的功率计检测输入端口信号的频率、功率大小以及驻波的有无。其中，检测信号频率的目的在于分辨当前的信号是哪一路的信号，判断来自哪个信号发射器。

输入端口的功率计检测信号的频率和功率大小值，可以帮助判断发射给该多路复用器信号的信号发射设备的工作状态和信号发射设备与该多路复用器之间的链路是否正常。如果链路异常会导致输入端口的功率计无法检测到满足使用要求的信号的频率值和功率值。输入端口的功率计无法检测到满足使用要求的信号的频率值和功率值，也有可能是信号发射设备本身就没有正常发射信号。那么输入端口的功率计检测输入端口信号的频率值和功率值，对用于信号发射设备的工作状态和信号发射设备与该多路复用器之间的链路是否正常的故障判断将是非常有帮助的。输出端口的功率计可以检测出多路复用器往下传输信号是否有受阻是否通畅。

而功率计在检测频率和功率后进一步的是，检测对应的信号在节点有无驻波的形成，其中各个节点为输入端口，多频合路模块、输出端口等经由信号经过的点。

检测驻波的原因在于，传输过程中信号可能会在一些节点会形成反向波，这些反向波会抵消要传输的有效信号波形，导致有效信号波形无法有效的传送，驻波会导致信号不断的堵塞往反方向走，引起一些元器件过载烧毁等情况出现。需要说明的是，功率计是支持检测驻波的，也可以通过加电桥的方式去支持检测驻波，或者通过其他本领域技术人员已知的方式去支持功率计检测驻波。

在其中一个可选的实施例中，多路复用器还包括与MCU主控器连接的TCP网络模块，TCP网络模块用于多路复用器与TCP/IP网络之间进行通讯连接，TCP网络模块通过RJ45连接器跟TCP/IP网络建立通讯连接。管理者通过TCP/IP网络向该多路复用器发送控制指令，控制指令发送至MCU主控器。控制指令包括关闭某一路的信号的指令、调整某一路信号功率放大值的指令。对应的当MCU主控器执行上述指令后，多路复用器会应答控制指令并发送响应消息给TCP/IP网络，响应消息包括关闭信号成功或失败、功率值放大调整结果。

此外，TCP/IP网络会问询多路复用器，问询的内容是让多路复用器定期告知其工作状态，从而多路复用器周期性返回其工作状态至TCP/IP网络。当多路复用器的输入端口、输出端口、多频合路模块当中的一个或多个发出信号异常警报时，该信号异常警报发送至TCP/IP网络，从而TCP/IP网络处的管理者发出控制指令给多路复用器。

还可以这样，多路复用器通过TCP/IP网络连接到云服务器。管理者将相应的控制指令预存在云服务器，云服务器还配置相应的控制指令触发机制，一旦多路复用器向TCP/IP网络发送警报时触发该触发机制，云服务器将控制指令经TCP/IP网络发送至多路复用器，无需TCP/IP网络处的管理者实时监控以及编辑指令。

为了避免当RJ45连接器不可用时导致的与TCP/IP网络断联的问题，多路复用器还包括与MCU主控器连接的Lora通讯模块，Lora通讯模块用于多路复用器与TCP/IP网络之间进行通讯连接。配置一个Lora无线模块作为应急备用，当RJ45连接器不可用时，启动Lora无线模块传送一些紧急信息和请求维护设备的告警等至TCP/IP网络。

基于相同的构思，参考图3-4，本申请还提出了一种智能多路复用器的信号控制方法，包括上述任意一项的智能多路复用器，包括以下步骤：

S1.输入端口输入多频多路信号，判断是否有哪路信号需要关断，若是，则执行S2，若否，则功率计检测各路信号的功率和/或驻波，执行S3。

本步骤中，多路复用器的上游信号发射设备发送的多频多路信号，这里的判断是否有哪路信号需要关断可以管理者对信号的管理，可以是管理者去判断，也可以是在多路复用器内设置有第一判断模块。

