专利名称：开关矩阵电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种开关矩阵电路，具体地说，涉及一种基于射频、微波的开关矩阵电路。
背景技术：
随着高新技术的不断发展，通信系统、测控系统、雷达系统、卫星控制系统等对开关矩阵的需求越来越迫切。与此同时，为了实现系统高性能、高可靠性、小型化配备的要求， 系统对开关矩阵的要求也越来越高，不仅要在性能上满足系统的要求，而且在体积、可靠性方面的要求也非常苛刻。因此，形成通用的开关矩阵系列电路模块是非常必要的、紧迫的， 也是各系统向高性能、高可靠、小型化发展所必需的。微波开关矩阵是将多个微波开关(如单刀单掷开关、单刀双掷开关、单刀多掷开关)根据电路拓扑结构以节点的形式构成阵列，并以矩阵的方式实现电路的功能的电路模块。微波开关矩阵的主要作用是对多路微波信号的传输路径进行切换，并根据系统的需要， 在不同的时间段选择所需要的频率信号进行后续的处理，也可根据系统输入、输出的要求， 选择不同输入通道的微波信号通过开关矩阵内部的控制，输出到不同的输出通道或者特定的输出通道。
发明内容
本发明的目的是提供一种各通道间高隔离、输入匹配性好、输入驻波小的开关矩阵电路。为达到上述目的，本发明采用的技术方案是
一种开关矩阵电路，其包括至少一个具有η (η ^ 2)个输出端的分路单元、与所述的分路单元相连接的隔离匹配单元、与所述的隔离匹配单元的输出端相连接的选择开关单元；
所述的分路单元包括内置功分器，所述的内置功分器具有一个输入端、η个输出端，所述的内置功分器将由其输入端输入的微波信号分为η路微波信号并由其输出端输出；
每个所述的隔离匹配单元均包括η个隔离匹配开关电路、第一驱动电路；所述的隔离匹配开关电路的第一输入端与所述的内置功分器的输出端一一对应连接，所述的隔离匹配开关电路的第一输出端与所述的选择开关单元相连接，所述的隔离匹配开关电路的第二输出端与地之间连接有匹配电阻；所述的第一驱动电路具有η对反相输出端，第a(a=l，2，···， η)对所述的反相输出端中的一个输出端分别与第a (a=l,2,…，η)个所述的隔离匹配开关电路的第二输入端及所述的选择开关单元相连接，另一个输出端与第a (a=l,2,…，η) 个所述的隔离匹配开关电路的第三输入端相连接；所述的第一驱动电路产生反相的第一驱动信号和第二驱动信号并通过第a (a=l,2,…，η)对所述的反相输出端输出到第a (a=l, 2，…，η)个所述的隔离匹配开关电路的第二输入端及第三输入端；由所述的隔离匹配开关电路的第二输入端输入的所述的第一驱动信号控制输入至所述的隔离匹配开关电路的微波信号由所述的隔离匹配开关电路的第一输出端输出，由所述的隔离匹配开关电路的第三输入端输入的所述的第二驱动信号控制输入至所述的隔离匹配开关电路的微波信号由所述的隔离匹配开关电路的第二输出端输出；
所述的选择开关单元具有η个输出端，其包括多通道选择开关电路，所述的多通道选择开关电路包括η个通路选择模块，每个所述的通路选择模块具有一个输出端，所述的通路选择模块包括多个开关控制部分，所述的开关控制部分与与其所在的开关控制电路相连接的隔离匹配单元一一对应连接；每个所述的开关控制部分的第一输入端与与其相对应的所述的隔离匹配开关电路的第一输出端相连接，每个所述的开关控制部分的第二输入端与控制其相对应的所述的隔离匹配单元的第一输出端输出的所述的第一驱动信号相连接，输入每个所述的开关选择部分的所述的第一驱动信号控制由该所述的开关选择部分的第一输入端输入的所述的微波信号由所述的通路选择模块的输出端输出。优选的，每个所述的内置功分器将输入其的微波信号分为2路，分别为第一路信号、第二路信号；所述的第一驱动电路包括第一反相驱动电路、第一同相驱动电路；每个所述的隔离匹配单元包括2个所述的隔离匹配开关电路，分别为第一隔离匹配开关电路、第二隔离匹配开关电路；
所述的第一反相驱动电路的第一输入端和所述的第一同相驱动电路的第一输入端共同外接第一控制端，所述的第一反相驱动电路的第二输入端和所述的第一同相驱动电路的第二输入端共同外接第二控制端，所述的第一反相驱动电路的第三输入端和所述的第一同相驱动电路的第三输入端共同外接第一电压，所述的第一反相驱动电路的第四输入端和所述的第一同相驱动电路的第四输入端共同外接第二电压；所述的第一反相驱动电路的第一输出端与所述的第一同相驱动电路的第一输出端组成第一对所述的反相输出端，所述的第一反相驱动电路的第二输出端与所述的第一同相驱动电路的第二输出端组成第二对所述的反相输出端；所述的第一反相驱动电路的第一输出端与所述的第二隔离匹配开关电路的第三输入端相连接，所述的第一同相驱动电路的第一输出端与所述的第二隔离匹配开关电路的第二输入端及所述的选择开关单元相连接；所述的第一反相驱动电路的第二输出端与所述的第一隔离匹配开关电路的第三输入端相连接，所述的第一同相驱动电路的第二输出端与所述的第一隔离匹配开关电路的第二输入端及所述的选择开关单元相连接；
