CN114785366B - 一种用于无线通信的数模混合信道机箱 - Google Patents

Abstract

本发明涉及通信设备技术领域，提供一种用于无线通信的数模混合信道机箱，所述数模混合信道机箱包括发送卡、接收卡、背板、第一开关矩阵、第二开关矩阵、合路器、分路器及射频接口模块；所述第一开关矩阵包括多个发送矩阵，所述第二开关矩阵包括多个接收矩阵；所述发送卡通过所述背板分别与所述多个发送矩阵连接，所述多个发送矩阵通过所述合路器与所述射频接口模块连接；所述射频接口模块通过所述分路器与所述多个接收矩阵连接，所述多个接收矩阵分别通过所述背板与所述接收卡连接。本发明能够提高数模混合信道机箱的通信可靠性。

Description

一种用于无线通信的数模混合信道机箱

技术领域

本发明涉及通信设备技术领域，尤其涉及一种用于无线通信的数模混合信道机箱。

背景技术

随着技术发展，卫星通信地面关口站对通信容量和信道数量的需求不断提升，对高可靠、数模混合的插卡式信道机箱的设计要求也越来越高，尤其是目前高通量卫星技术的使用，对通信容量和信道数量提出了载波聚合、信道灵活映射、经济型冗余备份等新的要求，传统的ATCA/μTCA或VPX标准设计的机箱已经无法满足要求。

在相关技术中，ATCA机箱采用前后插卡的设计实现数模混合功能，具体实现方式为前卡与背板连接，后卡与前卡连接。前卡属于数字部分的处理，后卡实现数模转换并引出模拟信号。这种设计模拟信号通道和业务处理是一一对应的关系，前卡和后卡只要任意一个单位出现故障，该通道将无法使用，需要人工替换故障单元才能恢复正常通信，通信可靠性差。

发明内容

本发明提供一种用于无线通信的数模混合信道机箱，用以解决或部分解决现有技术中信道机箱通信不可靠和信道数量不足的问题。

本发明提供一种用于无线通信的数模混合信道机箱，包括：发送卡、接收卡、背板、第一开关矩阵、第二开关矩阵、合路器、分路器及射频接口模块；所述第一开关矩阵包括多个发送矩阵，所述第二开关矩阵包括多个接收矩阵；所述发送卡通过所述背板分别与所述多个发送矩阵连接，所述多个发送矩阵通过所述合路器与所述射频接口模块连接；所述射频接口模块通过所述分路器与所述多个接收矩阵连接，所述多个接收矩阵分别通过所述背板与所述接收卡连接。

根据本发明提供的一种用于无线通信的数模混合信道机箱，所述发送卡设有多个，所述背板包括射频背板；所述第一开关矩阵包括第一发送矩阵和第二发送矩阵；多个所述发送卡分别与所述射频背板连接，所述射频背板分别与所述第一发送矩阵和所述第二发送矩阵连接，所述第一发送矩阵和所述第二发送矩阵分别与所述合路器的输入端连接，所述合路器的输出端与所述射频接口模块连接。

根据本发明提供的一种用于无线通信的数模混合信道机箱，所述第一发送矩阵和所述第二发送矩阵均包括多个第一分路模块和多个第一合路控制模块；所述第一分路模块设有一个输入端和多个输出端；所述第一分路模块的输入端通过所述射频背板与所述发送卡连接；所述第一合路控制模块包括第一合路单元和多个第一电控开关，所述第一合路单元设有多个输入端和一个输出端；所述第一合路单元的多个输入端分别与多个所述第一电控开关的一端一一对应连接，多个所述第一电控开关的另一端与所述第一分路模块的多个输出端一一对应地连接，所述第一合路单元的输出端与所述合路器的输入端连接。

根据本发明提供的一种用于无线通信的数模混合信道机箱，所述合路器具有多个第三合路单元，所述第三合路单元设有两个输入端和一个输出端；所述第三合路单元的一个输入端与所述第一发送矩阵的输出端连接，所述第三合路单元的另一个输入端与所述第二发送矩阵的输出端连接，所述第三合路单元的输出端与所述射频接口模块连接。

根据本发明提供的一种用于无线通信的数模混合信道机箱，所述接收卡设有多个；所述背板包括射频背板；所述第二开关矩阵包括第一接收矩阵和第二接收矩阵；所述射频接口模块与所述分路器的输入端连接，所述分路器的输出端分别与所述第一接收矩阵和所述第二接收矩阵连接，所述第一接收矩阵和所述第二接收矩阵分别与所述射频背板连接，所述射频背板分别与多个所述接收卡连接。

根据本发明提供的一种用于无线通信的数模混合信道机箱，所述第一接收矩阵和所述第二接收矩阵均包括多个第二分路模块和多个第二合路控制模块；所述第二分路模块设有一个输入端和多个输出端；所述第二分路模块的输入端和所述分路器的输出端连接；所述第二合路控制模块包括第二合路单元和多个第二电控开关，所述第二合路单元设有多个输入端和一个输出端；所述第二合路单元的多个输入端分别与多个所述第二电控开关的一端一一对应连接，多个所述第二电控开关的另一端与所述第二分路模块的多个输出端一一对应地连接，所述第二合路单元的输出端通过所述射频背板与所述接收卡连接。

根据本发明提供的一种用于无线通信的数模混合信道机箱，所述分路器具有多个第三分路单元，所述第三分路单元设有一个输入端和两个输出端；所述第三分路单元的输入端与所述射频接口模块连接，所述第三分路单元的一个输出端与所述第一接收矩阵的输入端连接，所述第三分路单元的另一个输出端与所述第二接收矩阵的输入端连接。

