[发明专利]延伸式开关矩阵

说明书

技术领域

本发明涉及延伸式开关矩阵，属于有效载荷测试领域。

背景技术

随着现代空间技术的快速发展，卫星有效载荷的系统设计呈现出结构复杂性与功能多样性。特别是近年来，多波束合成、功率动态调配等技术的应用，使被测链路中包含有BFM(波束形成矩阵)、MPA(多通道混合放大矩阵)等上下行接口数量庞大的设备，这就对地面自动化测试系统的设计提出了新的要求。开关矩阵作为自动化测试系统中不可缺少的重要组成部分，主要是实现自动测试系统与被测件之间的连接与信号路径的变换，通过通道快切实现所需测量。传统的开关矩阵其形态基本可以看作一个独立仪器，其控制电路与微波开关集成在一个几U的机箱中，并通过前后面板的射频接口及射频电缆与仪器和被测件相连接。传统开关矩阵集成好后，其结构及功能将不可改变，一旦被测件的接口数量或接口关系改变，传统开关矩阵势必得重新设计、重新研制。面对如今卫星型号测试任务周期紧，型号结构多样化的特点，传统的开关矩阵已经不能满足需求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供延伸式开关矩阵，该延伸式开关矩阵大大减少了射频长电缆连接被测件的数量，提高了测试效率与精度，增强了测试系统的可靠性与安全性，具有很强的灵活性和可扩展性。

本发明的上述目的是通过如下技术方案予以实现的：

延伸式开关矩阵，包括开关端子和控制端，控制端包括多个控制板，其中一个控制板连接一组开关端子，各开关端子以分离模式悬挂于卫星待测分系统外侧，并连接卫星待测分系统和地面测试设备，控制端连接地面的控制计算机，控制计算机通过对控制端的控制实现开关端子的开关切换及路径选择，控制端与开关端子均采用模块化的结构设计，可进行拆分、组合和扩展；开关端子包括低频面和射频面，其中低频面采用针点矩阵的插头式连接结构，通过低频电缆实现开关端子与控制端的连接，射频面上设置有射频电缆接口，通过射频电缆实现开关端子与卫星待测分系统上下行接口连接，开关端子还内置磁保持微波开关。

在上述延伸式开关矩阵中，控制板包括微处理器、IO扩展模块、驱动模块、电平转换模块和以太网接口，其中微处理器接收控制计算机的控制指令，并对控制指令进行解析，将解析后的信息以电压量的形式通过IO扩展模块发送至驱动模块，同时从IO扩展模块接收经电平转换模块转换后的电压量，并经以太网返回控制计算机实现开关遥测状态的读取；IO扩展模块通过扩展MCU的输出管脚实现多路输出，同时完成信号电平的锁存以实现遥控遥测读写状态的转换；驱动模块在IO扩展模块写状态下，从微处理器接收电压量实现开关端子开关状态的位置切换；电平转换模块接收开关端子开关状态的遥测信号，对遥测信号进行转换，实现不同电平逻辑的兼容性，并在IO扩展模块读状态下，将转换后的电压量输出给微处理器。

在上述延伸式开关矩阵中，开关端子的射频面选用SMF-F。

在上述延伸式开关矩阵中，低频面采用的针点矩阵的插头式连接结构选用TKJ36A-X。

在上述延伸式开关矩阵中，采用直流脉冲电压激励线圈J1或J2对所述磁保持微波开关进行控制，线圈J1或J2产生的磁极与永磁铁的磁极相互作用，使磁保持微波开关在瞬间完成位置转换。

在上述延伸式开关矩阵中，控制板上还设置扩展接口，能够以级联的方式进行通道扩展，以支持多通道控制。

本发明与现有技术相比具有如下有益效果：

(1)本发明延伸式开关矩阵包括开关端子和控制端，控制端包括多个控制板，其中一个控制板连接一组开关端子，各开关端子以分离模式悬挂于卫星待测分系统外侧，控制端连接地面的控制计算机，在使用过程中，控制计算机通过对控制端的控制实现开关端子的开关切换及路径选择，实现具有庞大接口数量被测件的自动化测试应用，大大减少了射频长电缆连接被测件的数量，提高了测试效率与精度，增强了测试系统的可靠性与安全性；

(2)本发明延伸式开关矩阵中控制端与开关端子模块化的结构设计，可根据需要进行拆分、组合和扩展，以适应不同被测件的测试任务，地面控制端为一系列控制板的集合，不同控制端板可根据低频连接关系控制置于被测件上的一组开关端子，此结构设计可以通过对控制端子的拆分来实现同时测试几个接口较少的被测件，也可以通过对此结构的组合来完成一个接口较多的被测分系统的测试任务；除此之外，还可以方便的进行结构扩展，如通过增加相似结构的组件，就可以适应以后新型号更多接口、更高要求的测试任务，因此本发明积木式结构在移植、配置方面，具有很强的灵活性和可扩展性；