一种应用于微波成像系统的DPNT矩阵开关的制作方法

本实用新型涉及微波成像领域，具体涉及一应用于微波成像系统的dpnt矩阵开关。

背景技术：

脑卒中是一种以脑部缺血或出血性损伤症状为主要临床表现，具有高发病率、高死亡率、高致残率、高复发率的“四高”疾病。它不仅危及患者的生命，严重危害患者健康，并影响其生活质量，同时也给患者及其家庭和社会带来沉重的医疗、经济和社会负担。

目前微波无创检测技术在国内基本处于空白状态，研究报道很少，国外相关机构的研发也基本处在实验室水平，可见这一市场的发展潜力巨大。作为一个正在培育的研发领域，大力研发低成本可穿戴、便携式无创脑中风检测设备，加快赶上国际研究水平，不仅能够占有市场先机，掌握具有自主知识产权的核心技术，填补国内外无创检测脑卒中疾病的空白，极大提高国内医疗器械在国际市场上的竞争力。同时通过建立医院、社区诊所、家庭的全方位微波无创脑中风检测平台，提供个性化医疗保健服务，良性推进无创脑卒中检测仪的惠民产业化发展。无创脑卒中检测仪利用1-3ghz频段的微波，重构由于脑缺血或者脑出血引起的脑组织病变图像，辅助医疗机构做出相应的治疗诊断。

微波脑卒中检测仪主要包括微波信号收发单元、小型化阵列天线单元、微波矩阵开关单元、数据采集单元、计算机控制单元、电磁场反演算法、图像处理单元等部件。其中，微波矩阵开关单元可程控选择切换信号通路，切换天线阵列，达到微波电扫描大脑得到成像数据的效果，而微波矩阵开关单元就是此系统的核心部件。目前市面上鲜有双刀32掷的频率能覆盖dc～3ghz的微波矩阵开关，并且立体紧凑型的“工”字形电路设计方案也鲜有人尝试。

常规的类似功能的矩阵开关结构是平面结构，比如设计成sp32t后再使用半刚性电缆连接或跳接，跳接性能不够好而且占用面积比较大；若要提高通道间信号隔离度就需要给每个通道增加屏蔽腔体，需要另外设计结构件。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是：常规微波矩阵开关矩为平面结构，连接性能不理想且整个结构占用空间大，若要提高通道之间的信号隔离度还需要给每个通道增加屏蔽腔体，需要另外设计结构件，整个结构非常复杂。

为解决上述技术问题。本实用新型通过下述技术方案实现：

本方案提供一种应用于微波成像系统的dpnt矩阵开关，其特征在于，包括spntpcb上主板，spntpcb下主板，spdtpcb子板；spdtpcb子板分别垂直连接在spntpcb上主板与spntpcb下主板之间，每块spdtpcb子板与上下两主板形成一个“工”字形结构；每个spdtpcb子板对应两组射频连接器，spdtpcb子板两通过射频连接器分别与spntpcb上主板和spntpcb下主板连接。

紧凑稳定的“工”字形结构，不仅简化了电路(使平面电路成为立体结构)，也利用pcb的内电层(地层)起到了屏蔽作用，从而不用考虑另外设计结构件即可达到屏蔽射频信号，减少互耦和提高通道之间信号隔离度。由射频连接器连通了spdtpcb子板与spntpcb上主板、spntpcb下主板之间的射频通路，同时射频连接器还使得spdtpcb子板与spntpcb上主板、spntpcb下主板连接更稳固。

进一步优选方案，所述spntpcb上主板具有信号选通切换组件a，spntpcb下主板具有信号选通切换组件b，spdtpcb子板具有单刀双掷开关m，所述单刀双掷开关m的一不动端与信号选通组件a连接、另一不动端与信号选通切换组件b连接，单刀双掷开关m动端连接天线单元。

进一步优选方案，所述信号选通切换组件a和信号选通组件b均包括一级开关，一级开关为单刀双掷或四掷开关或单刀n掷；信号选通切换组件a的第一级开关的不动端与单刀双掷开关m的一不动端连接，信号选通切换组件b的第一级开关的不动端与单刀双掷开关m的另一不动端连接。