S2.MCU主控器控制射频开关去截断需要关断路的信号，功率计检测剩余路信号的功率和/或驻波，执行S3。

本步骤中，当输入端口有需要关断的某路信号时，管理者可以通过TCP/IP网络向MCU主控器发送控制指令，从而控制射频开关去截断需要关断路的信号。

S3.判断所检测信号的功率大小和/或驻波有无，若功率过小，则执行S4，若功率大小正常且无驻波，则执行S5。

本步骤中，在多路复用器内设置有与输入端口的功率计相连的第二判断模块，当相连的第二判断模块判断所检测信号的功率过小时，则执行S4，若功率大小正常且无驻波，则执行S5。

S4.发出信号功率过小的警报，提供信号功率放大的比例，进行信号放大，执行S5。

本步骤中，多路复用器内设置有蜂鸣器，用于多路复用器内在信号功率过小发出警报声音，通过发出信号功率过小的警报消息至TCP/IP网络，TCP/IP网络处的管理者提供信号功率放大的比例给多路复用器，多路复用器对信号进行放大处理，经过信号放大处理后的信号进入多频合路模块。

S5.多频合路模块处理信号进行信号合频。

S6.功率计检测合频路信号的功率大小和/或驻波有无，判断所检测合频路信号的功率大小和/或驻波有无，若功率大小正常且无驻波，则执行S7。

在本步骤中，在多路复用器内设置有与输出端口的功率计相连的第三判断模块，当第三判断模块判断出功率功率大小正常且无驻波执行S7。

S7.判断检测后的合频路信号是否需要关断，若是，则执行S8，若否，则在输出端口输出合频路信号。

在本步骤中，在多路复用器内设置有与输出端口的功率计相连的第四判断模块，第四判断模块判断检测后的合频路信号是否需要关断，可以通过管理者去判断。

S8.MCU主控器控制射频开关去截断需要关断的合频路信号，信号输出截止。

在本步骤中，第四判断模块判断检测后的合频路信号有需要关断的合频路信号，可以通过TCP/IP网络向MCU主控器发送关断合频路的控制指令。

在其中一个可选的实施例中，在S3中还包括：若功率过大和/或有驻波时，则发出信号功率过大和/或有驻波的警报。第二判断模块判断输入端口的信号功率过大和/或有驻波时，发出信号功率过大和/或有驻波的警报消息至TCP/IP网络。

在其中另一个可选的实施例中，在S6中还包括：若功率过大和/或有驻波，则发出发出信号功率过大和/或有驻波的警报。第三判断模块判断输出端口的信号功率过大和/或有驻波时，发出信号功率过大和/或有驻波的警报消息至TCP/IP网络。

此外，还包括对S5的信号处理故障诊断方法，包括以下步骤：

S51.输入端口的功率计检测输入信号的频率记为A1和功率记为P11；

S52.输出端口的功率计检测输出该信号的频率记为A1和功率记为P12；

S53.计算两次功率的差值记为D＝P11-P12，比较D与多频合路模块的预设标准信号损耗值D0之间的数学关系，若D0-3db<D<D0+3db等式成立，则判定该多频合路模块内部对该信号的处理无故障，若D0-3db<D<D0+3db等式不成立，则判定该多频合路模块内部对该信号的处理有故障。

需要说明的是，以上的多路复用器定期发送多路复用器的频率、功率、驻波以及警报给TCP/IP网络，TCP/IP网络发送关断信号、调整信号功率大小的控制指令给多路复用器。

还需要说明的是，多路复用器发送心跳包给TCP/IP网络，TCP/IP网络响应于多路复用器发送心跳包并也发送心跳包给多路复用器。心跳包就是通讯双方保持联络的一个信号，当通讯双方短时间内无需交互数据时，并不知对方是否还在线。此时可以设计一个心跳包，定时的发给对方，对方收到后会发回应答的心跳包。这样就能实时保持下一次需要发送数据包前可以确认对方是否还在线。