所述的第一控制端发出第一控制信号控制所述的第一反相驱动电路和所述的第一同相驱动电路产生反相的所述的第一驱动信号和所述的第二驱动信号并由第一组所述的反相输出端输出；所述的第二控制端发出第二控制信号控制所述的第一反相驱动电路和所述的第一同相驱动电路产生反相的所述的第一驱动信号和所述的第二驱动信号并由第二组所述的反相输出端输出。优选的，所述的选择开关单元包括多个所述的多通道选择开关电路，每个所述的多通道选择开关电路与一部分所述的隔离匹配单元相连接，每个所述的多通道选择开关电路均包括η个所述的通路选择模块并具有η个输出端；
所述的选择开关单元还包括η个多通道控制开关电路及与所述的多通道控制开关电路相对应连接的η个第二驱动电路；每个所述的多通道控制开关电路具有η个第一输入端、 η个第二输入端及一个输出端，每个所述的第二驱动电路具有η个输出端，所述的第二驱动电路的输出端与所述的多通道控制开关电路的第二输入端相一一对应连接，所述的第二驱动电路产生η路输出驱动信号；第m (m=l，2，…，η)个所述的多通道控制开关电路的第一
7输入端与每个所述的多通道选择开关电路的第m (m=l，2，…，η)个输出端一一对应连接， 每个所述的第二驱动电路的第m (m=l，2，…，η)路所述的输出驱动信号控制由第m (m=l, 2，…，η)个所述的多通道选择开关电路输入至与其相连接的所述的多通道控制开关电路的微波信号由输出端输出。优选的，所述的选择开关单元包括2个所述的多通道选择开关电路、2个所述的多通道控制开关电路，所述的多通道控制开关电路为双通道控制开关电路，每个所述的双通道控制开关电路具有2个所述的第一输入端、2个所述的第二输入端。优选的，所述的第二驱动电路为第二同相驱动电路，所述的第二同相驱动电路产生2路所述的输出驱动信号，分别为第一输出驱动信号、第二输出驱动信号；每个所述的第二同相驱动电路的第一输入端外接第一控制电压，每个所述的第二同相驱动电路的第二输入端外接第二控制电压，每个所述的第二同相驱动电路的第三输入端共同外接所述的第一电压，每个所述的第二同相驱动电路的第四输入端共同外接所述的第二电压；所述的第一控制电压控制所述的第二同相驱动电路产生所述的第一输出驱动信号，所述的第二控制电压控制所述的第二同相驱动电路产生所述的第二输出驱动信号；所述的第一输出驱动信号控制由所述的双通道控制开关电路的第一个第一输入端输入的微波信号由其输出端输出， 所述的第二输出驱动信号控制由所述的双通道控制开关电路的第二个第一输入端输入的微波信号由其输出端输出。优选的，所述的隔离匹配开关电路包括单刀双掷开关模块，其具有3个输入引脚及2个输出引脚；第一个所述的输入引脚为所述的隔离匹配开关电路的第一输入端；第二个所述的输入引脚与第一滤波电容相连接，所述的第一滤波电容的另一端接地，所述的第二输入引脚与所述的第一滤波电容的共同端串接相并联的第一加速电容和第一限流电阻的一个共同端，所述的第一加速电容和所述的第一限流电阻的另一共同端为所述的隔离匹配开关电路的第二输入端；第三个所述的输入引脚与第二滤波电容相连接，所述的第二滤波电容的另一端接地，所述的第三输入引脚与所述的第二滤波电容的共同端串接相并联的第二加速电容和第二限流电阻的一个共同端，所述的第二加速电容和所述的第二限流电阻的另一共同端为所述的隔离匹配开关电路的第三输入端；第一个所述的输出引脚为所述的隔离匹配开关电路的第一输出端；第二个所述的输出引脚为所述的隔离匹配开关电路的第二输出端。优选的，所述的通路选择模块包括第一开关模块，所述的第一开关模块具有多组开关控制输入引脚及一个输出引脚，每组所述的开关控制输入引脚与每个所述的开关控制部分相对应；每组所述的开关控制输入引脚包括2个输入引脚，每组所述的开关控制输入引脚的第一个所述的输入引脚为所述的开关控制部分的第一输入端，每个所述的开关控制部分还包括与所述的开关控制输入引脚的第二个所述的输入引脚相连接的第三滤波电容、 与第二个所述的输入引脚与所述的第三滤波电容的共同端串接的相并联的第三加速电容和第三限流电阻；所述的第三滤波电容的另一端接地，所述的第三加速电容和所述的第三限流电阻的另一共同端为所述的开关控制部分的第二输入端；所述的第一开关模块的输出引脚为所述的多通道选择开关电路的一个输出端。优选的，所述的第一同相驱动电路包括同相驱动控制器，所述的同相驱动控制器具有4个输入引脚、2个输出引脚及2个接地引脚；第一个所述的输入引脚与第一分压电阻网络的一端相连接，所述的第一分压电阻网络的另一端为所述的第一同相驱动电路的第一输入端，所述的第一分压电阻网络包括与所述的第一个输入引脚相串接的第一分压电阻、 连接在所述的第一分压电阻和所述的第一个输入引脚的共同端与地之间的第二分压电阻； 第二个所述的输入引脚与第二分压电阻网络的一端相连接，所述的第二分压电阻网络的另一端为所述的第一同相驱动电路的第二输入端，所述的第二分压电阻网络包括与所述的第二个输入引脚相串接的第三分压电阻、连接在所述的第三分压电阻和所述的第二个输入引脚的共同端与地之间的第四分压电阻；第三个所述的输入引脚为所述的第一同相驱动电路的第三输入端，所述的第三个输入引脚与地之间连接有第一滤波电容网络，所述的第一滤波电容网络包括并接的第四滤波电容和第五滤波电容；第四个所述的输入引脚为所述的第一同相驱动电路的第四输入端，所述的第四个输入引脚与地之间连接有第二滤波电容网络，所述的第二滤波电容网络包括并接的第六滤波电容和第七滤波电容；第一个所述的输出引脚为所述的第一同相驱动电路的第一输出端；第二个所述的输出引脚为所述的第一同相驱动电路的第二输出端。