[发明专利]开关矩阵的实现方法、开关矩阵、模块及波束合成网络

说明书

本发明公开了一种大规模毫米波开关矩阵实现方法及开关矩阵，所述方法包括步骤：S0，令M＝m₁*m₂..*m_i，N＝n₁*n₂..*n_j，其中m和n分别为一组大于1小于等于L的整数；S1，将M*N的开关矩阵网络分解为m₁*n₁个的小矩阵；S2，检测小矩阵是否能够完成L层电路的信号切换需求，如果能则分解结束；如果不能则根据上述分解关系继续对小矩阵进行分解后继续检测，直至完成对整个M*N开关矩阵电路的实现，本发明有效降低微波或毫米波信号交叉对高频段多层电路层数的需求，降低设计难度，并且大大降低电路的体积和重量等。

技术领域

本发明涉及电子领域，更为具体的，涉及开关矩阵的实现方法、开关矩阵、模块及波束合成网络。

背景技术

在通信、雷达、电子战领域，随着技术的快速发展，系统功能越来越复杂，前端接收通道路数越来越多。但从系统的体积、成本等因素考虑，除数字波束形成系统(DBF)外，一般系统中后端处理通道的数量总是远小于前端接收通道数量。所以中间必须有波束形成网络进行通道合成或者开关矩阵进行通道选择。为了实现波束合成的功能，或者实现全部可能情况组合的切换(全路由)，需要M*N个微波通道。

从图1可以看出，为了实现M个接收前端通道到N个后端处理通道，需要有多层交叉电路。现有解决方法一般是如下3种：

1.在中频而非射频上应用大规模开关矩阵。由于频率比较低，信号可以在多层PCB之间来回穿行，而不会带来严重的插损或隔离问题，此时可以通过普通的多层PCB电路多层布线来实现多路交叉。

2.当系统功能要求不能在中频上进行信号通道切换，而必须在高频率的微波通道或者毫米波通道实现波束合成或信号切换时，现有的方法一般是通过电缆或硬连接的方法实现交叉互联。电缆连接的方法需要M*N根电缆，随着矩阵规模的增大，重量和装配难度都会急剧增加。硬连接的方法同样随着路数增多，重量会大大增加，同时当路数变多时硬连接的应力也会导致工艺装配上的困难。

3.通过微波多层电路的方法实现交叉互联。受工艺的限制，微波多层电路同样不能有很多的层数来实现多层微波或毫米波的传输。一般来说，该层数小于等于4层。因此直接用微波多层电路来实现波束形成网络或开关矩阵时，要求M或者N其中之一小于等于4。当M和N都大于4时，无法直接用微波多层电路直接实现所需要的电路。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种大规模毫米波开关矩阵实现方法及开关矩阵，有效降低微波或毫米波信号交叉对高频段多层电路层数的需求，降低设计难度，并且大大降低电路的体积和重量等。

本发明的目的是通过以下方案实现的：

一种开关矩阵的实现方法，对需求为M*N的开关矩阵网络，记其最大交叉层数为L；包括一个分解的步骤，在所述分解的步骤中，包括如下子步骤：

S0，令M＝m₁*m₂..*m_i，N＝n₁*n₂..*n_j，其中m_i和n_j分别为一组大于1小于等于L的整数；

S1，将M*N的开关矩阵网络分解为m₁*n₁个的小矩阵；

S2，检测小矩阵是否能够完成L层电路的信号切换需求，如果能则分解结束；如果不能则根据上述分解关系继续对小矩阵进行分解后继续检测，直至完成对整个M*N开关矩阵电路的实现。

一种开关矩阵，采用如上所述方法实现。

一种多层互联的通用模块，采用如上所述方法实现。