本领域的技术人员应该明白，以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种智能多路复用器，所述多路复用器具有用于信号输入的输入端口和用于信号输出的输出端口，其特征在于，所述多路复用器包括：

多频合路模块，所述多频合路模块用于处理所述多路复用器内的多频多路信号；

至少一个射频开关，所述射频开关设置在所述输入端口和输出端口两者中的至少一端口，所述射频开关用于截断所述信号的传输；

MCU主控器，所述MCU主控器与所述射频开关连接，所述MCU主控器用于控制所述射频开关启闭；

所述多路复用器还包括分别设置在所述输入端口和输出端口的功率计，所述功率计与所述MCU主控器连接；所述功率计分别用于检测所述输入端口和输出端口处每个所述信号的频率和功率的数值大小，所述功率计还用于检测所述多路复用器内各个节点驻波的有无；

所述多路复用器还包括与所述MCU主控器连接的TCP网络模块，所述TCP网络模块用于所述多路复用器与TCP/IP网络之间进行通讯连接，所述多路复用器通过所述TCP/IP网络连接到云服务器；

所述TCP网络模块通过RJ45连接器跟所述TCP/IP网络建立通讯连接；

所述多路复用器还包括与所述MCU主控器连接的Lora通讯模块，所述Lora通讯模块用于所述多路复用器与TCP/IP网络之间进行通讯连接。

2.一种智能多路复用器的信号控制方法，根据权利要求1所述的智能多路复用器，其特征在于，包括以下步骤：

S1.输入端口输入多频多路信号，判断是否有哪路信号需要关断，若是，则执行S2，若否，则功率计检测各路信号的功率和/或驻波，执行S3；

S2.MCU主控器控制射频开关去截断需要关断路的信号，功率计检测剩余路信号的功率和/或驻波，执行S3；

S3.判断所检测信号的功率大小和/或驻波有无，若功率过小，则执行S4，若功率大小正常且无驻波，则执行S5；

S4.发出信号功率过小的警报，提供信号功率放大的比例，进行信号放大，执行S5；

S5.多频合路模块处理信号进行信号合频；

S6.功率计检测合频路信号的功率大小和/或驻波有无，判断所检测合频路信号的功率大小和/或驻波有无，若功率大小正常且无驻波，则执行S7；

S7.判断检测后的合频路信号是否需要关断，若是，则执行S8，若否，则在输出端口输出合频路信号；

S8.MCU主控器控制射频开关去截断需要关断的合频路信号，信号输出截止。

3.根据权利要求2所述的一种智能多路复用器的信号控制方法，其特征在于，在S3中还包括：若功率过大和/或有驻波时，则发出信号功率过大和/或有驻波的警报。

4.根据权利要求2所述的一种智能多路复用器的信号控制方法，其特征在于，在S6中还包括：若功率过大和/或有驻波，则发出信号功率过大和/或有驻波的警报。

5.根据权利要求2所述的一种智能多路复用器的信号控制方法，其特征在于，还包括对S5的信号处理故障诊断方法，包括以下步骤：

S51.输入端口的功率计检测输入信号的频率记为A₁和功率记为P₁₁；

S52.输出端口的功率计检测输出该信号的频率记为A₁和功率记为P₁₂；

S53.计算两次功率的差值记为D=P₁₁-P₁₂，比较D与多频合路模块的预设标准信号损耗值D₀之间的数学关系，若D₀-3db<D<D₀+3db等式成立，则判定该多频合路模块内部对该信号的处理无故障，若D₀-3db<D<D₀+3db等式不成立，则判定该多频合路模块内部对该信号的处理有故障。

6.根据权利要求2-5任意一项所述的一种智能多路复用器的信号控制方法，其特征在于，多路复用器定期发送智能多路复用器的频率、功率、驻波以及警报给TCP/IP网络，TCP/IP网络发送关断信号、调整信号功率大小的控制指令给多路复用器。