根据本发明提供的一种用于无线通信的数模混合信道机箱，还包括时钟单元；所述背板还包括数字背板与射频背板；所述数字背板和所述射频背板连接；所述时钟单元包括第一端口和第二端口，所述第一端口用于发送同步信号，所述第二端口用于发送参考时钟信号；所述第一端口通过所述射频背板与所述数字背板连接，所述数字背板分别与所述发送卡或所述接收卡连接；所述第二端口通过所述射频背板分别与所述发送卡或所述接收卡连接。

根据本发明提供的一种用于无线通信的数模混合信道机箱，所述时钟单元包括第一时钟单元第二时钟单元；和/或，所述接收卡、所述发送卡、所述时钟单元分别与所述背板通过硬连接构件连接；所述硬连接构件包括同轴连接器或高密连接器中的至少一种。

根据本发明提供的一种用于无线通信的数模混合信道机箱，所述背板上设有卡槽；所述卡槽包括通用卡槽、发送卡槽和接收卡槽；所述通用卡槽用于插入所述发送卡或所述接收卡，所述发送卡槽用于插入所述发送卡，所述接收卡槽用于插入所述接收卡。

根据本发明提供的一种用于无线通信的数模混合信道机箱，所述通用卡槽、所述发送卡槽和所述接收卡槽内的第一位置均设有第一插接结构，所述发送卡槽内的第二位置设有第二插接结构，所述接收卡槽内的第三位置设有第三插接结构；所述第一位置、所述第二位置及所述第三位置彼此错位；所述发送卡上设有第一承接结构和第二承接结构，所述接收卡上设有所述第一承接结构和第三承接结构；所述第一承接结构与所述第一插接结构适配，所述第二承接结构与所述第二插接结构适配，所述第三承接结构与所述第三插接结构适配。

根据本发明提供的一种用于无线通信的数模混合信道机箱，还包括管理单元和交换单元；所述发送卡、所述接收卡、所述第一开关矩阵、所述第二开关矩阵分别与所述管理单元连接；所述交换单元分别与所述发送卡、所述接收卡、所述管理单元连接。

本发明的提供的一种用于无线通信的数模混合信道机箱，通过设置发送卡、接收卡、背板、第一开关矩阵、第二开关矩阵、合路器、分路器及射频接口模块，并将第一开关矩阵设置互为备份的多个发送矩阵，将第二开关矩阵设置互为备份的多个接收矩阵，在某个或多个发送矩阵发生故障时，可基于备份的发送矩阵，将发送卡的信息通过合路器传输至射频接口模块；相应地，在某个或多个接收矩阵发生故障时，可基于备份的接收矩阵，将射频接口模块的信息通过分路器传输至接收卡。由于在输出端采用射频信号合路的方案，多路中只要一路有信号就可以实现正常输出，有效保证了机箱的正常工作，提高了机箱的通信可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的一种用于无线通信的数模混合信道机箱内的各个模块的连接结构示意图；

图2是本发明提供的基于射频背板与数字背板的通讯架构示意图；

图3是本发明提供的数模混合信道机箱内的信号收发通路的布置结构示意图；

图4是本发明提供的第一开关矩阵结构示意图；

图5是本发明提供的第二开关矩阵结构示意图；

图6是本发明提供的合路器结构示意图；

图7是本发明提供的分路器结构示意图；

图8是本发明提供的射频接口模块结构示意图；

图9是本发明提供的信号发送通路结构示意图；

图10是本发明提供的信号接收通路结构示意图；

图11是本发明提供的接收卡槽、通用卡槽分别与数字背板、射频背板连接的结构示意图；

图12是本发明提供的发送卡槽、通用卡槽分别与数字背板、射频背板连接的结构示意图；

图13是本发明提供的发送矩阵、接收矩阵和时钟单元分别与射频背板连接的结构示意图；

图14是本发明提供的一种用于无线通信的数模混合信道机箱的结构示意图之一；

图15是本发明提供的一种用于无线通信的数模混合信道机箱的结构示意图之二；

图16是本发明提供的卡槽结构示意图；

图17是本发明提供的卡槽结构的防误插的结构示意图。

附图标记：

1：发送卡；2：接收卡；31：射频背板；32：数字背板；4：第一开关矩阵；5：第二开关矩阵；6：合路器；7：分路器；8：射频接口模块；91：第一插接结构；92：第二插接结构；93：第三插接结构；94：第一承接结构；95：第二承接结构；96：第三承接结构；10：管理单元；11：交换单元。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

下面结合图1-图17描述本发明的一种用于无线通信的数模混合信道机箱，为了方便说明，下文将一种用于无线通信的数模混合信道机箱简称为机箱。

如图1-图3所示，本实施例所示的机箱包括：发送卡1、接收卡2、背板、第一开关矩阵4、第二开关矩阵5、合路器6、分路器7及射频接口模块8；第一开关矩阵4包括多个发送矩阵，第二开关矩阵5包括多个接收矩阵；发送卡1通过背板分别与多个发送矩阵连接，多个发送矩阵通过合路器6与射频接口模块8连接；射频接口模块8通过分路器7与多个接收矩阵连接，多个接收矩阵分别通过背板与接收卡2连接。

其中，背板上设有卡槽和用于连接卡槽的机箱管理总线，发送卡1和接收卡2通过插入卡槽的方式与机箱管理总线连接。背板用于完成数字信号的交换和模拟信号的分配，数字信号的交换包括网口、B码或机箱管理等，模拟信号的分配包括发送信号、接收信号或参考时钟信号等。

