本實用新型涉及射頻開關(guān)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種多路射頻開關(guān)矩陣設(shè)備。

背景技術(shù)：

目前，射頻開關(guān)在各種射頻電路中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，射頻開關(guān)通常實現(xiàn)的功能是在多路信號中選通一路信號。而很多需要信號交換的場合，不但需要多路選通一路，還需要一路導(dǎo)通多路和多路與多路之間交換等復(fù)雜的交換功能。這就不得不引入開關(guān)矩陣的概念。

眾所周知在射頻段，由于信號的波長已經(jīng)和電路長度可比擬，導(dǎo)致射頻開關(guān)矩陣在實現(xiàn)上存在著諸多的困難。多路之間的信號輻射劇烈，導(dǎo)致射頻開關(guān)矩陣的多路隔離度差。信號傳輸損耗大，信號交換電路復(fù)雜，體積龐大。導(dǎo)致射頻開關(guān)矩陣通常都限制在3X3的規(guī)模以內(nèi)。對于更多路數(shù)和更龐大交換功能的射頻開關(guān)矩陣，在結(jié)構(gòu)上和電路上都存在著很多的難題需要攻克。

現(xiàn)有技術(shù)中射頻開關(guān)矩陣設(shè)備的所有電路均平面布置在一塊電路板上，對于這種電路布設(shè)結(jié)構(gòu)，矩陣規(guī)模小，多路信號之間的隔離度差。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是提供一種多路射頻開關(guān)矩陣設(shè)備，采用本實用新型提供的電路布置結(jié)構(gòu)，能夠在有限空間內(nèi)實現(xiàn)多路射頻信號交換功能，開關(guān)矩陣規(guī)模大，并且各路射頻信號傳輸損失小，相互隔離度高。

為了達(dá)到上述目的，本實用新型采取如下技術(shù)方案，一種多路射頻開關(guān)矩陣設(shè)備，包括長方體形的殼體，其關(guān)鍵在于：在殼體外壁上設(shè)置有N個輸入接口和M個輸出接口，輸出接口設(shè)置于殼體的前面，輸入接口設(shè)置于殼體的后面，在殼體內(nèi)正對每個輸入接口均設(shè)置有一塊電路板，在每塊電路板上均設(shè)置有一個低噪聲放大器和一個功率分配器，所有電路板均沿著殼體的一側(cè)傾斜設(shè)置，正對每個輸出接口均設(shè)置有一個多選一微波開關(guān)，在電路板與多選一微波開關(guān)之間布設(shè)有立體交叉布線網(wǎng)絡(luò)，所述立體交叉布線網(wǎng)絡(luò)用于功率分配器與多選一微波開關(guān)之間的電路連接。

為了解決常規(guī)射頻開關(guān)矩陣設(shè)備規(guī)模小，無法適應(yīng)大規(guī)模射頻信號交換應(yīng)用的問題，本實用新型設(shè)計了一種多路射頻開關(guān)矩陣設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)多路射頻信號交換功能。即整個交換矩陣有N路射頻信號輸入，M路射頻信號輸出。這M個輸出接口可以在N路射頻信號輸入中任意選擇一路作為輸出信號。也可以選擇關(guān)閉，不輸出任何一路射頻信號。整個多路射頻開關(guān)矩陣設(shè)備有N×M種工作狀態(tài)，能夠適應(yīng)絕大多數(shù)射頻信號交換應(yīng)用。

本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：采用了交叉立體式布線結(jié)構(gòu)，將整個設(shè)備內(nèi)部的空間利用率發(fā)揮到最大。開關(guān)矩陣設(shè)備由于涉及到復(fù)雜的射頻電路交換功能，內(nèi)部既需要有將一路射頻輸入信號分配給多路輸出的功率分配器，又需要在多路射頻輸入信號中選擇一路輸出的多選一微波開關(guān)。同時還要有平衡各種器件損耗的高性能低噪聲放大器。

