CN115378464B - 一种发射机主备机合成切换系统 - Google Patents

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Abstract

本发明属于一种发射机主备机合成切换系统，包括至少三个相互连接的3db耦合器，其中一个3db耦合器与负载和天馈线相连，一个3db耦合器与至少一个电调短路器相连，一个3db耦合器与主备发射机相连，所述电调短路器由逻辑和控制单元控制，从而影响耦合器端口与端口之间的相位差值ΔΦ，根据差值的不同，该系统具有四个不同的工作状态；并且该系统还具备“热切换功能”，即在在整个系统中有功率信号时，主发射机和备发射机可以进行切换。

Description

一种发射机主备机合成切换系统
技术领域
本发明是一种发射机主备机合成切换系统。
背景技术
在通讯和广播电视无线系统中，发射机是核心设备之一。视频、音频或其他数据信息有发射机调制到射频信号上，在经过功率放大后，通过无线发射系统发射出去。在此过程中，发射机本身的稳定性和可靠性将直接影响整个发射系统的性能，因此，为了应对突发状况，防止发射机故障影响正常工作，备用的发射机也是必不可少的。
无线发射系统所采用的较为常见的发射机备份模式为“1+1”，即一整个无线发射系统中一台发射机主机配备一台发射机备机。当发射机主机出现故障或需要进行维修时，通过主备机切换系统麻将发射机从发射系统断开连接，同时将发射机备机接入发射系统中。而在此过程中除了主发射机和备发射机以外，切换主备机的系统也是核心组成部分。
较常见的主备机切换装置用的是U-Link切换和同轴开关切换，这两个装置都装有四个网络端口，包括两个发射机接口，一个天线接口，一个负载接口，分别连接主发射机和备发射机，天馈系统和调机负载，这两种切换装置都不具备“热切换功能”，即在整个系统中有功率信号时，无法进行主发射机和备发射机切换，主备机切换时间较长，并且它们只具备切换功能，不具备主备机功率合成功能，无法让主备机同时工作，以达到发射设备最大使用效率，而且U-Link切换装置只能实现手动切换，操作不便，本发明旨在发明一种具备功率合成和“热切换”功能，并且可以兼具手动、电动、远程控制主备机切换方式的发射机主备机切换系统。
发明内容：
一种发射机主备机合成切换系统，包括主体，其特征在于，包括至少三个相互连接的3db耦合器，包括一个与负载和天馈线相连的3db耦合器，一个与至少一个电调短路器相连的3db耦合器，一个与主发射机、备发射机相连的3db耦合器。
电调短路器包括硬馈外导体、硬馈内导体、短路金属圆片、外径接触簧片、内径接触簧片、三根不锈钢拉杆以及相应的紧固件；硬馈外导体为环状，硬馈内导体为圆柱状，硬馈外导体的内径大于硬馈内导体的直径，硬馈外导体套在硬馈内导体的外侧；短路金属圆片为圆环状结构，其外径小于硬馈外导体的内径，内径大于硬馈内导体的直径，短路金属片外壁和内壁均设有凹槽；外径接触簧片安装在短路金属圆片外壁的凹槽内，外径接触簧片和硬馈外导体相连，并可以滑动；内径接触簧片安装在短路金属圆片内壁的凹槽内，内径接触簧片可以和硬馈内导体相连，并可以滑动；三根不锈钢拉杆通过螺丝与短路金属圆片相连，通过接触簧片，可以保证短路金属圆片与硬馈导体之间的有效连接，并且接触簧片可以在硬馈导体上顺畅的滑动，避免短路金属圆片在硬馈导体上直接滑动造成摩擦，损坏元件。工作时，通过电机带动，或者通过手动推拉三根不锈钢拉杆，即可改变短路金属圆片在同轴硬馈中的位置，改变短路器的相位。