其中，发送卡1和接收卡2均属于业务卡，均可以存贮业务操作所需的权限信息并实现射频信号的调制和解调操作。

其中，第一开关矩阵4可以包括多个发送矩阵，多个发送矩阵的结构相同，互为备份设计。

在一些实施例中，发送矩阵可以为全交换设计或非全交换设计。

在机箱正常工作的情况下，部分发送矩阵处于正常工作的状态，另一部分发送矩阵处于空闲状态，在其中某一个或多个正在使用的发送矩阵发生故障的情况下，机箱的管理单元10可以控制处于空闲状态的发送矩阵启动，以代替故障的发送矩阵工作，从而保证机箱的正常工作，提高机箱的通信可靠性。

其中，第二开关矩阵5可以包括多个接收矩阵，多个接收矩阵的结构相同，互为备份设计。

在机箱正常工作的情况下，部分接收矩阵处于正常工作的状态，另一部分接收矩阵处于空闲状态，在其中某一个或多个正在使用的接收矩阵发生故障的情况下，机箱的管理单元10可以控制处于空闲状态的接收矩阵启动，以代替故障的接收矩阵工作，由于在输出端采用射频信号合路的方案，多路中只要一路有信号就可以实现正常输出，有效保证了机箱的正常工作，有效提高了机箱的通信可靠性。

其中，合路器6设有多个输入端口和一个输出端口。合路器6用于将多路从多个发送矩阵发出的射频信号合为一路，并将一路射频信号发送到天线发射的射频接口模块8进行输出，同时避免各个端口信号之间的相互影响。在本实施例中，合路器6可以为无源合路器。

其中，分路器7设有一个输入端口和多个输入端口。分路器7用于将从射频接口模块8输出的信号均匀分配到多个接收矩阵中。在本实施例中，分路器7可以为无源分路器。

在一些实施例中，机箱还包括管理单元10和交换单元11，管理单元10分别与发送卡1、接收卡2、第一开关矩阵4、第二开关矩阵5连接；交换单元11分别与发送卡1、接收卡2、管理单元10连接。

其中，交换单元11可以为实现发送卡1和接收卡2的数据交换总线。管理单元10可以实现机箱的健康监控和故障处置，例如，在某一电子设备发生故障时，管理单元10可以切换该电子设备的备份设备，以代替故障的电子设备来维持机箱的正常工作，电子设备可以包括发送卡1、接收卡2、第一开关矩阵4、第二开关矩阵5等。

具体地，在信号无线发送时，外界的通信线路和交换单元11上的接口连接，进行信号传输。信号的传输顺序为：信号通过交换单元11输出至发送卡1的接收端，并通过发送卡1的输出端输出至背板，再通过背板发送至多个发送矩阵中，再通过多个发送矩阵的输出端输出至合路器6的输入端，再通过合路器6的输出端输出至射频接口模块8，信号经射频接口模块8输出至发送设备进行无线发射。

在信号无线接收时，信号传输顺序为：信号经接收设备输入至射频接口模块8，并通过射频接口模块8发送至分路器7的输入端，并通过分路器7的输出端发送至多个接收矩阵的输入端，再通过多个接收矩阵的输出端发送至背板，再通过背板发送至接收卡2，再通过接收卡2发送至外界的通信线路。

其中，通信线路用于传输讯号，通信线路可以为网线或光缆等。

在一些实施例中，可以对交换单元11进行备份设计，例如工作的交换单元11和空闲的交换单元11进行1：1备份，在某个交换单元11发生故障时，管理单元10控制备份的交换单元11启动，以代替故障的交换单元11继续工作，保证交换单元11的正常工作，进而提高机箱的通信可靠性。

在一些实施例中，管理单元10可以进行备份设计，例如工作的管理单元10和空闲的管理单元10进行1：1备份，在某个管理单元10故障时，可由备份的管理单元10代替故障的管理单元10继续工作，保证机箱的正常工作，进而提高机箱的通信可靠性。

本发明的提供的一种用于无线通信的数模混合信道机箱，通过设置发送卡1、接收卡2、背板、第一开关矩阵4、第二开关矩阵5、合路器6、分路器7及射频接口模块8，并将第一开关矩阵4设置互为备份的多个发送矩阵，将第二开关矩阵5设置互为备份的多个接收矩阵，在某个或多个发送矩阵发生故障时，可基于备份的发送矩阵，将发送卡1的信息通过合路器6传输至射频接口模块8；相应地，在某个或多个接收矩阵发生故障时，可基于备份的接收矩阵，将射频接口模块8的信息通过分路器7传输至接收卡2。由于在输出端采用射频信号合路的方案，多路中只要一路有信号就可以实现正常输出，有效提高了机箱的通信可靠性。

进一步的，如图2所示，发送卡1设有多个，背板包括射频背板31；第一开关矩阵4包括第一发送矩阵和第二发送矩阵；多个发送卡1分别与射频背板31连接，射频背板31分别与第一发送矩阵和第二发送矩阵连接，第一发送矩阵和第二发送矩阵分别与合路器6的输入端连接，合路器6的输出端与射频接口模块8连接。

其中，发送卡1进行备份设计，设置为结构相同的多张发送卡1，多张发送卡1之间互为备份。

例如，可以将正在使用的发送卡1和空闲的发送卡1的N：n的备份设置。其中，在机箱正常工作是，N张发送卡1参与机箱工作，n张空闲的发送卡1不参与机箱工作，处于空闲状态，在正在使用的发送卡1发生故障的情况下，管理单元10控制发送矩阵中的第一电控开关的开启和闭合，以使故障的发送卡1和空闲的发送卡1的输出通道进行切换，从而空闲的发送卡1被启用，空闲的发送卡1代替故障的发送卡1参与机箱工作。该种设置方式可以保持机箱的正常工作，提高机箱的通信可靠性。

其中，正在使用的发送卡1和空闲的发送卡1的N：n的备份设置可以设置为多种，例如5：1或15：2，考虑到机箱体积以及经济因素，本实施例将正在使用的发送卡1和空闲的发送卡1设置为10：1的备份设置。