為了平衡整個多路射頻開關(guān)矩陣設(shè)備的損耗性能，每一個輸入接口后端連接有一個低噪聲放大器，射頻輸入信號首先流經(jīng)的是低噪聲放大器。經(jīng)過低噪聲放大器放大之后，射頻輸入信號進(jìn)入到功率分配器，每一個功率分配器均設(shè)置有一個輸入端和M個輸出端。由于整個射頻開關(guān)矩陣有M個輸出接口，考慮到實際應(yīng)用中不排除M路射頻輸出全部選中同一路射頻信號的情況。所以，每一路低噪聲放大器后都需要接一個功率分配器。將N路輸入信號分配為N×M路輸出信號。N×M路信號經(jīng)過一個復(fù)雜的立體交叉布線網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)入到M個多選一微波開關(guān)中，每個多選一微波開關(guān)設(shè)置有N個輸入端和一個輸出端，每一個多選一微波開關(guān)的N個輸入端都必定和N路射頻輸入信號相連。M個多選一射頻微波開關(guān)的輸出端分別連接到整個多路射頻開關(guān)矩陣設(shè)備的M個輸出接口上。完成整個射頻信號的交換和傳輸。

所述低噪聲放大器的輸入端連接一個輸入接口，低噪聲放大器的輸出端連接功率分配器的輸入端，所述功率分配器均設(shè)置有M個輸出端，功率分配器的M個輸出端沿著電路板的斜面由高到低平行布置；所述多選一微波開關(guān)設(shè)置有N個輸入端和一個輸出端，多選一微波開關(guān)的一個輸出端連接一個輸出接口；

所述立體交叉布線網(wǎng)絡(luò)共設(shè)置M層，立體交叉布線網(wǎng)絡(luò)的層高與功率分配器的M個輸出端的垂直間隔距離相等，每一層共設(shè)有N根連接線，第一層的N根連接線的一端分別連接到N個功率分配器的第一輸出端，第一層的N根連接線的另一端分別連接第一個多選一微波開關(guān)的N個輸入端；第二層的N根連接線的一端分別連接到N個功率分配器的第二輸出端，第二層的N根連接線的另一端分別連接第二個多選一微波開關(guān)的N個輸入端；

立體交叉布線網(wǎng)絡(luò)第三層至第M層的連接線布設(shè)方式與第一層和第二層相同。

本實用新型巧妙的利用了立體交互式布線方案，使得N×M路射頻信號在狹小的殼體中有條不紊進(jìn)行布線和傳輸，互相的干擾程度降到最低。為了保證每路射頻信號之間的隔離度，在鏈路上的恰當(dāng)位置設(shè)計了射頻信號隔離器，使得整個多路射頻開關(guān)矩陣設(shè)備的隔離度均超過了傳統(tǒng)的射頻交換矩陣設(shè)備。同時，由于設(shè)計方案合理，調(diào)試簡單，易于實現(xiàn)工程化生產(chǎn)。

所述殼體內(nèi)還設(shè)置有射頻信號隔離器，所述射頻信號隔離器設(shè)置有M個凹槽，M個凹槽的高度隨著立體交叉布線網(wǎng)絡(luò)的層高逐級降低，以支撐立體交叉布線網(wǎng)絡(luò)對應(yīng)層所布設(shè)的N根連接線，并將該層的N根連接線與其余層的連接線相隔離。

射頻信號隔離器用于防止射頻信號相互串?dāng)_。射頻信號隔離器設(shè)置于立體交叉布線網(wǎng)絡(luò)的下面，可以支撐立體交叉布線網(wǎng)絡(luò)每一層所布設(shè)置的N根連接線，使立體交叉布線網(wǎng)絡(luò)每一層的連接線與其余層的連接線之間間隔一定的距離，既方便布線，又能防止相鄰層連接線的信號串?dāng)_。

所述輸入接口為7個，輸出接口為12個，所述低噪聲放大器、功率分配器均為7個，功率分配器為十二路功率分配器，多選一微波開關(guān)為7選一微波開關(guān)，多選一微波開關(guān)為12個。

按上述設(shè)置整個多路射頻開關(guān)矩陣設(shè)備有7×12種工作狀態(tài)，能夠適應(yīng)絕大多數(shù)射頻信號交換應(yīng)用。

有益效果:本實用新型提供了一種多路射頻開關(guān)矩陣設(shè)備，采用本實用新型提供的電路布置結(jié)構(gòu)，能夠在有限空間內(nèi)實現(xiàn)多路射頻信號交換功能，開關(guān)矩陣規(guī)模大，并且各路射頻信號傳輸損失小，相互隔離度高。

