一种usb接口控制的可扩展的多路射频开关装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于射频微波测试技术领域，尤其涉及的是一种USB接口控制的可扩展的多路射频开关装置。
【背景技术】
[0002]现有的其他总线接口的16通道射频开关模块，主要由射频连接单元、继电器阵列单元、驱动逻辑单元、接口及控制单元组成。主控计算机通过相应的总线发送不同的参数控制多路射频开关通道。
[0003]传统射频连接单元主要由射频连接器和射频电缆组成，其中射频电缆一端连接至射频连接器接头，另一端焊接至印制板上继电器输入\输出对应的过孔上，这种连接方式使射频通道的指标受焊接等工艺水平以及电缆的扰动影响较大，一旦过孔的大小固定，只能选用内导体尺寸与之匹配的射频电缆进行焊接。射频线和屏蔽线过孔之间的距离都有严格的要求，如果设计的不合理，射频电缆和信号过孔之间匹配就不好，严重的时候导致整个通道的驻波比急剧上升，使通过该通路的信号发生歧变。由于要在宽度约为2cm、高度约为12cm面板上安装18个SMB射频连接器，射频连接器排列很紧密，安装和拆卸都不太方便，而且由于这种连接器本身是靠螺母固定的，多次插拔容易螺母容易松动，导致与之相连的内部电缆扰动影响整个通道的指标。
[0004]传统模块整个硬件电路单元都在同一块电路板上实现，这种方式在结构上比较紧凑，但是对于便携式仪器来说，没有体现单元化设计的理念，而且维修性也不强。
[0005]传统接口及控制单元选用特定的总线接口协议，用户如果要使用该模块只能选定与之匹配的总线机箱来控制，像LX1、VXI等总线仪器硬件电路占用的体积较大，而且通用性不强。
[0006]现有技术的实现方式缺点如下:
[0007]1、硬件指标不理想
[0008]利用射频电缆直接从印制电路板上对应信号输出端口引出信号的传统方法由于受射频电缆本身的因素以及和继电器之间连接匹配程度因素的制约，电缆受外力作用，指标稳定性差；电缆分布密集，存在串扰，导致隔离度指标不高；插入损耗受电缆长度以及电缆和射频信号过孔匹配程度的影响指标较高。
[0009]2、维护升级困难
[0010]现有的射频开关模块整个硬件都是在一块电路板上实现的，电缆紧贴继电器从顶部通过如果需要更换继电器需要先拆除电缆，然后才能更换，维修性强；如果需要升级整个硬件，需要更换整个电路板。
[0011]3、通用性较差
[0012]目前，各类射频开关模块都是基于特定的总线接口标准，在自动测试系统组建过程中缺乏统一的接口标准，各类总线接口仪器交织在一起，不便于控制，通用性较差。
[0013]4、可扩展性不强
[0014]基于其他总线接口的射频开关模块由于受到特定总线标准机箱结构空间的限制通道数量有限，如果需要扩展，只能靠增加槽位数来扩展，而且控制起来需要单个模块单独控制，不能满足多通道自动测试系统的需要。
[0015]因此，现有技术存在缺陷，需要改进。
【发明内容】
[0016]本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种USB接口控制的可扩展的多路射频开关装置。
[0017]本发明的技术方案如下:
[0018]一种USB接口控制的可扩展的多路射频开关装置，其中，包括USB接口控制单元、射频装置驱动单元、继电器阵列单元、射频输入输出单元、电源电路单元及继电器保护电路单元；所述USB接口控制单元用于USB总线协议的转化及多路开关通路的控制；所述射频装置驱动单元，用于对开关切换的所需驱动电平的设置；所述继电器阵列单元，用于继电器的级联以及信号传输；所述射频输入输出单元用于射频信号的传输；所述继电器保护电路单元，用于防止继电器断开的瞬间反电动势对继电器的损坏；所述电源电路单元用于向USB接口控制单元、射频装置驱动单元、继电器阵列单元、射频输入输出单元及继电器保护电路单元供电单元；工作时，根据不同的测试需求，通过主控计算机将相应的通道控制代码通过USB接口控制单元发送到射频装置驱动单元中，射频装置驱动单元根据发送过来的不同代码接通或者断开继电器阵列单元中的不同继电器，最终实现相应射频开关通道的控制。
[0019]所述的USB接口控制的可扩展的多路射频开关装置，其中，所述USB接口控制单元包括USB总线、USB接口电路及FPGA控制电路；所述射频装置驱动单元由多个驱动电路组成，其中每一个驱动电路的单独输出；所述继电器阵列单元由2组1x4矩阵形式构成；所述射频输入输出单元包括射频接口。