优选的，所述的第一反相驱动电路包括反相驱动控制器，所述的反相驱动控制器具有4个输入引脚、2个输出引脚及2个接地引脚；第一个所述的输入引脚与第三分压电阻网络的一端相连接，所述的第三分压电阻网络的另一端为所述的第一反相驱动电路的第一输入端，所述的第三分压电阻网络包括与所述的第一个输入引脚相串接的第五分压电阻、 连接在所述的第五分压电阻和所述的第一个输入引脚的共同端与地之间的第六分压电阻； 第二个所述的输入引脚与第四分压电阻网络的一端相连接，所述的第四分压电阻网络的另一端为所述的第一反相驱动电路的第二输入端，所述的第四分压电阻网络包括与所述的第二个输入引脚相串接的第七分压电阻、连接在所述的第七分压电阻和所述的第二个输入引脚的共同端与地之间的第八分压电阻；第三个所述的输入引脚为所述的第一反相驱动电路的第三输入端，所述的第三个输入引脚与地之间连接有第三滤波电容网络，所述的第三滤波电容网络包括并接的第八滤波电容和第九滤波电容；第四个所述的输入引脚为所述的第一反相驱动电路的第四输入端，所述的第四个输入引脚与地之间连接有第四滤波电容网络，所述的第四滤波电容网络包括并接的第十滤波电容和第十一滤波电容；第一个所述的输出引脚为所述的第一反相驱动电路的第一输出端；第二个所述的输出引脚为所述的第一反相驱动电路的第二输出端。优选的，所述的双通道控制开关电路包括第二开关模块，其具有4个输入引脚及1 个输出引脚；第一个所述的输入引脚、第二个所述的输入引脚为所述的双通道控制开关电路的两个第一输入端；第三个所述的输入引脚与第十二滤波电容相连接，所述的第十二滤波电容的另一端接地，所述的第三个输入引脚与所述的第十二滤波电容的共同端串接相并联的第四加速电容和第四限流电阻的一个共同端，所述的第四加速电容和所述的第四限流电阻的另一共同端为所述的双通道控制开关电路的一个所述的第二输入端；第四个所述的输入引脚与第十三滤波电容相连接，所述的第十三滤波电容的另一端接地，所述的第四个输入引脚与所述的第十三滤波电容的共同端串接相并联的第五加速电容和第五限流电阻的一个共同端，所述的第五加速电容和所述的第五限流电阻的另一共同端为所述的双通道控制开关电路的另一个所述的第二输入端；所述的输出引脚为所述的双通道控制开关电路的输出端。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点
1、本发明采用隔离匹配单元阻断任一隔离匹配单元的第一输出端的相邻通道的微波信号从通道间耦合到该第一输出端，提高了开关矩阵电路的隔离度；
2、本发明采用匹配电阻来匹配由内置功分器输出的微波信号，从而改善输入驻波，减小输入驻波；
3、本发明功能强大，外围电路简单，使用方便，且集成度高、体积小、重量轻。
附图1为本发明的开关矩阵电路的电路框图。附图2为本发明的开关矩阵电路的内置功分器的原理图。附图3为本发明的开关矩阵电路的第一同相驱动电路的电路原理图。附图4为本发明的开关矩阵电路的第一反相驱动电路的电路原理图。附图5为本发明的开关矩阵电路的隔离匹配开关电路的电路原理图。附图6为本发明的开关矩阵电路的隔离匹配开关电路的电路原理图。附图7为本发明的开关矩阵电路的多通道选择开关电路的电路原理图。附图8为本发明的开关矩阵电路的双通道控制开关电路的电路原理图。附图9为本发明的开关矩阵电路的双通道控制开关电路的电路原理图。
具体实施例方式下面结合附图所示的实施例对本发明作进一步描述。实施例一参见附图1所示。—种开关矩阵电路，其包括10个具有2个输出端的分路单元、与分路单元的输出端相连接的隔离匹配单元、与隔离匹配单元的输出端相连接的选择开关单元。每个分路单元包括一个内置功分器Ix (x=l,2,…，10)，即10个内置功分器分别为第一内置功分器11、第二内置功分器12、第三内置功分器13、第四内置功分器14、第五内置功分器15、第六内置功分器16、第七内置功分器17、第八内置功分器18、第九内置功分器 19、第十内置功分器110。每个内置功分器Ix具有一个输入端FINx，第一输出端outxl、第二输出端outx2。10个内置功分器的输入端FINx分别外接对应的10路微波信号h，分别为第一微波信号F1、第二微波信号F2、第三微波信号F3、第四微波信号F4、第五微波信号 F5、第六微波信号F6、第七微波信号F7、第八微波信号F8、第九微波信号F9、第十微波信号 F10。参见附图2所示，以第一内置功分器11为例，第一内置功分器11的第1脚为分路单元的输入端FIN1，其外接第一微波信号Fl ；第一内置功分器11的第2脚、第3脚分别为第一内置功分器11的第一输出端outll、第二输出端outl2。该第一内置功分器11将输入的第一微波信号Fl分成两路相同的微波信号，分别为第一路信号和第二路信号，并将该第一路信号和第二路信号分别通过第一输出端outll和第二输出端outl2输出，为隔离匹配单元提供微波信号。每个隔离匹配单元均包括2个隔离匹配开关电路、第一驱动电路。2个隔离匹配开关电路分别为第一隔离匹配开关电路、第二隔离匹配开关电路。每个第一隔离匹配开关电路的第一输入端FINxl与内置功分器Ix的第一输出端outxl相连接，每个第二隔离匹配开关电路的第一输入端FINx2与内置功分器Ix的第二输出端outx2相连接。