进一步优选方案，所述信号选通切换组件a和信号选通切换组件b均包括1个第一级开关和n个第二级开关，n与第一级开关的掷刀数相同，信号选通切换组件a的第一级开关的不动端与其对应的第二级开关的动端相连，信号选通切换组件a的第二级开关的不动端与单刀双掷开关m的一不动端连接，信号选通切换组件b的第一级开关的不动端与其对应的第二级开关的动端相连，信号选通切换组件b的第二级开关的不动端与单刀双掷开关m的另一不动端连接；第一级开关和第二级开关均为单刀双掷或单刀四掷开关或单刀n掷开关。

进一步优选方案，所述微波成像系统的dpnt矩阵开关的spntpcb上主板(1)包括第一级开关和第二级开关，第一级开关：1个单刀四掷开关s1，第二级开关：4个单刀八掷开关a1、a2、a3、a4；所述微波成像系统的dpnt矩阵开关的spntpcb下主板包括第一级开关和第二级开关，第一级开关：1个单刀四掷开关s2，第二级开关：4个单刀八掷开关b1、b2、b3、b4；所述微波成像系统的dpnt矩阵开关的spdtpcb子板数量为32个，每个spdtpcb子板上的单刀双掷开关的动端通过射频同轴线缆连接一个天线单元。微波成像系统的dpnt矩阵开关频带可覆盖0～8ghz。

spntpcb上主板和spntpcb下主板的作用就是形成spnt的射频通路，而放置在两板之间的spdtpcb子板上的单刀双掷开关来选择信号传输，可以选择连接spntpcb上主板或是连接spntpcb下主板来传输信号，每一个spdtpcb子板和上下连接的主板就构成一条射频通路，这样在上spntpcb主板、下spntpcb主板和spdtpcb子板之间就产生了独特的微带线屏蔽腔体结构，即“工”字形或者叫梯形结构。“工”字形立体电路结构不仅可以使电路更加稳固，而且利用pcb的内电层(地层)起到了屏蔽作用，相邻的spdtpcb子板可以直接充当此通道内的屏蔽隔墙，增加通道间的信号隔离度也不用考虑另外设计结构件。

本方案所述应用于微波成像系统的dpnt矩阵开关，spntpcb上主板与spntpcb下主板采用同源设计保证了相位一致。控制芯片安装在spntpcb上主板。微波成像系统的dpnt矩阵开关的频带可覆盖0～8ghz。利用“工”字形立体电路结构，不仅解决了上下两路pcb板支撑和屏蔽的问题，也使得信号通路选择对应的控制逻辑更加清晰。“工”字形结构排列紧凑并且上下板的支撑能够使得电路结构更加稳固，不仅简化了电路(使平面电路成为立体结构)，也利用pcb的内电层(地层)起到了屏蔽作用，从而不需要考虑另外设计结构件就可以达到屏蔽射频信号的效果，减少电路的互耦和提高通道间的信号隔离度。

本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本实用新型一种应用于微波成像系统的dpnt矩阵开关，将常规平面电路设计成为立体结构，不仅简化了电路，也利用pcb的内电层(地层)起到了屏蔽作用，从而不用考虑另外设计结构件即可达到屏蔽射频信号，减少互耦并提高信号间的隔离度；

2、本实用新型一种应用于微波成像系统的dpnt矩阵开关，上下主板利用“工”字形立体连接，使得信号通路选择对应的控制逻辑更加清晰，提高了信号通路连接性能；

3、本实用新型一种应用于微波成像系统的dpnt矩阵开关，利用紧凑稳定的“工”字形结构，避免另外单独设计内部隔离腔结构，提高了空间利用率。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。

在附图中：

图1为本实用新型“工”字形结构示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-spntpcb上主板，2-spntpcb下主板，3-spdtpcb子板，4-单刀双掷开关m，5-输出端口，6-单刀八掷开关a，7-单刀八掷开关b。

图2为矩阵开关在微波成像系统中的作用示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

8-被测人脑模型，9-天线单元，10-射频同轴线缆，11-测量设备，12-单刀双掷开关m，s1-单刀双掷开关1，s2-单刀双掷开关2，a1-上主板单刀八掷开关1，a2-上主板单刀八掷开关2，a3-上主板单刀八掷开关3，a4-上主板单刀八掷开关4，b1-下主板单刀八掷开关1，b2-下主板单刀八掷开关2，b3-下主板单刀八掷开关3，b4-下主板单刀八掷开关4。