附圖說明

圖1為本用新型的結(jié)構(gòu)圖。

圖2為立體交叉布線網(wǎng)絡(luò)第二層的電路連接圖。

圖3為本實用新型的電路模塊連接圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

如圖1-圖3所示，本實用新型提供了一種多路射頻開關(guān)矩陣設(shè)備，包括長方體形的殼體，在殼體外壁上設(shè)置有N個輸入接口1和M個輸出接口2，輸出接口2設(shè)置于殼體的前面，輸入接口1設(shè)置于殼體的后面，在殼體內(nèi)正對每個輸入接口1均設(shè)置有一塊電路板7，在每塊電路板7上均設(shè)置有一個低噪聲放大器3和一個功率分配器4，所有電路板7均沿著殼體的一側(cè)傾斜設(shè)置，正對每個輸出接口2均設(shè)置有一個多選一微波開關(guān)5，在電路板7與多選一微波開關(guān)5之間布設(shè)有立體交叉布線網(wǎng)絡(luò)6，立體交叉布線網(wǎng)絡(luò)6用于功率分配器4與多選一微波開關(guān)5之間的電路連接。

為了解決常規(guī)射頻開關(guān)矩陣設(shè)備規(guī)模小，無法適應(yīng)大規(guī)模射頻信號交換應(yīng)用的問題，本實用新型設(shè)計了一種多路射頻開關(guān)矩陣設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)多路射頻信號交換功能。即整個交換矩陣有N路射頻信號輸入，M路射頻信號輸出。這M個輸出接口2可以在N路射頻信號輸入中任意選擇一路作為輸出信號。也可以選擇關(guān)閉，不輸出任何一路射頻信號。整個多路射頻開關(guān)矩陣設(shè)備有N×M種工作狀態(tài)，能夠適應(yīng)絕大多數(shù)射頻信號交換應(yīng)用。

本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：采用了交叉立體式布線結(jié)構(gòu)，將整個設(shè)備內(nèi)部的空間利用率發(fā)揮到最大。開關(guān)矩陣設(shè)備由于涉及到復(fù)雜的射頻電路交換功能，內(nèi)部既需要有將一路射頻輸入信號分配給多路輸出的功率分配器4，又需要在多路射頻輸入信號中選擇一路輸出的多選一微波開關(guān)5。同時還要有平衡各種器件損耗的高性能低噪聲放大器3。

為了平衡整個多路射頻開關(guān)矩陣設(shè)備的損耗性能，每一個輸入接口1后端連接有一個低噪聲放大器3，射頻輸入信號首先流經(jīng)的是低噪聲放大器3。經(jīng)過低噪聲放大器3放大之后，射頻輸入信號進(jìn)入到功率分配器4，每一個功率分配器4均設(shè)置有一個輸入端和M個輸出端。由于整個射頻開關(guān)矩陣設(shè)備有M個輸出接口2，考慮到實際應(yīng)用中不排除M路射頻輸出全部選中同一路射頻信號的情況。所以，每一路低噪聲放大器3后都需要接一個功率分配器4。將N路輸入信號分配為N×M路輸出信號。N×M路信號經(jīng)過一個復(fù)雜的立體交叉布線網(wǎng)絡(luò)6，進(jìn)入到M個多選一微波開關(guān)5中，每個多選一微波開關(guān)5設(shè)置有N個輸入端和一個輸出端，每一個多選一微波開關(guān)5的N個輸入端都必定和N路射頻輸入信號相連。M個多選一射頻微波開關(guān)5的輸出端分別連接到整個多路射頻開關(guān)矩陣設(shè)備的M個輸出接口2上。完成整個射頻信號的交換和傳輸。

所述低噪聲放大器3的輸入端連接一個輸入接口1，低噪聲放大器3的輸出端連接功率分配器4的輸入端，所述功率分配器4均設(shè)置有M個輸出端，功率分配器4的M個輸出端沿著電路板7的斜面由高到低平行布置；所述多選一微波開關(guān)5設(shè)置有N個輸入端和一個輸出端，多選一微波開關(guān)5的一個輸出端連接一個輸出接口2；