隔离匹配开关电路的第一输出端Foutxl、Foutx2与选择开关单元相连接，隔离匹配开关电路的第二输出端foutxl、foutx2与地之间连接有匹配电阻R1-R20。各匹配电阻用于匹配每个内置功分器Ix的第二输出端outx2，从而改善输入驻波。第一驱动电路包括第一反相驱动电路、第一同相驱动电路。第一反相驱动电路的第一输入端Rim和第一同相驱动电路的第一输入端RIN_1共同外接第一控制端，第一控制端提供外接TTL电平CBx ；第一反相驱动电路的第二输入端RIN2和第一同相驱动电路的第二输入端RIN_2共同外接第二控制端，第二控制端提供外接TTL电平CAx ；第一反相驱动电路的第三输入端Vim和第一同相驱动电路的第三输入端vmi共同外接-5V的第一电压； 第一反相驱动电路的第四输入端VIN2和第一同相驱动电路的第四输入端VIN2共同外接5V 的第二电压。第一反相驱动电路的第一输出端IN14与第一同相驱动电路的第一输出端IN13组成第一对反相输出端，第一反相驱动电路的第二输出端IN12与第一同相驱动电路的第二输出端INll组成第二对反相输出端。第一反相驱动电路的第一输出端IN14与第二隔离匹配开关电路的第三输入端hx4_0相连接，第一同相驱动电路的第一输出端IN13与第二隔离匹配开关电路的第二输入端及选择开关单元相连接；第一反相驱动电路的第二输出端IN12与第一隔离匹配开关电路的第三输入端hx2_0相连接，第一同相驱动电路的第二输出端INll与第一隔离匹配开关电路的第二输入端及选择开关单元相连接。 隔离匹配开关电路的第二输入端INxl_l、INx3_l除了可以控制输入微波信号由其第一输出端输出以外，还可以阻断选择开关单元的相邻通道由通道间耦合到该第一输出端的微波信号。外接TTL电平CBx控制第一反相驱动电路和第一同相驱动电路产生反相的第一驱动信号和第二驱动信号并由第一对反相输出端1附4、IN13输出；外接TTL电平CAx控制第一反相驱动电路和第一同相驱动电路产生反相的第一驱动信号和第二驱动信号并由第二对反相输出端IN12、INll输出。在本实施例中，设定第一同相驱动电路产生的驱动信号为第一驱动信号，第一反相驱动电路产生的驱动信号为第二驱动信号。由第一隔离匹配开关电路的第二输入端INxl_l或第二隔离匹配开关电路的第二输入端INx3_l输入的第一驱动信号用于控制输入至各隔离匹配开关电路的微波信号由其第一输出端foutxl或Rnitx2输出；由第一隔离匹配开关电路的第三输入端INx2_0或第二隔离匹配开关电路的第三输入端INx4_0输入的第二驱动信号用于控制输入至各隔离匹配开关电路的微波信号由其第二输出端foutxl、fOUtx2输出。由于第一驱动信号和第二驱动信号始终反相，使得隔离匹配开关电路的输入控制端(即第二输入端和第三输入端)始终保持一通路、一断路，以致每个隔离匹配开关电路始终处于领着那个工作方式中的一种由第一输入端FINxl或FINx2输入的微波信号要么通过第一输出端Rmtxl或Rnitx2传输至选择开关单元，要么通过第二输出端f0Utxl或f0Utx2实现匹配和隔离。参见附图3所示，第一同相驱动电路包括同相驱动控制器8053P1，同相驱动控制器8053P1具有4个输入引脚(分别为第8脚、第4脚、第7脚、第2脚)、2个输出引脚(分别为第3脚、第6脚)及2个接地引脚(分别为第1脚、第5脚)。第一个输入引脚(即第8脚)与第一分压电阻网络的一端相连接，第一分压电阻网络的另一端为第一同相驱动电路的第一输入端RIN_1，第一分压电阻网络包括与第一个输入引脚(第8脚)相串接的第一分压电阻RP3、连接在第一分压电阻RP3和第一个输入引脚(第8脚)的共同端与地之间的第二分压电阻RP4，第一分压电阻网络对输入的控制信号进行分压，分压的目的是改善同相驱动控制器8053P1的驱动速度，从而提高开关电路的开关速度；第二个输入引脚(即第4脚)与第二分压电阻网络的一端相连接，第二分压电阻网络的另一端为第一同相驱动电路的第二输入端RIN_2，第二分压电阻网络包括与第二个输入引脚(第4脚)相串接的第三分压电阻RP1、 连接在第三分压电阻RPl和第二个输入引脚(第4脚)的共同端与地之间的第四分压电阻 RP2，第二分压电阻网络同样为了提高开关电路的开关速度；第三个输入引脚(即第7脚)为第一同相驱动电路的第三输入端VIN1，第三个输入引脚(第7脚)与地之间连接有第一滤波电容网络，第一滤波电容网络包括并接的第四滤波电容C4和第五滤波电容C3;第四个输入引脚(即第2脚)为第一同相驱动电路的第四输入端VIN2，第四个输入引脚(第2脚)与地之间连接有第二滤波电容网络，第二滤波电容网络包括并接的第六滤波电容Cl和第七滤波电容C2 ；第一个输出引脚(即第3脚)为第一同相驱动电路的第一输出端INll ；第二个输出引脚(即第6脚)为第一同相驱动电路的第二输出端IN13。参见附图4所示，第一反相驱动电路包括反相驱动控制器8053F1，反相驱动控制器8053F1具有4个输入引脚(分别为第7脚、第4脚、第8脚、第2脚)、2个输出引脚(分别为第6脚、第3脚)及2个接地引脚(分别为第1脚、第5脚)。