CN214201603U

CN214201603U - 一种开关矩阵式微波信号测试装置

Info

Publication number: CN214201603U
Application number: CN202023328300.2U
Authority: CN
Inventors: 万奇龙; 李温娜
Original assignee: Hubei Sanjiang Space Xianfeng Electronic&information Co ltd
Current assignee: Hubei Sanjiang Space Xianfeng Electronic&information Co ltd
Priority date: 2020-12-30
Filing date: 2020-12-30
Publication date: 2021-09-14
Anticipated expiration: 2030-12-30

Abstract

本实用新型公开了一种开关矩阵式微波信号测试装置，该装置包括控制模块、第一射频端口模块、M个单刀N掷微波开关、M个功分器、第一单刀M掷微波开关、第二单刀M掷微波开关和第二射频端口模块，M个单刀N掷微波开关的公共端分别与M个功分器的公共端一一对应连接，M个功分器的第一支路端分别与第一单刀M掷微波开关的M个支路端一一对应连接，M个功分器的第二支路端分别与第二单刀M掷微波开关的M个支路端一一对应连接，通过控制模块控制M个单刀N掷微波开关、第一单刀M掷微波开关和二单刀M掷微波开关的选通状态，可以同时测试多个待测试射频端口的射频信号，通过合理设计开关矩阵拓扑结构，解决了多通道宽带微波信号传输、合成、分路的问题。

Description

一种开关矩阵式微波信号测试装置

技术领域

本实用新型属于微波信号测试技术领域，更具体地，涉及一种开关矩阵式微波信号测试装置。

背景技术

微波测量(microwave measurement)，是对工作于微波波段的元器件、天线、馈线、电路、整机、系统、传播媒质及链路的性能与参量的测量。微波测量与微波通信的科研、生产、施工、维修等工作密切相关，微波测量是对微波信号和微波电路有关参数的测量技术，其主要测量对象有：功率、频率或波长、波形与频谱、噪声电平、驻波、衰减和相移等。采用微波测量、自动控制和计算机等技术构成的快速、精确、多参数、多功能的综合测量系统，主要有两种结构类型：自动网络分析仪和六端口网络分析仪。

在射频微波类产品测试时，经常会需要连接多个射频测试端口，尤其是功能等同的射频测试端口，如相控阵设备的TR测试端口、多单机同时测试等。在传统的多端口测试方法中，一般会因测试资源限制，单次只连接个别或少数测试端口，测试完成后再手动更换端口连接，再才能继续测试下一端口，当测试资源较少而测试端口较多时，测试效率会较低，且在更换连接的过程中，增加了风险。当被测件处于高低温或低气压试验箱中时，往往不允许中途开箱更换测试端口，限制了试验过程中的测试覆盖性。

实用新型内容

针对现有技术的至少一个缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种开关矩阵式微波信号测试装置，其目的在于解决现有多端口射频端口同时测试时反复手动更换射频端口连接的问题。

为实现上述目的，按照本实用新型的一个方面，提供了一种开关矩阵式微波信号测试装置，该装置包括控制模块、第一射频端口模块、M个单刀N掷微波开关、M个功分器、第一单刀M掷微波开关、第二单刀M掷微波开关和第二射频端口模块，其中，

第一射频端口模块设置有与M个单刀N掷微波开关的N个支路端一一对应连接的射频端口，M个单刀N掷微波开关的公共端分别与M个功分器的公共端一一对应连接，M个功分器的第一支路端分别与第一单刀M掷微波开关的M个支路端一一对应连接，M个功分器的第二支路端分别与第二单刀M掷微波开关的M个支路端一一对应连接，第一单刀M掷微波开关的公共端和第二单刀M掷微波开关的公共端分别与第二射频端口模块的两个端口对应连接，控制模块分别连接M个单刀N掷微波开关的控制端、第一单刀M掷微波开关的控制端和第二单刀M掷微波开关的控制端，其中，M、N分别为不少于2的自然数。

作为本实用新型的进一步改进，装置还包括多个衰减器，第一射频端口模块的射频端口通过衰减器与M个单刀N掷微波开关连接。

作为本实用新型的进一步改进，衰减器为同轴衰减器，或者利用带有衰减器芯片及衰减电路的网络实现。

作为本实用新型的进一步改进，装置包括电源模块，电源模块分别与控制模块、单刀M掷微波开关、第一单刀M掷微波开关和第二单刀M掷微波开关连接，电源模块为交流转直流电源电路或者为直流转直流电源电路，电源模块具有多个电压输出。

作为本实用新型的进一步改进，单刀M掷微波开关为固态微波开关或机械微波开关。

作为本实用新型的进一步改进，单刀N掷微波开关为固态微波开关或机械微波开关。

作为本实用新型的进一步改进，控制模块包括可编程处理器、通信端口和多个I/O接口，多个I/O端口用于外部操作开关信号输入和微波开关控制信号输出，通信端口用于接收外部程控信号，通信端口的类型为串口、USB端口、网口或其它形式的程控接口中的一种或多种。