其中，对多个发送矩阵做冗余备份设置，可以将正在使用的发送矩阵和空闲的发送矩阵做P：p冗余备份，例如2：1或者3：2。考虑机箱空间以及经济因素，本实施例将发送矩阵做1：1冗余备份设置。

例如，第一开关矩阵4包括第一发送矩阵和第二发送矩阵，第一发送矩阵和第二发送矩阵互为备份设置。

具体地，在机箱工作时，第一发送矩阵可以处于正常工作状态，第二发送矩阵处于闲置状态，在第一发送矩阵处于正常状态的情况下，由第一发送矩阵完成信号的传送，在第一发送矩阵处于故障状态的情况下，机箱的管理单元10控制第二发送矩阵启动，以代替故障的第一发送矩阵工作。通过发送矩阵的备份设置，在一个发送矩阵故障的情况下由另一个发送矩阵接替，维持机箱的正常工作，进一步提高机箱的通信可靠性。

其中，射频背板31用于进行模拟信号的分配，例如发送信号、接收信号、参考时钟信号等。多个发送卡1通过射频背板31与第一发送矩阵、第二发送矩阵连接。

在本实施例中，通过将发送卡1设置为多张，进行发送卡1的备份设计，在一个发送卡1故障的情况下由另一个发送卡1接替，可以维持机箱的正常工作，进一步提高机箱的通信可靠性。

进一步的，如图4所示，第一发送矩阵和第二发送矩阵均包括多个第一分路模块和多个第一合路控制模块；第一分路模块设有一个输入端和多个输出端；第一分路模块的输入端通过射频背板31与发送卡1连接；第一合路控制模块包括第一合路单元和多个第一电控开关，第一合路单元设有多个输入端和一个输出端；第一合路单元的多个输入端分别与多个第一电控开关的一端一一对应连接，多个第一电控开关的另一端与第一分路模块的多个输出端一一对应地连接，第一合路单元的输出端与合路器6的输入端连接。

其中，第一合路单元的输入端的端口数量等于第一分路模块的数量和/或发送卡1的数量。

优选的，发送矩阵采用全交换设计，发送矩阵内部形成一一对应的映射关系。

具体地，每个发送卡1的信号均可通过第一分路模块的多个输出端一一对应发送至多个第一电控开关。多个发送卡1的信号均可通过多个第一分路模块一一对应发送至多个第一合路控制模块。

在一些实施例中，考虑到发送处理载波数量(关联发送卡数量)和发送设备通道数量(关联机箱输出通道数量)之间的关系，可以设置第一分路模块的数量大于第一合路控制模块的数量，例如，第一分路模块的数量设置为11个，第一合路控制模块的数量设置为5个，即发送矩阵设有11路输入，5路输出，增加机箱每个输出通道的信道数量。

其中，第一分路模块设有多个，多个第一分路模块结构相同，互为备份；第一合路控制模块设有多个，多个第一合路控制模块结构相同，互为备份。

具体地，第一分路模块用于将从发送卡1通过背板输出的信号均匀分配到多个第一电控开关中，同时避免各个端口信号之间的相互影响。在本实施例中，第一分路模块可以为无源分路器。

具体地，第一合路单元用于将从多个第一电控开关输入的多路射频信号合为一路，并将一路射频信号发送到合路器6中，同时避免各个端口信号之间的相互影响。在本实施例中，第一合路单元可以为合路器6，例如无源合路器6。

需要说明的是，在本实施例中，多个第一分路模块的数量和发送矩阵的输入端口的数量一致，多个第一合路控制模块的数量和发送矩阵的输出端口的数量一致，发送矩阵的输入端口的数量不少于发送卡1的数量。

具体地，发送矩阵的输入端口的数量为发送卡槽位的数量和通用卡槽位的数量之和。

其中，第一发送矩阵包括微控单元，多个第一电控开关的一端通过多个第一分路模块分别与多个发送卡1连接，多个第一电控开关的另一端与第一合路单元连接。在其中某个正在使用的发送卡1发生故障的情况下，微控单元在管理单元10的控制下控制连接故障的发送卡1的第一电控开关断开，同时在管理单元10的控制下连接空闲的发送卡1的第一电控开关闭合，以使空闲的发送卡1代替故障的发送卡1参与机箱工作，从而保证机箱的正常工作，进一步提高机箱的通信可靠性。

进一步的，如图6所示，合路器6具有多个第三合路单元，第三合路单元设有两个输入端和一个输出端；第三合路单元的一个输入端与第一发送矩阵的输出端连接，第三合路单元的另一个输入端与第二发送矩阵的输出端连接，第三合路单元的输出端与射频接口模块8连接。

具体的，如图4和图6所示，第三合路单元1的两个输入端分别与第一发送矩阵中的第一合路单元1的输出端A和第二发送矩阵中的第一合路单元1的输出端A连接；第三合路单元2的两个输入端分别与第一发送矩阵中的第一合路单元2的输出端B和第二发送矩阵中的第一合路单元2的输出端B连接；以此类推，第三合路单元5的两个输入端分别与第一发送矩阵中的第一合路单元5的输出端E和第二发送矩阵中的第一合路单元2的输出端E连接。

进一步的，第三合路单元的数量与第一发送矩阵的输出端的端口数或第二发送矩阵的输出端的端口数量相等。

在本实施例中，通过设置第三合路单元，将第一发送矩阵和第二发送矩阵发出的射频信号合为一路，并将一路射频信号发送到天线发射的射频接口模块8进行输出，同时避免各个端口信号之间的相互影响。且通过第三合路单元的设计，使发送矩阵之间实现互为备份，提高机箱的通信可靠性。