所述3db耦合器包括第一3db耦合器、第二3db耦合器和第三3db耦合器，每个3db耦合器均包括四个端口，其中第一3db耦合器包括端口1-1、1-2、1-3和1-4，第二3db耦合器包括端口2-1、2-2、2-3和2-4，第三3db耦合器包括端口3-1、3-2、3-3和3-4，其中端口1-1、1-3、2-2和2-4依次相连，端口1-2、1-4、3-3和3-1依次相连，端口3-2、3-4、2-1和2-3依次相连，其中1-1和1-2分别与主备发射相连，2-3与天馈线相连，2-4与负载相连，3-1和3-2与电调短路器相连。端口2-1和1-4之间的相位为Φ((2-1)-(1-4))，端口2-2和1-3之间的相位为Φ((2-2)-(1-3))，Φ((2-1)-(1-4))和Φ((2-2)-(1-3))的差为ΔΦ，即ΔΦ＝Φ((2-1)-(1-4))-Φ((2-2)-(1-3))，ΔΦ的变化由逻辑和控制单元控制电调断路器调节实现，根据ΔΦ值的不同，主备机合成系统包括以下四种不同的工作状态：
状态一：当ΔΦ＝0°时，主发射机输出功率输出至天馈线系统，备发射机输出功率输出至负载；
状态二：当ΔΦ＝-180°时，备发射机输出功率输出至天馈线系统，主发射机输出功率输出至负载；
状态三：当ΔΦ＝-270°时，此时主发射机和备发射机输出功率相等且相位相同，主发射机和备发射机的输出功率可以合成输出至天馈线系统，此时无功率输出至负载；
状态四：当ΔΦ＝-90°时，此时主发射机和备发射机输出功率相等且相位相同，主发射机和备发射机的输出功率可以合成输出至负载，此时无功率输出至天馈线系统。
另外，当ΔΦ＝-270°时，主发射机和备发射机输出功率并未满足大小相等且相位相同的条件时，主备机合成切换系统仍然可以将一部分的主发射机和备发射机输出功率合成输出至天馈线系统，但会有一部分功率进到负载中。端口1-1和1-2与主发射机和备发射机之间是通过双头定向耦合器相连，所述双头定向耦合器连接有功率检测单元，可以检测主发射机和备发射机工作状况；所述电调短路器包括滑台、丝杠、电机、电机驱动器和运动控制器；该系统包括电动切换按钮，包括以太网接口RJ45和串口RS-485，因此该系统具有手动、电动和远程控制三种模式；所述逻辑和控制单元包括触摸控制屏，并且该系统具备“热切换”功能，即在整个系统中有功率信号时，主发射机和备发射机可以进行切换。
有益效果：
本发明包括电调断路器，从而可以控制3db耦合器端口之间的相位，而通过逻辑和单元可以控制电调断路器，从而控制端口1-4到端口2-1的相位与端口1-3到端口2-2的相位之差ΔΦ，而ΔΦ值的改变会进而控制发射机主备机合成切换系统工作状态：
状态一：当ΔΦ＝0°时，主发射机输出功率输出至天馈线系统，备发射机输出功率输出至负载；
状态二：当ΔΦ＝-180°时，备发射机输出功率输出至天馈线系统，主发射机输出功率输出至负载；
状态三：当ΔΦ＝-270°时，此时主发射机和备发射机输出功率相等且相位相同，主发射机和备发射机的输出功率可以合成输出至天馈线系统，此时无功率输出至负载；
状态四：当ΔΦ＝-90°时，此时主发射机和备发射机输出功率相等且相位相同，主发射机和备发射机的输出功率可以合成输出至负载，此时无功率输出至天馈线系统。
根据不同的场合需要，切换不同的工作状态，并且在功率合成状态下，整个系统将以更大的发射功率进行工作，所满足的工作范围大大增加，能够以更加灵活的方式工作。通过电动切换按钮、以太网接口和串口，可以实现手动、电动和远程控制三种切换模式；同时由于整体结构，该系统具备“热切换”功能，即在在整个系统中有功率信号时，主发射机和备发射机可以进行切换，可以更加灵活进行工作，缩短切换时间，更快速的相应系统的切换系统。
附图说明
图1是一种发射机主备机合成切换系统的结构简图；
图2是一种发射机主备机合成切换系统的主视图；
图3是一种发射机主备机合成切换系统的后视图；
图4是电调断路器的机构示意图；
图5是卸下硬馈外导体的电调断路器的结构示意图；
图中，1、3dB耦合器，2、丝杆滑台组件3、伺服电机，4、开关电源，5、电机驱动器，6、运动控制器。
具体实施方式
实施例1：
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例和附图对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