作为本实用新型的进一步改进，控制模块还包括模式切换开关、通道切换开关和指示灯。

总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

(1)本实用新型提供的一种开关矩阵式微波信号测试装置，其通过设置M个单刀N掷微波开关、M个功分器、第一单刀M掷微波开关、第二单刀M掷微波开关，以及各个端口之间的特定连接关系，通过控制模块控制M个单刀N掷微波开关、第一单刀M掷微波开关和二单刀M掷微波开关的选通状态，可以同时测试多个待测试射频端口的射频信号，通过合理设计开关矩阵拓扑结构，解决了多通道宽带微波信号传输、合成、分路的问题。

(2)本实用新型提供的一种开关矩阵式微波信号测试装置，其通过对多个微波开关、衰减器、功分器合理设计组合，固定连接，并合理设计微波开关的控制单元和面板开关、插座，使得可以通过手动和程控两种方式实现对微波开关的切换，而改变当前的被测端口，在人工操作或程控模式下可对多个被测端口同时连接进行测试，并可通过串接衰减器适应大功率信号测试，适用于相控阵设备TR通道测试、多单机同时测试等测试场景，最大可支持M*N个端口的测试。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的测试装置的实现方式之一的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的测试装置箱体的结构示意图之一；

图3是本实用新型实施例提供的测试装置箱体的结构示意图之二。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

下面结合实施例和附图对本实用新型提供的一种开关矩阵式微波信号测试装置的结构和工作原理进行详细说明。

一种开关矩阵式微波信号测试装置，该装置包括控制模块、第一射频端口模块、M个单刀N掷微波开关、M个功分器、第一单刀M掷微波开关、第二单刀M掷微波开关和第二射频端口模块，其中，第一射频端口模块设置有与M个单刀N掷微波开关的N个支路端一一对应连接的射频端口，M个单刀N掷微波开关的公共端分别与M个功分器的公共端一一对应连接，M个功分器的第一支路端分别与第一单刀M掷微波开关的M个支路端一一对应连接，M个功分器的第二支路端分别与第二单刀M掷微波开关的M个支路端一一对应连接，第一单刀M掷微波开关的公共端和第二单刀M掷微波开关的公共端分别与第二射频端口模块的两个端口对应连接，控制模块分别连接M个单刀N掷微波开关的控制端、第一单刀M掷微波开关的控制端和第二单刀M掷微波开关的控制端，通过控制模块控制M个单刀N掷微波开关、第一单刀M掷微波开关和二单刀M掷微波开关的选通状态，其中，M、N分别为不少于2的自然数，作为一个示例，可以将第二射频端口模块的射频端口与测试仪表连接，将第一射频端口模块的射频端口与被测试设备的测试端口连接，可以实现同时测试多个待测试射频端口的射频信号。

图1是本实用新型实施例提供的测试装置的实现方式之一的结构示意图。如图1所示，作为一个示例，该装置主要由箱体、单刀N掷微波开关、单刀M掷微波开关、衰减器、电源模块、功分器、控制模块、互联电缆以及安装在箱体面板上的开关、指示灯和插座组成，该测试装置具有M个单刀N掷微波开关、M个功分器、M*N个衰减器和2个单刀M掷微波开关，M、N的值均不小于2；单刀M掷微波开关具有1个控制端、1个公共端和M个支路端，单刀N掷微波开关具有1个控制端、1个公共端和N个支路端，所有微波开关的控制端均与控制模块相连；功分器具有1个公共端和2个支路端，可以为同轴功分器、功分器芯片或功分器微带电路；衰减器可以为同轴衰减器、衰减器芯片或衰减电路网络，其衰减值可调或固定；衰减值为零时衰减器可以取消；测试大功率信号时，衰减器的功率容量应与被测信号相匹配；单刀N掷微波开关公共端与一个功分器的公共端相连，每个支路端与一个衰减器的一端相连，衰减器的另一端再与一个射频测试端口插座相连；单刀M掷微波开关的公共端与一个射频测试端口插座相连，每个支路端与一个功分器的一个支路端相连；通过合理地控制逻辑，每个单刀M掷微波开关公共端可单独或同时与任意一个单刀N掷微波开关的支路端相连通，电源模块为控制模块和单刀M掷微波开关、单刀N掷微波开关提供直流电源，控制模块与电源模块直接相连，单刀M掷微波开关、单刀N掷微波开关可与电源模块直接相连，也可经过控制模块进行电压变换后间接相连，通过对多个微波开关、衰减器、功分器合理设计组合，固定连接，并合理设计微波开关的控制模块和面板开关、插座，使得可以通过手动和程控两种方式实现对微波开关的切换，而改变当前的被测端口。