第一个输入引脚(即第7脚) 与第三分压电阻网络的一端相连接，第三分压电阻网络的另一端为第一反相驱动电路的第一输入端RIN1，第三分压电阻网络包括与第一个输入引脚(第7脚)相串接的第五分压电阻 RP7、连接在第五分压电阻RP7和第一个输入引脚(第7脚)的共同端与地之间的第六分压电阻RP8，第三分压电阻网络用于提高开关电路的开关速度；第二个输入引脚(即第4脚)与第四分压电阻网络的一端相连接，第四分压电阻网络的另一端为第一反相驱动电路的第二输入端RIN2，第四分压电阻网络包括与第二个输入引脚(第7脚)相串接的第七分压电阻RP5、 连接在第七分压电阻RP5和第二个输入引脚(第7脚)的共同端与地之间的第八分压电阻 RP6，第四分压电阻网络用于提高开关电路的开关速度；第三个输入引脚(即第8脚)为第一反相驱动电路的第三输入端VIN1，第三个输入引脚(第8脚)与地之间连接有第三滤波电容网络，第三滤波电容网络包括并接的第八滤波电容C8和第九滤波电容C7 ；第四个输入引脚 (即第2脚)为第一反相驱动电路的第四输入端VIN2，第四个输入引脚(第2脚)与地之间连接有第四滤波电容网络，第四滤波电容网络包括并接的第十滤波电容C5和第十一滤波电容C6 ；第一个输出引脚(即第6脚)为第一反相驱动电路的第一输出端IN14 ；第二个输出引脚(即第3脚)为第一反相驱动电路的第二输出端IN12。参见附图5或附图6所示，隔离匹配开关电路包括单刀双掷开关模块附，其具有3 个输入引脚(分别为第1脚、第4脚、第5脚)及2个输出引脚(分别为第2脚、第3脚)。第一个输入引脚(即第1脚)为隔离匹配开关电路的第一输入端FINxl或FINx2 ；第二个输入引脚(即第4脚)与第一滤波电容C12相连接，第一滤波电容C12的另一端接地，第二输入引脚(第4脚)与第一滤波电容C12的共同端串接相并联的第一加速电容Cll和第一限流电阻 Rll的一个共同端，第一加速电容Cll和第一限流电阻Rll的另一共同端为隔离匹配开关电路的第二输入端INxl_l或INx3_l ；第三个输入引脚(即第5脚)与第二滤波电容C13相连接，第二滤波电容C13的另一端接地，第三输入引脚(第5脚)与第二滤波电容C13的共同端串接相并联的第二加速电容C14和第二限流电阻R12的一个共同端，第二加速电容C14和第二限流电阻R12的另一共同端为隔离匹配开关电路的第三输入端INx2_0或INx4_0 ；第一个输出引脚(即第2脚)为隔离匹配开关电路的第一输出端Rmtxl ；第二个输出引脚(即第3脚)为隔离匹配开关电路的第二输出端foutxl。选择开关单元包括2个多通道选择开关电路虹、2个多通道控制开关电路及2个第二驱动电路51、53。其中，2个多通道选择开关电路分别为第一多通道选择开关电路41、 第二多通道选择开关电路42，第一多通道选择开关电路41与第一内置功分器11至第五内置功分器15的输出经隔离匹配单元后的输出相连接，第二多通道选择开关电路42与第六内置功分器16至第十内置功分器110的输出经隔离匹配单元后的输出相连接；多通道控制开关电路分别为第一双通道控制开关电路52、第二双通道控制开关电路M。每个多通道选择开关电路虹包括2个通路选择模块，每个通路选择模块具有一个输出端，多通道选择开关电路共具有2个输出端。每个通路选择模块包括5个开关控制部分，开关控制部分与与其所在的开关控制电路相连接的隔离匹配单元一一对应连接。每个开关控制部分的第一输入端与与其相对应的隔离匹配开关电路的第一输出端相连接，每个开关控制部分的第二输入端与控制其相对应的隔离匹配单元的第一输出端输出的第一驱动信号相连接，输入每个开关选择部分的第一驱动信号控制由该开关选择部分的第一输入端输入的微波信号由通路选择模块的输出端输出。参见附图7所示，以第一多通道选择开关电路41为例，每个多通道选择开关电路包括2个通路选择模块，每个通路选择模块包括第一开关模块N3、N4,第一开关模块N3、N4 具有5组开关控制输入引脚(分别为第2脚和第3脚、第4脚和第5脚、第6脚和第7脚、第 8脚和第9脚、第10脚和第11脚)及一个输出引脚(即第1脚)，每组开关控制输入引脚与每个开关控制部分相对应；每组开关控制输入引脚包括2个输入引脚，每组开关控制输入引脚的第一个输入引脚(分别为第2脚、第4脚、第6脚、第8脚、第10脚)为开关控制部分的第一输入端FINxll、FINx22，每个开关控制部分还包括与开关控制输入引脚的第二个输入引脚(分别为第3脚、第5脚、第7脚、第9脚、第11脚)相连接的第三滤波电容、第二个输入引脚(分别为第3脚、第5脚、第7脚、第9脚、第11脚)与第三滤波电容的共同端串接的相并联的第三加速电容和第三限流电阻。第三滤波电容的另一端接地，第三加速电容和第三限流电阻的另一共同端为开关控制部分的第二输入端INxl_2、INx3_2 ；第一开关模块的输出引脚(即第1脚)为多通道选择开关电路的一个输出端。每个双通道控制开关电路具有2个第一输入端、2个第二输入端及一个输出端。双通道控制开关电路的2个第一输入端分别为FINnl和FINn2、FINn3和FINn4 ；双通道控制开关电路的2个第二输入端分别为AL和AU、BL和BU。第二驱动电路为第二同相驱动电路51、53，每个第二同相驱动电路具有2个输出端，分别为IN13和mil，第二驱动电路的输出端与多通道控制开关电路的第二输入端相一一对应连接。第二同相驱动电路的第一输入端RIN_1接第一控制电压CAL或CBL，第二同相驱动电路的第二输入端RIN_2接第二控制电压CAU或CBU，第二同相驱动电路的第三输入端VIN 1接-5V的第一电压，第二同相驱动电路的第四输入端VIN 2接5V的第二电压。第二驱动电路产生输出驱动信号，分别由其两个输出端输出。
