CN205160195U - 基于高速矩阵开关馈电的控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于高速矩阵开关馈电的控制装置，包括作为次供电的小电源及超级电容、作为主供电的大电源、第一功放和第二功放，第一功放的输入端和第二功放的输入端分别与控制开关和开关控制电路的输出端电连接，开关控制电路的输入端与大电源电连接，且开关控制电路的输入端分别与小电源和超级电容电连接。本实用新型通过提高系统电滋转换效率来减少多波束的动中通系统的体积和重量要求，从而进一步产生良好的技术实用性和经济适用性，通过软切换预唤醒的方式来确保多功放及天线阵列的无缝切换，类似通信行业3G系统的软切换，备份系统先上升为主用信号，然后原主用系统信号才消失关断，确保功放交替工作时，天线切换和发射不丢失数。

Description

基于高速矩阵开关馈电的控制装置

技术领域

本实用新型涉及馈电技术领域，尤其涉及一种基于高速矩阵开关馈电的控制装置。

背景技术

在各类基于高速开关馈电控制的多波束天线，特别是宽带、高功率、需要快速控制天线方向性增益的应用场合，比如军用民用的各类卫星通信的动中通系统、军用的无人机、民用高速高铁的地面移动设备等，射频放大器件从原理上说，基本的馈电技术只能采用如图5的串联馈电和如图6的并联馈电。

其实单独的串联馈电在实际运用中非常少，如图5通过电子开并14控制射频信号进入的方式，通常大电源12或分路的供电链路等其它的馈电的方式使第一功放10和第二功放11处于带电的“休息”状态，不可能第一功放10和第二功放11都处于不带电的状态，因为模拟器件如果完全由不带电的状态进入到正常工作时间太长，包括功放和后面提及的机械开关13，如图7过渡期间都将导致系统难以进入实用状态，串联馈电形式简单，但电源并关而导致的时延较大，因而不适合高速宽带应用情况。

如图6通过电子开并21控制射频信号进入的方式，第一功放22由大电源23供电，第二功放24由大电源25供电，第一功放22或第二功放24其中之一处于正常工作状态、其二处于备用待命的等候工作状态。如图8显然这种方可减少相位误差、减少进入正常工作状态的时间，但是，负责每个功放供电的大电源，体积和直接成本、间接成本，大电源和功放在备份待命状态一直需要供电，浪费电也不经济环保。并联馈电实质是一直供电来减少切换过程之中的过渡时间，依据功放模拟器件的特性和惯性，间接实现了部分的软切换功能，因为大电源一直在给功放供电，虽然输入射频信号已消失，但是因为功放还有电、输出信号的消失还有一个惯性的过程，不象串联供电直接掉电，功放的输出信号自然立马消失，以此来减少时延。并联馈电可解决时延问题因而可以获得较大带宽，但结构复杂、实现困难，体积较大，经济性差。

实用新型内容

针对上述技术中存在的不足之处，本实用新型提供一种基于高速矩阵开关馈电的控制装置，通过次供电的小电源和超级电容的组合代替大电源，从而减小了系统的体积和重量，进一步产生良好的技术实用性和经济适用性，通过软切换预唤醒的方式来确保多功放及天线阵列无缝切换，确保功放交替工作时，天线切换和发射不丢失数。

为实现上述目的，本实用新型提供一种基于高速矩阵开关馈电的控制装置，包括作为次供电的小电源及超级电容、作为主供电的大电源、第一功放和第二功放，所述第一功放的输入端分别与控制开关和开关控制电路的输出端电连接，所述第二功放的输入端分别与控制开关和开关控制电路的输出端电连接，所述开关控制电路的输入端与大电源电连接，且所述开关控制电路的输入端分别与小电源和超级电容电连接。

其中，所述控制开关上设有射频输入端，所述射频输入端接收射频信号，所述开关控制器电路上设有控制输入端，所述控制输入端接收控制信号。

其中，所述小电源与超级电容电连接，所述第一功放或第二功放处于休眠状态时，所述小电源为超级电容充电，且超级电容为第一功放或第二功放馈电。

其中，所述控制开关可以是电子开关或机械开关。

其中，所述大电源的主输入为28V8A，主输出为16V7A；所述小电源的主输入为28V3A，主输出为16V3A，所述超级电容额定放电容量25F，额定电压16V，最大浪涌电压18V，额定工作电流25A，最大尖峰电流50A，循环寿命50万次。

本实用新型的有益效果是：与现有技术相比，本实用新型提供的基于高速矩阵开关馈电的控制装置，作为主供电的大电源负责正常工作或即将导入正在工作的第一功放或第二功放的供电，作为次供电的小电源及超级电容负责过渡状态或休眠状态的第一功放或第二功放的供电，有效的节省了电能的消耗，小电源和超级电容的组合，代替了大电源，从而降低了系统的直接成本、间接成本，减小了系统的体积及重量，第一功放或第二功放进入休眠状态，小电源和超级电容一起给第二功放馈电，即提前让第二功放由休眠状态进入过渡状态，这样可以使功放之间过渡平稳、确保切换过程中不丢失数据，第一功放或第二功放在切换的过渡状态中，开关控制电路控制由小电源和超级电容共同给由过渡状态向休眠状态转换的第一功放或第二功放供电，开关控制电路控制由大电源给过渡状态向工作状态转换的第一功放或第二功放供电，这样可以进一步确保切换过程中不丢失数据。