在一些实施例中，如图2所示，接收卡2设有多个；背板包括射频背板31；第二开关矩阵5包括第一接收矩阵和第二接收矩阵；射频接口模块8与分路器7的输入端连接，分路器7的输出端分别与第一接收矩阵和第二接收矩阵连接，第一接收矩阵和第二接收矩阵分别与射频背板31连接，射频背板31分别与多个接收卡2连接。

其中，接收卡2进行备份设计，设置为结构相同的多张接收卡2，多张接收卡2之间互为备份。

例如，可以将正在使用的接收卡2和空闲的接收卡2的K：k的备份设置。其中，在机箱正常工作时，K张接收卡2参与机箱工作，k张空闲的接收卡2不参与机箱工作，处于空闲状态。在正在使用的接收卡2发生故障的情况下，管理单元10控制接收矩阵中的第二电控开关的开启和闭合，以使故障的接收卡2和空闲的接收卡2的输入通道进行切换，从而空闲的接收卡2被启用，代替故障的接收卡2参与机箱工作。该种设置方式可以在接收卡2发生故障的情况下保持机箱的正常工作，进一步提高机箱的通信可靠性。

其中，正在使用的接收卡2和空闲的接收卡2的K：k的备份设置可以设置为多种，例如15：1或25：3，考虑到机箱体积以及经济因素，本实施例将正在使用的接收卡2和空闲的接收卡2设置为20：1的备份设置。

其中，对多个接收矩阵做冗余备份设置，可以将正在使用的接收矩阵和空闲接收矩阵做G：g冗余备份，例如2：1或者3：2。考虑机箱空间以及经济因素，本实施例将接收矩阵做1：1冗余备份设置。

例如，第一接收矩阵包括第一接收矩阵和第二接收矩阵，第一接收矩阵和第二接收矩阵互为备份设置。

例如，在机箱工作时，第一接收矩阵可以处于正常工作状态，第二接收矩阵处于闲置状态，在第一接收矩阵处于正常状态的情况下，由第一接收矩阵完成信号的传送，在第一接收矩阵处于故障状态的情况下，切换至第二接收矩阵，并由第二接收矩阵完成信号的传送。通过接收矩阵的备份设置，在一个接收矩阵故障的情况下由另一个接收矩阵接替，维持机箱的正常工作，进一步提高机箱的通信可靠性。

在一些实施例中，接收矩阵可以为全交换设计或非全交换设计。

进一步的，如图5所示，第一接收矩阵和第二接收矩阵均包括多个第二分路模块和多个第二合路控制模块；第二分路模块设有一个输入端和多个输出端；第二分路模块的输入端和分路器7的输出端连接；第二合路控制模块包括第二合路单元和多个第二电控开关，第二合路单元设有多个输入端和一个输出端；第二合路单元的多个输入端分别与多个第二电控开关的一端一一对应连接，多个第二电控开关的另一端与第二分路模块的多个输出端一一对应地连接，第二合路单元的输出端通过射频背板31与接收卡2连接。

优选的，接收矩阵的结构采用全交换设计，接收矩阵内部形成一一对应的映射关系。

在一些实施例中，考虑到接收处理载波数量(关联接收卡数量)和接收设备通道数量(关联机箱输入通道数量)之间的关系，可以设置第二合路控制模块的数量大于第二分路模块的数量，例如，可以将第二分路模块的数量设置为5个，第二合路控制模块的数量设置为21个，即接收矩阵设有5路输入，21路输出，增加机箱每个输入通道的信道数量。

其中，第二分路模块设有多个，多个第二分路模块结构相同，互为备份；第二合路控制模块设有多个，多个第二合路控制模块结构相同，互为备份。

具体地，第二分路模块用于将分路器7发送的信号均匀分配到多个第二电控开关中，同时避免各个端口信号之间的相互影响。在本实施例中，第二分路模块可以为无源分路器。

具体地，第二合路单元用于将从多个第二电控开关输出的多路射频信号合为一路，并将一路射频信号通过射频背板31发送到接收卡2中，同时避免各个端口信号之间的相互影响。在本实施例中，第二合路单元为无源合路器。

需要说明的是，在本实施例中，多个第二分路模块的数量和接收矩阵的输入端口的数量一致，多个第二合路控制模块的数量和接收矩阵的输出端口的数量一致，接收矩阵的输出端口的数量不少于发送卡1的数量。

具体地，接收矩阵的输出端口的数量为接收卡槽位的数量与通用卡槽位的数量之和。

在一些实施例中，第二合路单元的输入端的端口数量等于第二分路模块的数量。

其中，多个第二接收矩阵均包括微控单元。在其中某个正在使用的接收卡2发生故障的情况下，微控单元在管理单元10的控制下控制连接故障的接收卡2的第二电控开关断开，同时在管理单元10的控制下连接空闲的接收卡2的第二电控开关闭合，以使空闲的接收卡2代替故障的接收卡2参与机箱工作，从而保证机箱的正常工作，进一步提高机箱的通信可靠性。

进一步的，如图7所示，分路器7具有多个第三分路单元，第三分路单元设有一个输入端和两个输出端；第三分路单元的输入端与射频接口模块8连接，第三分路单元的一个输出端与第一接收矩阵的输入端连接，第三分路单元的另一个输出端与第二接收矩阵的输入端连接。

具体的，如图5和图7所示，第三分路单元1的两个输出端分别与第一接收矩阵中的第二分路模块1的输入端A和第二接收矩阵中的第二分路模块1的输入端A连接；第三分路单元2的两个输出端分别与第一接收矩阵中的第二分路模块2的输入端B和第二接收矩阵中的第二分路模块2的输入端B连接；以此类推，第三分路单元5的两个输出端分别与第一接收矩阵中的第二分路模块5的输入端E和第二接收矩阵中的第二分路模块5的输入E连接。