优选的，电源模块可以为交流转直流电源电路，也可以为直流转直流电源电路，同时可以具有多个电压输出。

优选的，互联电缆包括高频和低频电缆，用于各功能模块、测试插座之间的连接。

优选的，单刀M掷微波开关和/或单刀N掷微波开关，可以是固态微波开关或机械微波开关，属于固态开关时，公共端每次只能也必须与某一个支路端连通；属于机械开关时，公共端可与任何一个或多个支路端连通，也可与所有支路端断开。

优选的，控制模块具有可编程处理器、通信端口和多个I/O接口，I/O端口用于外部操作开关信号输入和微波开关控制信号输出；通信端口用于接收外部程控信号，端口形式可以为串口、USB端口、网口或其它形式的程控接口。作为一个示例，控制模块为具有一个可编程FPGA芯片、RS422串口和多个TTL电平I/O接口，I/O端口用于外部操作开关信号输入和微波开关控制信号输出；RS422串口用于接收外部程控信号。

优选的，箱体包括本体、前面板和后面板，面板安装有1个电源开关、1个模式切换开关、多个通道切换开关、M*N个指示灯、1个电源输入插座、1个程控插座、(M*N+2)个射频测试端口插座。

图2和图3分别是本实用新型实施例提供的测试装置箱体的结构示意图之一和之二。如图2所示，电源开关、模式切换开关、通道切换开关、指示灯安装在前面板，电源输入插座、程控插座安装在后面板；如图3所示，射频测试端口插座既可以安装在前面板也可以安装在后面板，其中图2所示的射频端口A、B一般用于连接测试仪表，以实现少量测试资源同时测试多个端口的功能。具体地，电源开关采用单刀双掷钮子开关，用于切换外部电源的通断；模式切换开关采用单刀双掷钮子开关，用于选择微波开关的控制模式为手动或程控；通道切换开关采用圆形自复位按钮开关，通过多个控制逻辑组合的方式控制微波开关的切换状态；指示灯采用红绿双色发光二极管，与控制模块相连，用于指示前后面板射频插座的连通关系，绿色亮时代表前后面板对应的射频插座与前面板的A射频插座连通，红色亮时代表前后面板对应的射频插座与前面板的B射频插座联通，绿色、红色都亮时代表同时联通；电源插座采用三芯交流电源插座，用于外部220V交流市电输入；程控插座采用DB9(孔)插座，用于外部RS422串口程控信号输入。

优选的，设置模式切换开关，用于选择微波开关的控制模式为手动或程控，通道切换开关通过多个控制逻辑组合的方式控制微波开关的切换状态，指示灯用于指示射频测试端口的连通关系。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种开关矩阵式微波信号测试装置，其特征在于，所述装置包括控制模块、第一射频端口模块、M个单刀N掷微波开关、M个功分器、第一单刀M掷微波开关、第二单刀M掷微波开关和第二射频端口模块，其中，

所述第一射频端口模块设置有与M个单刀N掷微波开关的N个支路端一一对应连接的射频端口，所述M个单刀N掷微波开关的公共端分别与M个功分器的公共端一一对应连接，所述M个功分器的第一支路端分别与第一单刀M掷微波开关的M个支路端一一对应连接，所述M个功分器的第二支路端分别与第二单刀M掷微波开关的M个支路端一一对应连接，所述第一单刀M掷微波开关的公共端和第二单刀M掷微波开关的公共端分别与第二射频端口模块的两个端口对应连接，所述控制模块分别连接M个单刀N掷微波开关的控制端、第一单刀M掷微波开关的控制端和第二单刀M掷微波开关的控制端，其中，M、N分别为不少于2的自然数。

2.如权利要求1所述的一种开关矩阵式微波信号测试装置，其中，所述装置还包括多个衰减器，所述第一射频端口模块的射频端口通过衰减器与所述M个单刀N掷微波开关连接。

3.如权利要求2所述的一种开关矩阵式微波信号测试装置，其中，所述衰减器为同轴衰减器，或者利用带有衰减器芯片及衰减电路的网络实现。

4.如权利要求1所述的一种开关矩阵式微波信号测试装置，其中，所述装置包括电源模块，所述电源模块分别与控制模块、单刀M掷微波开关、第一单刀M掷微波开关和第二单刀M掷微波开关连接，所述电源模块为交流转直流电源电路或者为直流转直流电源电路，所述电源模块具有多个电压输出。

5.如权利要求1所述的一种开关矩阵式微波信号测试装置，其中，所述单刀M掷微波开关为固态微波开关或机械微波开关。

6.如权利要求1所述的一种开关矩阵式微波信号测试装置，其中，所述单刀N掷微波开关为固态微波开关或机械微波开关。

7.如权利要求1所述的一种开关矩阵式微波信号测试装置，其中，所述控制模块包括可编程处理器、通信端口和多个I/O接口，多个I/O端口用于外部操作开关信号输入和微波开关控制信号输出，所述通信端口用于接收外部程控信号，所述通信端口的类型为串口、USB端口、网口中的一种或多种。

8.如权利要求7所述的一种开关矩阵式微波信号测试装置，其中，所述控制模块还包括模式切换开关、通道切换开关和指示灯。