附图说明

图1为本实用新型的基于高速矩阵开关馈电的控制装置的工作方框图；

图2为第一功放或第二功放由过渡状态向休眠状态转换时的馈电工作方框图；

图3为第一功放或第二功放休眠状态时的馈电工作方框图；

图4预工作第一功放或第二功放的提前唤醒坐标图；

图5为现有技术中串联馈电工作方框图；

图6为现有技术中并联馈电工作方框图；

图7为图5的串联馈电坐标图；

图8为图6的并联馈电坐标图。

主要元件符号说明如下：

1、小电源2、大电源

3、超级电容4、第一功放

5、第二功放6、控制开关

7、开关控制电路。

具体实施方式

为了更清楚地表述本实用新型，下面结合附图对本实用新型作进一步地描述。

请参阅图1，本实用新型的基于高速矩阵开关馈电的控制装置，包括作为次供电的小电源1及超级电容3、作为主供电的大电源2、第一功放4和第二功放5，第一功放4的输入端分别与控制开关6和开关控制电路7的输出端电连接，第二功放5的输入端分别与控制开关6和开关控制电路7的输出端电连接，开关控制电路7的输入端与大电源2电连接，且开关控制电路7的输入端分别与小电源1和超级电容3电连接。

相较于现有技术的情况，本实用新型提供的基于高速矩阵开关馈电的控制装置，作为主供电的大电源2负责正常工作或即将导入正在工作的第一功放4或第二功放5的供电，作为次供电的小电源1及超级电容3负责过渡状态或休眠状态的第一功放4或第二功放5的供电，有效的节省了电能的消耗，小电源1和超级电容3的组合，代替了大电源，从而降低了系统的直接成本、间接成本，减小了系统的体积及重量。

在本实施例中，控制开关6上设有射频输入端，射频输入端接收射频信号，开关控制器电路7上设有控制输入端，控制输入端接收控制信号。

在本实施例中，小电源1与超级电容3电连接。如图3在功放处于休眠状态时，由超级电容3进行供电，如果超级电容3的电量过低，则由小电源1给超级电容3充电，超级电容3又名电化学电容器，是一种介于传统电容器与电池之间、具有特殊性能的电源，主要依靠双电层和氧化还原假电容电荷存储电能。

在本实施例中，控制开关6可以是电子开关或机械开关，当然本实用新型并不限于控制开关6为电子开关或机械开关，也可以是自型设计的开关电路，如果本实用新型的控制开关6发生改变，那么也可以理解为对本实用新型的简单变形或者变换，落入本实用新型的保护范围。

在本实施例中，大电源2的主输入为28V8A，主输出为16V7A；小电源1的主输入为28V3A，主输出为16V3A，超级电容额定放电容量25F，额定电压16V，最大浪涌电压18V，额定工作电流25A，最大尖峰电流50A，循环寿命50万次。大电源2主要给20W级的第一功放4或第二功放5供电，小电源1用于20W级的第一功放4或第二功放5在过渡和静态状态备用，超级电容3用于20W级的第一功放4或第二功放5在过渡或休眠状态下的馈电。

本实用新型的优势在于：通过开关控制电路和供电模块让需要交替工作的功放模块在切换过程中获得最佳效率比，既有效、又高效，通过小电源1和超级电容3的组合，代替大电源，以降低了系统的直接成本、间接成本，通过降低成本、小型化，使该类动中通的多波束天线能更普通的安装各类平台之上，扩大的市场使用，如图4通过软切换预唤醒的方式来确保多功放及天线阵列无缝切换，确保功放交替工作时，天线切换和发射不丢失数据，利于赢得市场口碑，获得良好的信誉。

工作原理：请参阅图2-4，第一功放4或第二功放5进入休眠状态，开关控制电路7监测第一功放4或第二功放5休眠状态供电是否正常，一旦供电偏低，开关控制电路7发出指令打开小电源1，小电源1给超级电容3充电，第二功放5即将进入正常状态之前，开关控制电路7提前给小电源1发信号，即打开小电源1的馈电开关，小电源1和超级电容3一起给第二功放5馈电，即提前让第二功放5由休眠状态进入过渡状态，第一功放4或第二功放5在切换的过渡状态中，开关控制电路7控制由小电源1和超级电容3共同给由过渡状态向休眠状态转换的第一功放4或第二功放5供电，开关控制电路7控制由大电源2给过渡状态向工作状态转换的第一功放4或第二功放5供电。

以上公开的仅为本实用新型的几个具体实施例，但是本实用新型并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种基于高速矩阵开关馈电的控制装置，其特征在于，包括作为次供电的小电源及超级电容、作为主供电的大电源、第一功放和第二功放，所述第一功放的输入端分别与控制开关和开关控制电路的输出端电连接，所述第二功放的输入端分别与控制开关和开关控制电路的输出端电连接，所述开关控制电路的输入端与大电源电连接，且所述开关控制电路的输入端分别与小电源和超级电容电连接。

2.根据权利要求1所述的基于高速矩阵开关馈电的控制装置，其特征在于，所述控制开关上设有射频输入端，所述射频输入端接收射频信号，所述开关控制器电路上设有控制输入端，所述控制输入端接收控制信号。

3.根据权利要求1所述的基于高速矩阵开关馈电的控制装置，其特征在于，所述小电源与超级电容电连接，所述第一功放或第二功放处于休眠状态时，所述小电源为超级电容充电，且超级电容为第一功放或第二功放馈电。

4.根据权利要求1所述的基于高速矩阵开关馈电的控制装置，其特征在于，所述控制开关可以是电子开关或机械开关。

5.根据权利要求1所述的基于高速矩阵开关馈电的控制装置，其特征在于，所述大电源的主输入为28V8A，主输出为16V7A；所述小电源的主输入为28V3A，主输出为16V3A，所述超级电容额定放电容量25F，额定电压16V，最大浪涌电压18V，额定工作电流25A，最大尖峰电流50A，循环寿命50万次。