进一步的，第三分路单元的数量与第一接收矩阵的输入端的端口数量或第二接收矩阵的输入端的端口数量相等。

在本实施例中，通过设置第三分路单元，可以将从射频接口模块88输出的信号均匀分配到多个接收矩阵中。且通过第三分路单元的设计，使接收矩阵之间实现互为备份，提高机箱的通信可靠性。

在一些实施例中，如图9所示，射频接口模块8包括多个输入端和多个输出端；多个输入端分别与合路器6中的多个第三合路单元的输出端一一对应连接，多个输出端分别与分路器7的多个第三分路单元的输入端一一对应连接。

其中，射频接口模块8的多个输入端的端口数量等于第三合路单元的输出端的端口数量，射频接口模块8的多个输入端的端口数量等于第三分路模块的输入端的端口数量。

在一些实施例中，如图9和图10所示，机箱还包括时钟单元；背板还包括数字背板32和射频背板31；数字背板32和射频背板31连接；时钟单元包括第一端口和第二端口，第一端口用于发送同步信号，第二端口用于发送参考时钟信号；第一端口通过射频背板31与数字背板32连接，数字背板32分别与发送卡1或接收卡2连接；第二端口通过射频背板31分别与发送卡1或接收卡2连接。

其中，时钟单元可以向发送卡1或接收卡2发送同步信号和参考时钟信号，例如同步信号可以为B码，参考时钟信号可以为10MHz时钟。时钟单元可以用于保证机箱内的发送卡1和接收卡2同步运作。

在一些实施例中，可以对时钟单元做Z：z的备份设计，例如，将时钟单元做1：1备份。

具体的，时钟单元可以包括第一时钟单元和第二时钟单元。第一时钟单元和第二时钟单元结构相同，互为备份设计，可以设置第一时钟单元为备份设计，正常工作下处于空闲状态，或者，可以设置第二时钟单元为备份设计，正常工作下处于空闲状态。

例如，在机箱正常工作时，第一时钟单元参与机箱工作，第二时钟单元不参与机箱工作，处于空闲状态。在第一时钟单元发生故障的情况下，第二时钟单元被启用，代替故障的第一时钟单元参与机箱工作。该种设置方式可以在第一时钟单元发生故障的情况下保持时钟单元的正常工作，进而保证机箱的正常工作，进一步提高机箱的通信可靠性。

其中，射频背板31和数字背板32可以为通讯连接，通讯连接可为有线连接，例如数据线连接。数字背板32可以用于数字信号的交换，例如网口、B码、机箱管理等。

在本实施例中，通过设置射频背板31和数字背板32的双背板设计，能够实现数字信号和模拟信号相互独立传输，降低两类信号之间的互相干扰，提高无线通信质量。

在一些实施例中，如图11-图10所示，接收卡2、发送卡1、时钟单元分别与背板通过硬连接构件连接；硬连接构件包括同轴连接器或高密连接器中的至少一种。

其中，射频背板31和数字背板32的卡槽内上均设有多个同轴连接器和/或多个高密连接器。数字背板32上设有避让孔，避让孔用于穿过射频过渡件。射频过渡件两端可以用于连接同轴连接器。

在本实施例中，射频过渡件的一端与数字背板32的卡槽内的同轴连接器连接，射频过渡件的另一端与射频背板31的卡槽内的同轴连接器连接。

在一些实施例中，为了实现卡槽与各板卡间的对插精准，同轴连接器可以采用容差较大的三件式同轴连接器，例如SMP-MAX连接器。

如图11和图12所示，卡槽内设有射频接收端口、参考时钟端口以及电源和数字信号端口。射频接收端口设有同轴连接器、参考时钟端口设有同轴连接器、电源和数字信号端口设有高密连接器。射频接收端口和参考时钟端口通过射频过渡件与射频背板31上的同轴连接器连接，电源和数字信号端口通过高密连接器与数字背板32上的高密连接器连接。

如图13所示，发送矩阵、接收矩阵以及时钟单元上均设有多个同轴连接器，发送矩阵、接收矩阵以及时钟单元上的多个同轴连接器与射频背板31上的多个同轴连接器一一对应的连接；发送矩阵、接收矩阵以及时钟单元上均设有高密连接器，发送矩阵、接收矩阵以及时钟单元上的高密连接器与射频背板31上的高密连接器连接。

在一些实施例中，如图14和图15所示，机箱包括第一侧面和第二侧面，第一侧面和第二侧面相对设置。发送卡1、接收卡2、管理单元10、交换单元11以及背板设于第一侧面，第一开关矩阵4、第二开关矩阵5、合路器6、分路器7及射频接口模块8设于第二侧面。

其中，第一侧面可以为机箱的正面，机箱的正面朝向操作人员，背板设置于第一侧面，发送卡1、接收卡2、管理单元10、交换单元11等均集中设置于背板上，在操作人员对机箱的各种功能性卡进行插拔卡操作时，在机箱的第一侧面上即可完成，无需在第一侧面和第二侧面之间交换，简化操作流程。

在一些实施例中，发送卡1、接收卡2、管理单元10、交换单元11的板卡与第一侧面连接的连接方向，与第一开关矩阵4、第二开关矩阵5、合路器6、分路器7在第二侧面上的布置方向为正交设计，机箱为正交机箱。

在本实施例中，正交设计的布置方式能够最大限度的利用机箱的内部空间，以使机箱内可以布置电子设备的数量增多。

在一些实施例中，机箱内的各单元模块采用热插拔设计，为防止相似尺寸模块插错位置，采取定位销针孔位定义或定位销偏位方式防止误差入。

其中，热插拔设计可以在不关闭机箱电源的情况下，将模块、板卡插入或拔出机箱而不影响系统的正常工作，从而提高了机箱的通信可靠性、快速维修性、冗余性和对灾难的及时恢复能力。