如图1、图2和图3所示；
3dB耦合器1，丝杆滑台组件2，伺服电机3，开关电源4，电机驱动器5，运动控制器6；
一种发射机主备机合成切换系统，包括主体，其特征在于，包括至少三个相互连接的3db耦合器，其中一个3db耦合器1与负载和天馈线相连，一个3db耦合器与至少一个电调短路器相连，一个3db耦合器与主发射机、备发射机相连。
电调短路器包括硬馈外导体、硬馈内导体、短路金属圆片、外径接触簧片、内径接触簧片、三根不锈钢拉杆以及相应的紧固件；硬馈外导体为环状，硬馈内导体为圆柱状，硬馈外导体的内径大于硬馈内导体的直径，硬馈外导体套在硬馈内导体的外侧；短路金属圆片为圆环状结构，其外径小于硬馈外导体的内径，内径大于硬馈内导体的直径，短路金属片外壁和内壁均设有凹槽；外径接触簧片安装在短路金属圆片外壁的凹槽内，外径接触簧片和硬馈外导体相连，并可以滑动；内径接触簧片安装在短路金属圆片内壁的凹槽内，内径接触簧片可以和硬馈内导体相连，并可以滑动；三根不锈钢拉杆通过螺丝与短路金属圆片相连，通过接触簧片，可以保证短路金属圆片与硬馈导体之间的有效连接，并且接触簧片可以在硬馈导体上顺畅的滑动。
所述3db耦合器1包括第一3db耦合器、第二3db耦合器和第三3db耦合器，每个3db耦合器均包括四个端口，其中第一3db耦合器包括端口1-1、1-2、1-3和1-4，第二3db耦合器包括端口2-1、2-2、2-3和2-4，第三3db耦合器包括端口3-1、3-2、3-3和3-4，其中端口1-1、1-3、2-2和2-4依次相连，端口1-2、1-4、3-3和3-1依次相连，端口3-2、3-4、2-1和2-3依次相连，其中1-1和1-2分别与主备发射相连，2-3与天馈线相连，2-4与负载相连，3-1和3-2与电调短路器相连。端口2-1和1-4之间的相位为Φ((2-1)-(1-4))，端口2-2和1-3之间的相位为Φ((2-2)-(1-3))，Φ((2-1)-(1-4))和Φ((2-2)-(1-3))的差为ΔΦ，即ΔΦ＝Φ((2-1)-(1-4))-Φ((2-2)-(1-3))，ΔΦ的变化由所述逻辑和控制单元控制电调断路器调节实现，根据ΔΦ值的不同，主备机合成系统包括以下四种不同的工作状态：
状态一：当ΔΦ＝0°时，主发射机输出功率输出至天馈线系统，备发射机输出功率输出至负载；
状态二：当ΔΦ＝-180°时，备发射机输出功率输出至天馈线系统，主发射机输出功率输出至负载；
状态三：当ΔΦ＝-270°时，此时主发射机和备发射机输出功率相等且相位相同，主发射机和备发射机的输出功率可以合成输出至天馈线系统，此时无功率输出至负载；
状态四：当ΔΦ＝-90°时，此时主发射机和备发射机输出功率相等且相位相同，主发射机和备发射机的输出功率可以合成输出至负载，此时无功率输出至天馈线系统。
另外，当ΔΦ＝-270°时，主发射机和备发射机输出功率并未满足大小相等且相位相同的条件时，主备机合成切换系统仍然可以将一部分的主发射机和备发射机输出功率合成输出至天馈线系统，但会有一部分功率进到负载中。端口1-1和1-2与主发射机和备发射机之间是通过双头定向耦合器相连，所述双头定向耦合器连接有功率检测单元，可以检测主发射机和备发射机工作状况；所述电调短路器包括丝杠滑台组件2、伺服电机3、电机驱动器5和运动控制器6；该系统包括电动开关按钮按钮4，包括以太网接口RJ45和串口RS-485，因此该系统具有手动、电动和远程控制三种模式所述逻辑和控制单元包括触摸控制屏。
接入以太网接口RJ45和串口RS-485，以远程控制模式控制电调短路器变化，从而控制ΔΦ的值，控制该发射机主备机切换系统的工作状态。
实施例二：
按下电动切换按钮，以电动模式控制电调短路器变化，从而控制ΔΦ的值，其他操作与实施例一一样：
实施例三：
手动调节断路器，以手动模式控制电调短路器变化，从而控制ΔΦ的值，其他操作与实施例一一样。