第一双通道控制开关电路52的第一输入端FINnl、FINn2与每个多通道选择开关电路的第一输出端FoutNl、FoutN2 一一对应连接。由第二同相驱动电路51的第二输出端 IN13输出的输出驱动信号控制由第一输入端FINnl输入第一双通道控制开关电路52的微波信号由其输出端I7OUtA输出，由第二同相驱动电路52的第二输出端INll输出的输出驱动信号控制由第一输入端FINn2输入第一双通道控制开关电路52的微波信号由其输出端 RnitA输出。第二双通道控制开关电路M的第一输入端FINn3、FINn4与每个多通道选择开关电路的第二输出端R)utN3、FoutN4 一一对应连接。由第二同相驱动电路53的第二输出端 IN13输出的输出驱动信号控制由第一输入端FINn3输入第二双通道控制开关电路M的微波信号由其输出端I7OUtB输出，由第二同相驱动电路53的第二输出端INll输出的输出驱动信号控制由第一输入端FINn4输入第二双通道控制开关电路M的微波信号由其输出端 RnitB输出。参见附图8或附图9所示，以第一双通道控制开关电路52为例，双通道控制开关电路包括第二开关模块N5，其具有4个输入引脚(分别为第2脚、第3脚、第4脚、第5脚)及 1个输出引脚(第1脚)。第一个输入引脚(即第2脚)、第二个输入引脚(即第3脚)为双通道控制开关电路的两个第一输入端FINnl、FINn2 ；第三个输入引脚(即第4脚)与第十二滤波电容CAl相连接，第十二滤波电容CAl的另一端接地，第三个输入引脚(第4脚)与第十二滤波电容CAl的共同端串接相并联的第四加速电容CCAL和第四限流电阻RCAL的一个共同端，第四加速电容CCAL和第四限流电阻RCAL的另一共同端为双通道控制开关电路的一个第二输入端AL ；第四个输入引脚(即第5脚)与第十三滤波电容CA2相连接，第十三滤波电容CA2的另一端接地，第四个输入引脚(第5脚)与第十三滤波电容CA2的共同端串接相并联的第五加速电容CCAU和第五限流电阻RCAU的一个共同端，第五加速电容CCAU和第五限流电阻RCAU的另一共同端为双通道控制开关电路的另一个第二输入端AU;输出引脚(即第 1脚)为双通道控制开关电路的输出端i^outA。本发明的实施例中的开关矩阵电路具有圪《,=1_种切换工作方式。本发明的开关矩阵越各采用祸尔式_结构，并采用LTOC多层布局技术、LTOC台阶腔体技术，实现了高隔离、输入驻波小、切换方式多、小型化帮寺点，使之可以满趟变频雷达系统等对开关矩阵_的要求。上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种开关矩阵电路，其特征在于其包括至少一个具有η (η >2)个输出端的分路单元、与所述的分路单元相连接的隔离匹配单元、与所述的隔离匹配单元的输出端相连接的选择开关单元；所述的分路单元包括内置功分器，所述的内置功分器具有一个输入端、η个输出端，所述的内置功分器将由其输入端输入的微波信号分为η路微波信号并由其输出端输出；每个所述的隔离匹配单元均包括η个隔离匹配开关电路、第一驱动电路；所述的隔离匹配开关电路的第一输入端与所述的内置功分器的输出端一一对应连接，所述的隔离匹配开关电路的第一输出端与所述的选择开关单元相连接，所述的隔离匹配开关电路的第二输出端与地之间连接有匹配电阻；所述的第一驱动电路具有η对反相输出端，第a(a=l，2，···， η)对所述的反相输出端中的一个输出端分别与第a (a=l,2,…，η)个所述的隔离匹配开关电路的第二输入端及所述的选择开关单元相连接，另一个输出端与第a (a=l,2,…，η) 个所述的隔离匹配开关电路的第三输入端相连接；所述的第一驱动电路产生反相的第一驱动信号和第二驱动信号并通过第a (a=l,2,…，η)对所述的反相输出端输出到第a (a=l, 2，…，η)个所述的隔离匹配开关电路的第二输入端及第三输入端；由所述的隔离匹配开关电路的第二输入端输入的所述的第一驱动信号控制输入至所述的隔离匹配开关电路的微波信号由所述的隔离匹配开关电路的第一输出端输出，由所述的隔离匹配开关电路的第三输入端输入的所述的第二驱动信号控制输入至所述的隔离匹配开关电路的微波信号由所述的隔离匹配开关电路的第二输出端输出；所述的选择开关单元具有η个输出端，其包括多通道选择开关电路，所述的多通道选择开关电路包括η个通路选择模块，每个所述的通路选择模块具有一个输出端，所述的通路选择模块包括多个开关控制部分，所述的开关控制部分与与其所在的开关控制电路相连接的隔离匹配单元一一对应连接；每个所述的开关控制部分的第一输入端与与其相对应的所述的隔离匹配开关电路的第一输出端相连接，每个所述的开关控制部分的第二输入端与控制其相对应的所述的隔离匹配单元的第一输出端输出的所述的第一驱动信号相连接，输入每个所述的开关选择部分的所述的第一驱动信号控制由该所述的开关选择部分的第一输入端输入的所述的微波信号由所述的通路选择模块的输出端输出。