[0020]所述的USB接口控制的可扩展的多路射频开关装置，其中，所述USB接口电路，用于USB接口通信及USB协议的转化；所述FPGA控制电路，用于完成多路开关的控制及相应的地址译码。
[0021]所述的USB接口控制的可扩展的多路射频开关装置，其中，所述继电器阵列单元的工作频段为DC?6GHz，且采用欧翼贴装。
[0022]所述的USB接口控制的可扩展的多路射频开关装置，其中，所述USB接口控制单元、所述射频装置驱动单元以及所述电源电路单元设置集成在同一块印制电路板上。
[0023]所述的USB接口控制的可扩展的多路射频开关装置，其中，所述电源电路单元由电源适配器及电源转化电路组成；所述电源适配器直接由220VAC转化为+5VDC后输出给电源转化电路；所述电源转化电路用于实现电压转换后输出。
[0024]采用上述方案:
[0025]1、基于USB总线通信和控制，操作方便、通用性强。
[0026]2、提高了射频通路指标及稳定性。射频通路指标不再受电缆以及电缆与继电器匹配程度的影响，通道驻波比、插入损耗和隔离度指标都相应的提高，指标的稳定性也不再受电缆的扰动而受影响。
[0027]3、便于升级和维护。当通道数需要升级或出现有通道损坏时时，只需升级或者更换相应的射频通道单元，而不需要更换整个装置。
[0028]4、可扩展性强。当需要射频通道扩展时，只需要在装置内部增加射频通道单元或者通过多个装置级联提高扩展性。
[0029]5、由于采用模块化、便携式设计的思想，因此整个装置内部集成度高、体积较小，便于自动测试系统的集成。
【附图说明】
[0030]图1为本发明装置整体结构示意图。
[0031]图2为本发明USB接口控制单元控制单元、射频装置驱动单元以及电源电路单元。
[0032]图3为本发明实施例中继电器结构示意图。
【具体实施方式】
[0033]以下结合附图和具体实施例，对本发明进行详细说明。
[0034]实施例1
[0035]如图1所示，本发明通过对各类特定总线射频开关装置的构造进行归纳，以通用USB总线接口为基础，将整个射频开关装置划分为独立的单元:USB接口控制单元(包括USB总线、USB接口电路、FPGA控制电路)、射频装置驱动单元(包括驱动电路)、继电器阵列单元(包括若干继电器阵列组)、射频输入输出单元(包括射频接口)、电源电路单元(包括电源转化电路)及继电器保护电路单元(包括若干保护二极管电路)，其中USB接口控制单元一端通过USB电缆连接至主控计算机的USB 口上，另一端连接至射频装置驱动单元，射频驱动单元输出的驱动信号连接至继电器阵列单元，继电器阵列单元的射频信号线直接连接至射频输入输出单元，各继电器控制线连接至电源保护电路单元，电源电路单元分别连接至USB接口控制单元、射频装置驱动单元；其中通用USB接口单元是以USB通信协议为基础的通信和逻辑控制单元，它既完成USB总线协议的转化，又完成多路开关通路的控制，USB接口单元中USB接口电路一端同USB总线相连，另一端同FPGA控制电路相连；射频装置驱动单元，由隔离电路和驱动电路组成，主要实现对开关切换的所需驱动电平的设置，选用的继电器驱动电流很小，用普通的带隔离功能的集成电路就可以驱动；继电器阵列单元，由多组1X4矩阵继电器组成，主要完成继电器的级联以及信号传输；射频输入输出单元，由射频接头组成，主要完成射频信号的传输；继电器保护电路单元主要防止继电器断开的瞬间反电动势对继电器的损坏；电源电路单元，由电源适配器及电源转化电路组成，主要对各部分单元电路供电。工作流程如下:首先根据不同的测试需求，通过主控计算机把相应的通道控制代码通过USB接口控制单元发送到射频装置驱动单元中，射频装置驱动单元根据发送过来的不同代码打通或者断开继电器阵列单元中的不同继电器，最终实现相应射频开关通道的控制。整个装置的硬件结构如图1所示。
[0036]本发明按照通用USB总线控制和射频通道单元两大部分进行的单元化设计，每部分又分为各个独立的单元电路，具有很强的通用性和可扩展性，不但可以实现多路射频信号的切换，对于用户操作也很方便。
[0037]使用本发明装置进行自动测试系统的集成时，根据实际需求量配置不同的射频开关通道，然后利用通用的USB接口进行控制。本发明的目的就是提出一种USB接口控制的可扩展的多路射频开关装置，下面对各个单元做具体的说明
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