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 (8)

1.一种发射机主备机合成切换系统，包括主体，其特征在于，包括至少三个相互连接的3db耦合器，其中包括一个与负载和天馈线相连的3db耦合器一个与至少一个电调短路器相连的3db耦合器，一个与主发射机、备发射机相连的3db耦合器；
所述3db耦合器包括第一3db耦合器、第二3db耦合器和第三3db耦合器，每个3db耦合器均包括四个端口，其中第一3db耦合器包括端口1-1、1-2、1-3和1-4，第二3db耦合器包括端口2-1、2-2、2-3和2-4，第三3db耦合器包括端口3-1、3-2、3-3和3-4，其中端口1-1、1-3、2-2和2-4依次相连，端口1-2、1-4、3-3和3-1依次相连，端口3-2、3-4、2-1和2-3依次相连，其中1-1和1-2分别与主备发射相连，2-3与天馈线相连，2-4与负载相连，3-1和3-2与电调短路器相连。
2.根据权利要求1所述的一种发射机主备机合成切换系统，其特征在于，电调短路器包括硬馈外导体、硬馈内导体、短路金属圆片、外径接触簧片、内径接触簧片、三根不锈钢拉杆以及相应的紧固件；
硬馈外导体为环状，硬馈内导体为圆柱状，硬馈外导体的内径大于硬馈内导体的直径，硬馈外导体套在硬馈内导体的外侧；
短路金属圆片为圆环状结构，其外径小于硬馈外导体的内径，内径大于硬馈内导体的直径，短路金属片外壁和内壁均设有凹槽；
外径接触簧片安装在短路金属圆片外壁的凹槽内，外径接触簧片和硬馈外导体相连，并可以滑动；
内径接触簧片安装在短路金属圆片内壁的凹槽内，内径接触簧片可以和硬馈内导体相连，并可以滑动；
三根不锈钢拉杆通过螺丝与短路金属圆片相连。
3.根据权利要求1所述的一种发射机主备机合成切换系统，其特征在于，端口2-1和1-4之间的相位为Φ((2-1)-(1-4))，端口2-2和1-3之间的相位为Φ((2-2)-(1-3))，Φ((2-1)-(1-4))和Φ((2-2)-(1-3))的差为ΔΦ，即ΔΦ＝Φ((2-1)-(1-4))-Φ((2-2)-(1-3))，ΔΦ的变化由逻辑和控制单元控制电调短路器实现，根据ΔΦ值的不同，主备机合成系统包括以下四种不同的工作状态：
状态一：当ΔΦ＝0°时，主发射机输出功率输出至天馈线系统，备发射机输出功率输出至负载；
状态二：当ΔΦ＝-180°时，备发射机输出功率输出至天馈线系统，主发射机输出功率输出至负载；
状态三：当ΔΦ＝-270°时，此时主发射机和备发射机输出功率相等且相位相同，主发射机和备发射机的输出功率可以合成输出至天馈线系统，此时无功率输出至负载；
状态四：当ΔΦ＝-90°时，此时主发射机和备发射机输出功率相等且相位相同，主发射机和备发射机的输出功率可以合成输出至负载，此时无功率输出至天馈线系统。
4.根据权利要求1所述的一种发射机主备机合成切换系统，其特征在于，当ΔΦ＝-270°时，主发射机和备发射机输出功率并未满足大小相等且相位相同的条件时，发射机主备机合成切换系统仍然可以将一部分的主发射机和备发射机输出功率合成输出至天馈线系统，但会有一部分功率进到负载中。
5.根据权利要求1所述的一种发射机主备机合成切换系统，其特征在于，端口1-1和1-2与主发射机和备发射机之间是通过双头定向耦合器相连，所述双头定向耦合器连接有功率检测单元。
6.根据权利要求1所述的一种发射机主备机合成切换系统，其特征在于，所述电调短路器包括丝杠滑台组件、伺服电机、电机驱动器和运动控制器。
7.根据权利要求1所述的一种发射机主备机合成切换系统，其特征在于，包括电动的开关按钮。
8.根据权利要求1所述的一种发射机主备机合成切换系统，其特征在于，包括以太网接口RJ45和串口RS-485。
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