2.根据权利要求1所述的开关矩阵电路，其特征在于每个所述的内置功分器将输入其的微波信号分为2路，分别为第一路信号、第二路信号；所述的第一驱动电路包括第一反相驱动电路、第一同相驱动电路；每个所述的隔离匹配单元包括2个所述的隔离匹配开关电路，分别为第一隔离匹配开关电路、第二隔离匹配开关电路；所述的第一反相驱动电路的第一输入端和所述的第一同相驱动电路的第一输入端共同外接第一控制端，所述的第一反相驱动电路的第二输入端和所述的第一同相驱动电路的第二输入端共同外接第二控制端，所述的第一反相驱动电路的第三输入端和所述的第一同相驱动电路的第三输入端共同外接第一电压，所述的第一反相驱动电路的第四输入端和所述的第一同相驱动电路的第四输入端共同外接第二电压；所述的第一反相驱动电路的第一输出端与所述的第一同相驱动电路的第一输出端组成第一对所述的反相输出端，所述的第一反相驱动电路的第二输出端与所述的第一同相驱动电路的第二输出端组成第二对所述的反相输出端；所述的第一反相驱动电路的第一输出端与所述的第二隔离匹配开关电路的第三输入端相连接，所述的第一同相驱动电路的第一输出端与所述的第二隔离匹配开关电路的第二输入端及所述的选择开关单元相连接；所述的第一反相驱动电路的第二输出端与所述的第一隔离匹配开关电路的第三输入端相连接，所述的第一同相驱动电路的第二输出端与所述的第一隔离匹配开关电路的第二输入端及所述的选择开关单元相连接；所述的第一控制端发出第一控制信号控制所述的第一反相驱动电路和所述的第一同相驱动电路产生反相的所述的第一驱动信号和所述的第二驱动信号并由第一组所述的反相输出端输出；所述的第二控制端发出第二控制信号控制所述的第一反相驱动电路和所述的第一同相驱动电路产生反相的所述的第一驱动信号和所述的第二驱动信号并由第二组所述的反相输出端输出。
3.根据权利要求1所述的开关矩阵电路，其特征在于所述的选择开关单元包括多个所述的多通道选择开关电路，每个所述的多通道选择开关电路与一部分所述的隔离匹配单元相连接，每个所述的多通道选择开关电路均包括η个所述的通路选择模块并具有η个输出端；所述的选择开关单元还包括η个多通道控制开关电路及与所述的多通道控制开关电路相对应连接的η个第二驱动电路；每个所述的多通道控制开关电路具有η个第一输入端、 η个第二输入端及一个输出端，每个所述的第二驱动电路具有η个输出端，所述的第二驱动电路的输出端与所述的多通道控制开关电路的第二输入端相一一对应连接，所述的第二驱动电路产生η路输出驱动信号；第m (m=l，2，…，η)个所述的多通道控制开关电路的第一输入端与每个所述的多通道选择开关电路的第m (m=l，2，…，η)个输出端一一对应连接， 每个所述的第二驱动电路的第m (m=l，2，…，η)路所述的输出驱动信号控制由第m (m=l, 2，…，η)个所述的多通道选择开关电路输入至与其相连接的所述的多通道控制开关电路的微波信号由输出端输出。
4.根据权利要求3所述的开关矩阵电路，其特征在于所述的选择开关单元包括2个所述的多通道选择开关电路、2个所述的多通道控制开关电路，所述的多通道控制开关电路为双通道控制开关电路，每个所述的双通道控制开关电路具有2个所述的第一输入端、2个所述的第二输入端。
5.根据权利要求4所述的开关矩阵电路，其特征在于所述的第二驱动电路为第二同相驱动电路，所述的第二同相驱动电路产生2路所述的输出驱动信号，分别为第一输出驱动信号、第二输出驱动信号；每个所述的第二同相驱动电路的第一输入端外接第一控制电压，每个所述的第二同相驱动电路的第二输入端外接第二控制电压，每个所述的第二同相驱动电路的第三输入端共同外接所述的第一电压，每个所述的第二同相驱动电路的第四输入端共同外接所述的第二电压；所述的第一控制电压控制所述的第二同相驱动电路产生所述的第一输出驱动信号，所述的第二控制电压控制所述的第二同相驱动电路产生所述的第二输出驱动信号；所述的第一输出驱动信号控制由所述的双通道控制开关电路的第一个第一输入端输入的微波信号由其输出端输出，所述的第二输出驱动信号控制由所述的双通道控制开关电路的第二个第一输入端输入的微波信号由其输出端输出。
6.根据权利要求1所述的开关矩阵电路，其特征在于所述的隔离匹配开关电路包括单刀双掷开关模块，其具有3个输入引脚及2个输出引脚；第一个所述的输入引脚为所述的隔离匹配开关电路的第一输入端；第二个所述的输入引脚与第一滤波电容相连接，所述的第一滤波电容的另一端接地，所述的第二输入引脚与所述的第一滤波电容的共同端串接相并联的第一加速电容和第一限流电阻的一个共同端，所述的第一加速电容和所述的第一限流电阻的另一共同端为所述的隔离匹配开关电路的第二输入端；第三个所述的输入引脚与第二滤波电容相连接，所述的第二滤波电容的另一端接地，所述的第三输入引脚与所述的第二滤波电容的共同端串接相并联的第二加速电容和第二限流电阻的一个共同端，所述的第二加速电容和所述的第二限流电阻的另一共同端为所述的隔离匹配开关电路的第三输入端；第一个所述的输出引脚为所述的隔离匹配开关电路的第一输出端；第二个所述的输出引脚为所述的隔离匹配开关电路的第二输出端。