在一些实施例中，如图16所示，背板的卡槽包括通用卡槽、发送卡槽和接收卡槽；通用卡槽用于插入发送卡1或接收卡2，发送卡槽用于插入发送卡1，接收卡槽用于插入接收卡2。

其中，通用卡槽、发送卡槽和接收卡槽内的第一位置均设有第一插接结构91，发送卡槽内的第二位置设有第二插接结构92，接收卡槽内的第三位置设有第三插接结构93；第一位置、第二位置及第三位置彼此错位；发送卡1上设有第一承接结构94和第二承接结构95，接收卡上设有第一承接结构94和第三承接结构96；第一承接结构94与第一插接结构91适配，第二承接结构95与第二插接结构92适配，第三承接结构96与第三插接结构93适配。

如图16所示，第一插接结构91包括两根第一定位销，两根第一定位销间隔设置；第二插接结构92包括第二定位销，第二定位销靠近两根第一定位销当中的一者，第三插接结构93包括第三定位销，第三定位销靠近两根第一定位销当中的另一者。

在本实施例中，通过插接结构的位置的不同，可以对卡槽进行分类，通用卡槽可以同时兼容发送卡1或接收卡2。

如图17所示，发送卡1上设有第一定位托与第二定位托，第一承接结构94具体为两个间隔设置的第一插孔；第二承接结构95具体为第二插孔；两个第一插孔当中的一者设于第一定位托，两个第一插孔当中的另一者设于第二定位托；第二插孔设于第一定位托，并靠近第一定位托上的第一插孔。接收卡2上设有第三定位托与第四定位托，第一承接结构94的两个第一插孔当中的一者设于第三定位托，两个第一插孔当中的另一者设于第四定位托；第三承接结构96具体为第三插孔；第三插孔设于第四定位托，并靠近第四定位托上的第一插孔。

其中，两个第一插孔的位置和两根第一定位销的位置对应，第二插孔的位置和第二定位销的位置对应，第三插孔的位置和第三定位销的位置对应。第一定位托与第二定位托伸出于发送卡1，第三定位托与第四定位托伸出于接收卡2。

具体地，如图17所示，基于上述设计，发送卡1与接收卡2可分别插入至通用卡槽内，而发送卡槽内只能插入发送卡1，不能插入接收卡2，接收卡槽内只能插入接收卡2，不能插入发送卡1。在发送卡1朝向接收卡槽内插入，或者在接收卡2朝向发送卡槽内插入时，因无对应匹配的插接结构，导致发送卡1或接收卡2无法插入至相应的卡槽内。

在本实施例中，通过设置插接结构和承接结构，可以将卡槽进行分类，防止操作者将发送卡1或接收卡2的错误插入至与其不匹配的卡槽，从而可有效防止操作者的误操作。

与此同时，本实施例通过设置通用卡槽，在增加灵活度的同时，可以增加背卡的插入发送卡1或接收卡2的数量，在某一发送卡槽或接收卡槽发生故障时，可以用通用卡槽替代该故障卡槽，保证背板的正常工作，从而保证机箱的正常工作，进一步提高机箱的通信可靠性。

本发明提供的一种用于无线通信的数模混合信道机箱，在第一方面，通过设置射频背板31和数字背板32的双背板设计，能够实现数字信号和模拟信号相互独立传输，降低两类信号之间的互相干扰，提高无线通信质量。

在第二方面，通过发送矩阵、接收矩阵、时钟单元等射频单元的备份，在一个单元故障时可以由另一个单元接替，并通过管理单元10强制切断故障单元电源，由于在输出端采用射频信号合路的方案，两路中只要一路有信号就可以实现正常输出，有效提高了机箱的通信可靠性。

在第三方面，通过发送卡1、接收卡2等业务卡的备份，预留1个或多个业务卡作为提供备份的板卡，一旦某业务卡故障时，管理单元10控制其强制下电，并激活备用板卡接替。这种接替包括业务接口接替和射频接口接替，业务接口可以通过切换交换单元11的数据通道进行接替，射频接口并通过切换发送矩阵和接收矩阵实现模拟信号的收发接替。这种方式在无需改变机箱外部连接线路的情况下，对故障业务卡进行替代，提高了机箱的通信可靠性。

在第四方面，通过设置时钟单元，可以为机箱提供统一的参考时钟和同步信号，保证机箱内的相关电子元件同步工作。

在第五方面，通过设置定位结构和导向结构，将卡槽分为通用卡槽、接收卡槽以及发送卡槽，接收卡槽以及发送卡槽可以避免发送卡1和接收卡2的错差，通用卡槽可以实现发送卡1和接收卡2之间的有限度灵活调整。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (12)

1.一种用于无线通信的数模混合信道机箱，其特征在于，包括：

发送卡、接收卡、背板、第一开关矩阵、第二开关矩阵、合路器、分路器、射频接口模块和管理单元；

所述第一开关矩阵包括互为备份的多个发送矩阵，所述第二开关矩阵包括互为备份的多个接收矩阵；

所述发送卡通过所述背板分别与所述多个发送矩阵连接，所述多个发送矩阵通过所述合路器与所述射频接口模块连接；所述射频接口模块通过所述分路器与所述多个接收矩阵连接，所述多个接收矩阵分别通过所述背板与所述接收卡连接；

所述发送卡的数量为多个，且彼此互为备份；所述接收卡的数量为多个，且彼此互为备份；

所述管理单元分别与所述发送卡、所述接收卡、所述第一开关矩阵以及所述第二开关矩阵连接；

在电子设备故障的情况下，所述管理单元用于切换所述电子设备的备份设备，以替代故障的所述电子设备，所述电子设备包括所述发送卡、所述接收卡、所述发送矩阵和所述接收矩阵；