图3为“工”字形具体连接示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

13-spntpcb上主板a，14-spdtpcb子板a，15-射频连接器，16-spntpcb下主板a。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。

如图1所示，工字型结构示意图，一种应用于微波成像系统的dpnt矩阵开关，包括spntpcb上主板1，spntpcb下主板2，spdtpcb子板3；spdtpcb子板3通过排针及pcb卡槽分别垂直连接在水平放置的spntpcb上主板1和spntpcb下主板2之间，每个spdtpcb子板3与两主板形成一个“工”字形结构。spntpcb上主板1与spntpcb下主板2采用同源设计。控制芯片安装在spntpcb上主板1。

微波成像系统的dp32t矩阵开关的sp32tpcb上主板1包括第一级开关和第二级开关，第一级开关：1个单刀四掷开关s1，第二级开关：4个单刀八掷开关a1、a2、a3、a4；所述微波成像系统的dp32t矩阵开关的sp32tpcb下主板包括第一级开关和第二级开关，第一级开关：1个单刀四掷开关s2，第二级开关：4个单刀八掷开关b1、b2、b3、b4；所述微波成像系统的dp32t矩阵开关的spdtpcb子板数量为32个，每个spdtpcb子板上的单刀双掷开关的动端通过射频同轴线缆连接一个天线单元9。sp32tpcb上主板和sp32tpcb下主板的作用就是形成sp32t的射频通路，而放置在两板之间的spdtpcb子板来选择信号传输，可以选择连接sp32tpcb上主板或是连接sp32tpcb下主板进行信号传输，这样在上下两sp32tpcb主板和spdtpcb子板之间就产生了独特的微带线屏蔽腔体结构，即“工”字形或者叫梯形结构。“工”字形立体电路结构不仅可以使电路更加稳固，而且利用pcb的内电层(地层)起到了屏蔽作用，相邻的spdtpcb子板可以直接充当此通道内的屏蔽隔墙，增加通道间的信号隔离度，也不需要另外考虑设计结构件。

实施例

以微波脑卒中测试平台的搭建为例，如图2所示，微波dp32t矩阵开关用于切换射频通道，达到阵列扫描被测脑模的目的。测试仪器11的输入端通过传输线连接至单刀四掷(sp4t)微波开关s1，将输入信号分成4路，然后每路信号又通过同频段下的单刀八掷微波开关(a1、a2、a3、a4)分成32路，每条信号通路12通过射频同轴线缆10与一个天线单元9连接，各天线单元与人脑模型8之间进行信号交换。上下两主板的目的作用就是形成sp32t的射频通路。而选择信号输出则是通过垂直两母板放置在两板之间的spdt来选择是连接上板输出还是连接下板输出，这样在两母板之间就对下板产生了独特的微带线屏蔽腔体结构——“工”字形或者叫梯形结构。“工”字形立体电路结构不仅可以使电路更加稳固，而且利用pcb的内电层(地层)起到了屏蔽作用，相邻的spdtpcb子板可以直接充当此通道内的屏蔽隔墙，从而增加通道间的信号隔离度。每一个“工”字都形成了一条信号通路，利用“工”字形立体电路结构，不仅解决了上下两路pcb板支撑和屏蔽的问题，也使得信号通路选择对应的控制逻辑更加清晰。紧凑稳定的“工”字形结构，不仅简化了电路(使平面电路成为立体结构)，也利用pcb的内电层(地层)起到了屏蔽作用，从而不用考虑另外设计结构件即可达到屏蔽射频信号，减少互耦并提高射频通道间信号隔离度。

图3所示，spdtpcb子板14对应两组射频连接器15，spdtpcb子板a14通过射频连接器分别与spntpcb上主板a13和spntpcb下主板a16连接。射频连接器连通了spdtpcb子板14与spntpcb上主板a13、spntpcb下主板a16之间的射频通路，同时射频连接器还使得spdtpcb子板a14与spntpcb上主板a13、spntpcb下主板a16连接更稳固。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。