所述立體交叉布線網(wǎng)絡(luò)6共設(shè)置M層，立體交叉布線網(wǎng)絡(luò)6的層高與功率分配器4的M個輸出端的垂直間隔距離相等，每一層共設(shè)有N根連接線，第一層的N根連接線的一端分別連接到N個功率分配器2的第一輸出端，第一層的N根連接線的另一端分別連接第一個多選一微波開關(guān)5的N個輸入端；第二層的N根連接線的一端分別連接到N個功率分配器2的第二輸出端，第二層的N根連接線的另一端分別連接第二個多選一微波開關(guān)5的N個輸入端；

立體交叉布線網(wǎng)絡(luò)6第三層至第M層的連接線布設(shè)方式與第一層和第二層相同。

所述殼體內(nèi)還設(shè)置有射頻信號隔離器8，所述射頻信號隔離器8設(shè)置有M個凹槽81，M個凹槽的高度隨著立體交叉布線網(wǎng)絡(luò)6的層高逐級降低，以支撐立體交叉布線網(wǎng)絡(luò)6對應(yīng)層所布設(shè)的N根連接線，并將該層的N根連接線與其余層的連接線相隔離。

本實用新型巧妙的利用了立體交互式布線方案，使得N×M路射頻信號在狹小的殼體中有條不紊進(jìn)行布線和傳輸，互相的干擾程度降到最低。為了保證每路射頻信號之間的隔離度，在鏈路上的恰當(dāng)位置設(shè)計了射頻信號隔離器8，使得整個多路射頻開關(guān)矩陣設(shè)備的隔離度均超過了傳統(tǒng)的射頻交換矩陣設(shè)備。同時，由于設(shè)計方案合理，調(diào)試簡單，易于實現(xiàn)工程化生產(chǎn)。

具體地，為了滿足常規(guī)使用要求，所述輸入接口1為7個，輸出接口2為12個，所述低噪聲放大器3、功率分配器4均為7個，功率分配器4為十二路功率分配器，多選一微波開關(guān)5為七選一微波開關(guān)，多選一微波開關(guān)5為12個。所述射頻信號隔離器8設(shè)置有12個凹槽81，12個凹槽81的高度隨著立體交叉布線網(wǎng)絡(luò)6的層高逐級降低，以支撐立體交叉布線網(wǎng)絡(luò)6對應(yīng)層所布設(shè)的7根連接線，并將該層的7根連接線與其余層的連接線相隔離。

參見圖1-圖3。信號首先從輸入接口1輸入，一共有7路射頻輸入信號。它們各自經(jīng)過一個低噪聲放大器3、一個十二路功率分配器之后，衍生成為84路射頻交換信號。這84路射頻交換信號組件成一個射頻交換網(wǎng)絡(luò)。采用如圖1-圖2所示的立體交叉布線網(wǎng)絡(luò)6，在整個設(shè)備內(nèi)部通過高度差和錯層設(shè)計的方式將整個立體交叉布線網(wǎng)絡(luò)6進(jìn)行緊湊且合理的布線，其中為了保障各路之間的隔離度還分別設(shè)計了射頻隔離器8位于各個支路上。經(jīng)過了立體交叉布線網(wǎng)絡(luò)6的信號梳理，這84路射頻交換信號每7路為一組，流入到12個七選一微波開關(guān)中。并保障每一個七選一微波開關(guān)均和7路射頻輸入信號相連。最終產(chǎn)生的12路射頻輸出信號，都可以通過程序控制在7路射頻輸入信號中任選其中一路射頻輸入信號作為最終的輸出。

如圖1所示，立體交叉布線網(wǎng)絡(luò)6的第一層的7根連接線的第一端分別連接到7個十二路功率分配器的第一輸出端，7根連接線的第二端分別連接到第一個七選一微波開關(guān)的7個輸入端。

如圖2所示，立體交叉布線網(wǎng)絡(luò)6的第二層的7根連接線的第一端分別連接到7個十二路功率分配器的第二輸出端，7根連接線的第二端分別連接到第二個七選一微波開關(guān)的7個輸入端。

由于第三層到第十二層與第一層和第二層的連接線布線方式相同，因此第三層到第十二層的立體交叉布線網(wǎng)絡(luò)6的連接線圖略。

綜上所述，本實用新型提供了一種多路射頻開關(guān)矩陣設(shè)備，采用本實用新型提供的電路布置結(jié)構(gòu)，能夠在有限空間內(nèi)實現(xiàn)多路射頻信號交換功能，開關(guān)矩陣規(guī)模大，并且各路射頻信號傳輸損失小，相互隔離度高。