所述管理单元的数量为多个，且彼此互为备份。

2.根据权利要求1所述的一种用于无线通信的数模混合信道机箱，其特征在于，所述背板包括射频背板；所述第一开关矩阵包括第一发送矩阵和第二发送矩阵；

多个所述发送卡分别与所述射频背板连接，所述射频背板分别与所述第一发送矩阵和所述第二发送矩阵连接，所述第一发送矩阵和所述第二发送矩阵分别与所述合路器的输入端连接，所述合路器的输出端与所述射频接口模块连接。

3.根据权利要求2所述的一种用于无线通信的数模混合信道机箱，其特征在于，所述第一发送矩阵和所述第二发送矩阵均包括多个第一分路模块和多个第一合路控制模块；

所述第一分路模块设有一个输入端和多个输出端；所述第一分路模块的输入端通过所述射频背板与所述发送卡连接；

所述第一合路控制模块包括第一合路单元和多个第一电控开关，所述第一合路单元设有多个输入端和一个输出端；所述第一合路单元的多个输入端分别与多个所述第一电控开关的一端一一对应连接，多个所述第一电控开关的另一端与所述第一分路模块的多个输出端一一对应地连接，所述第一合路单元的输出端与所述合路器的输入端连接。

4.根据权利要求2所述的一种用于无线通信的数模混合信道机箱，其特征在于，

所述合路器具有多个第三合路单元，所述第三合路单元设有两个输入端和一个输出端；

所述第三合路单元的一个输入端与所述第一发送矩阵的输出端连接，所述第三合路单元的另一个输入端与所述第二发送矩阵的输出端连接，所述第三合路单元的输出端与所述射频接口模块连接。

5.根据权利要求1所述的一种用于无线通信的数模混合信道机箱，其特征在于，所述背板包括射频背板；所述第二开关矩阵包括第一接收矩阵和第二接收矩阵；

所述射频接口模块与所述分路器的输入端连接，所述分路器的输出端分别与所述第一接收矩阵和所述第二接收矩阵连接，所述第一接收矩阵和所述第二接收矩阵分别与所述射频背板连接，所述射频背板分别与多个所述接收卡连接。

6.根据权利要求5所述的一种用于无线通信的数模混合信道机箱，其特征在于，所述第一接收矩阵和所述第二接收矩阵均包括多个第二分路模块和多个第二合路控制模块；

所述第二分路模块设有一个输入端和多个输出端；所述第二分路模块的输入端和所述分路器的输出端连接；

所述第二合路控制模块包括第二合路单元和多个第二电控开关，所述第二合路单元设有多个输入端和一个输出端；所述第二合路单元的多个输入端分别与多个所述第二电控开关的一端一一对应连接，多个所述第二电控开关的另一端与所述第二分路模块的多个输出端一一对应地连接，所述第二合路单元的输出端通过所述射频背板与所述接收卡连接。

7.根据权利要求5所述的一种用于无线通信的数模混合信道机箱，其特征在于，

所述分路器具有多个第三分路单元，所述第三分路单元设有一个输入端和两个输出端；

所述第三分路单元的输入端与所述射频接口模块连接，所述第三分路单元的一个输出端与所述第一接收矩阵的输入端连接，所述第三分路单元的另一个输出端与所述第二接收矩阵的输入端连接。

8.根据权利要求1所述的一种用于无线通信的数模混合信道机箱，其特征在于，还包括时钟单元；所述背板包括数字背板与射频背板；所述数字背板和所述射频背板连接；

所述时钟单元包括第一端口和第二端口，所述第一端口用于发送同步信号，所述第二端口用于发送参考时钟信号；

所述第一端口通过所述射频背板与所述数字背板连接，所述数字背板分别与所述发送卡或所述接收卡连接；

所述第二端口通过所述射频背板分别与所述发送卡或所述接收卡连接。

9.根据权利要求8所述的一种用于无线通信的数模混合信道机箱，其特征在于，所述时钟单元包括第一时钟单元第二时钟单元；

和/或，所述接收卡、所述发送卡、所述时钟单元分别与所述背板通过硬连接构件连接；所述硬连接构件包括同轴连接器或高密连接器中的至少一种。

10.根据权利要求1至9任一所述的一种用于无线通信的数模混合信道机箱，其特征在于，所述背板上设有卡槽；

所述卡槽包括通用卡槽、发送卡槽和接收卡槽；

所述通用卡槽用于插入所述发送卡或所述接收卡，所述发送卡槽用于插入所述发送卡，所述接收卡槽用于插入所述接收卡。

11.根据权利要求10所述的一种用于无线通信的数模混合信道机箱，其特征在于，所述通用卡槽、所述发送卡槽和所述接收卡槽内的第一位置均设有第一插接结构，所述发送卡槽内的第二位置设有第二插接结构，所述接收卡槽内的第三位置设有第三插接结构；所述第一位置、所述第二位置及所述第三位置彼此错位；

所述发送卡上设有第一承接结构和第二承接结构，所述接收卡上设有所述第一承接结构和第三承接结构；

所述第一承接结构与所述第一插接结构适配，所述第二承接结构与所述第二插接结构适配，所述第三承接结构与所述第三插接结构适配。

12.根据权利要求1至9任一所述的一种用于无线通信的数模混合信道机箱，其特征在于，还包括管理单元和交换单元；

所述发送卡、所述接收卡、所述第一开关矩阵、所述第二开关矩阵分别与所述管理单元连接；

所述交换单元分别与所述发送卡、所述接收卡、所述管理单元连接。