7.根据权利要求1所述的开关矩阵电路，其特征在于所述的通路选择模块包括第一开关模块，所述的第一开关模块具有多组开关控制输入引脚及一个输出引脚，每组所述的开关控制输入引脚与每个所述的开关控制部分相对应；每组所述的开关控制输入引脚包括 2个输入引脚，每组所述的开关控制输入引脚的第一个所述的输入引脚为所述的开关控制部分的第一输入端，每个所述的开关控制部分还包括与所述的开关控制输入引脚的第二个所述的输入引脚相连接的第三滤波电容、与第二个所述的输入引脚与所述的第三滤波电容的共同端串接的相并联的第三加速电容和第三限流电阻；所述的第三滤波电容的另一端接地，所述的第三加速电容和所述的第三限流电阻的另一共同端为所述的开关控制部分的第二输入端；所述的第一开关模块的输出引脚为所述的多通道选择开关电路的一个输出端。
8.根据权利要求2所述的开关矩阵电路，其特征在于所述的第一同相驱动电路包括同相驱动控制器，所述的同相驱动控制器具有4个输入引脚、2个输出引脚及2个接地引脚； 第一个所述的输入引脚与第一分压电阻网络的一端相连接，所述的第一分压电阻网络的另一端为所述的第一同相驱动电路的第一输入端，所述的第一分压电阻网络包括与所述的第一个输入引脚相串接的第一分压电阻、连接在所述的第一分压电阻和所述的第一个输入引脚的共同端与地之间的第二分压电阻；第二个所述的输入引脚与第二分压电阻网络的一端相连接，所述的第二分压电阻网络的另一端为所述的第一同相驱动电路的第二输入端，所述的第二分压电阻网络包括与所述的第二个输入引脚相串接的第三分压电阻、连接在所述的第三分压电阻和所述的第二个输入引脚的共同端与地之间的第四分压电阻；第三个所述的输入引脚为所述的第一同相驱动电路的第三输入端，所述的第三个输入引脚与地之间连接有第一滤波电容网络，所述的第一滤波电容网络包括并接的第四滤波电容和第五滤波电容；第四个所述的输入引脚为所述的第一同相驱动电路的第四输入端，所述的第四个输入引脚与地之间连接有第二滤波电容网络，所述的第二滤波电容网络包括并接的第六滤波电容和第七滤波电容；第一个所述的输出引脚为所述的第一同相驱动电路的第一输出端；第二个所述的输出引脚为所述的第一同相驱动电路的第二输出端。
9.根据权利要求2所述的开关矩阵电路，其特征在于所述的第一反相驱动电路包括反相驱动控制器，所述的反相驱动控制器具有4个输入引脚、2个输出引脚及2个接地引脚； 第一个所述的输入引脚与第三分压电阻网络的一端相连接，所述的第三分压电阻网络的另一端为所述的第一反相驱动电路的第一输入端，所述的第三分压电阻网络包括与所述的第一个输入引脚相串接的第五分压电阻、连接在所述的第五分压电阻和所述的第一个输入引脚的共同端与地之间的第六分压电阻；第二个所述的输入引脚与第四分压电阻网络的一端相连接，所述的第四分压电阻网络的另一端为所述的第一反相驱动电路的第二输入端，所述的第四分压电阻网络包括与所述的第二个输入引脚相串接的第七分压电阻、连接在所述的第七分压电阻和所述的第二个输入引脚的共同端与地之间的第八分压电阻；第三个所述的输入引脚为所述的第一反相驱动电路的第三输入端，所述的第三个输入引脚与地之间连接有第三滤波电容网络，所述的第三滤波电容网络包括并接的第八滤波电容和第九滤波电容；第四个所述的输入引脚为所述的第一反相驱动电路的第四输入端，所述的第四个输入引脚与地之间连接有第四滤波电容网络，所述的第四滤波电容网络包括并接的第十滤波电容和第十一滤波电容；第一个所述的输出引脚为所述的第一反相驱动电路的第一输出端； 第二个所述的输出引脚为所述的第一反相驱动电路的第二输出端。
10.根据权利要求4所述的开关矩阵电路，其特征在于所述的双通道控制开关电路包括第二开关模块，其具有4个输入引脚及1个输出引脚；第一个所述的输入引脚、第二个所述的输入引脚为所述的双通道控制开关电路的两个第一输入端；第三个所述的输入引脚与第十二滤波电容相连接，所述的第十二滤波电容的另一端接地，所述的第三个输入引脚与所述的第十二滤波电容的共同端串接相并联的第四加速电容和第四限流电阻的一个共同端，所述的第四加速电容和所述的第四限流电阻的另一共同端为所述的双通道控制开关电路的一个所述的第二输入端；第四个所述的输入引脚与第十三滤波电容相连接，所述的第十三滤波电容的另一端接地，所述的第四个输入引脚与所述的第十三滤波电容的共同端串接相并联的第五加速电容和第五限流电阻的一个共同端，所述的第五加速电容和所述的第五限流电阻的另一共同端为所述的双通道控制开关电路的另一个所述的第二输入端；所述的输出引脚为所述的双通道控制开关电路的输出端。
全文摘要
本发明涉及一种开关矩阵电路，其包括至少一个具有n(n≥2)个输出端的分路单元、与分路单元相连接的隔离匹配单元、与隔离匹配单元的输出端相连接的选择开关单元；分路单元包括内置功分器，将由其输入端输入的微波信号分为n路微波信号并由其输出端输出；每个隔离匹配单元均包括n个隔离匹配开关电路、第一驱动电路；隔离匹配开关电路的第一输入端与内置功分器的输出端一一对应连接，第一驱动电路输出驱动信号控制输入隔离匹配开关电路的微波信号由其输出端输出；选择开关单元包括多通道选择开关电路，输入至多通道选择开关电路的微波信号经选择后输出。本发明的开关矩阵电路隔离度好、输入驻波小、输入匹配性好。
文档编号H03K19/177GK102427361SQ20111033690
公开日2012年4月25日 申请日期2011年10月31日 优先权日2011年10月31日
发明者汪杰, 濮嵩, 熊锦康, 王啸, 陈建国, 黄勇 申请人:中国兵器工业集团第二一四研究所苏州研发中心