基于磁保持继电器开关射频前端的矩阵式控制电路及方法与流程

1.本发明涉及射频前端产品的控制技术领域，具体而言，涉及一种基于磁保持继电器开关射频前端的矩阵式控制电路及方法。


背景技术：

2.现有的射频前端一般内部都会集成较多的开关，主要用于内部射频通路选择和合成。通常使用的开关为电开关，其驱动电平通常为coms电平或ttl电平。在航天、星载等高可靠性应用领域，射频前端使用的开关通常为机械开关或磁保持继电器开关，其驱动方式通常是oc信号。随着射频系统功能的不断提升，射频前端的功能也越来越复杂，内部集成的开关数量少则几十个，多则几百上千个，如此规模的开关驱动，通常采用fpga(现场可编程逻辑门阵列)或cpld(复杂可编程逻辑器件)实现开关的驱动。但在航天、星载等应用场景下，fpga、cpld等复杂的处理器件由于易受宇宙射线的影响，其使用受到极大限制，部分场合为保证可靠性，甚者被禁止使用。此场景下，主要采用离散的逻辑门器件组合驱动电路，以实现射频前端的开关驱动与控制。每种驱动方式，各有优缺点总结如下：
3.以fpga、cpld等复杂处理器驱动控制，电路集成度高，体积小重量轻，可编程能力强，驱动端口的扇出能力强，具有极大应用灵活性。缺点是成本高、功耗大，在航天、星载等应用领域易受宇宙射线影响，可靠性会降低。
4.以离散的逻辑门器件组合驱动电路，逻辑关系较复杂，电路集成度低、规模大，体积和重量大，不具备可编程能力，使用灵活性差。优点是可靠性高，在航天、星载领域应用广泛。


技术实现要素：

5.本发明旨在提供一种基于磁保持继电器开关射频前端的矩阵式控制电路及方法，以解决射频前端在使用机械开关或磁保持继电器开关情况下，无法使用fpga、cpld等复杂处理器，且需要驱动的开关数量特别多，无法通过离散的io资源一一映射方式实现开关驱动的问题。
6.本发明提供的一种基于磁保持继电器开关射频前端的矩阵式控制电路，包括级联的组合逻辑电路和开关控制网络；
7.所述组合逻辑电路包括两组译码支路，用于分别将α路控制信号和β路控制信号，译码产生n路控制信号和m路控制信号；
8.所述开关控制网络为n
×
m个开关线包形成的阵列控制网络，以及与阵列控制网络连接的具有n路输出的电源开关控制电路和具有m路输出的oc信号产生电路；所述电源开关控制电路用于接收n路控制信号并向阵列控制网络输出n路线包电压；所述oc信号产生电路用于接收m路控制信号并向阵列控制网络输出m路oc信号；所述阵列控制网络中的n
×
m个开关线包用于接收n路线包电压和m路oc信号后，向磁保持继电器开关输出n
×
m路控制信号。
9.进一步，每组译码支路包括依次连接的译码器、反相器和驱动器。
10.进一步，所述译码器的输入为α路控制信号和cs片选信号，或者β路控制信号和cs片选信号。
11.其中，α与n之间的关系为：n＝2
α
。
12.其中，β与m之间的关系为：m＝2
β
。
13.其中，α、β、n、m均为正整数。
14.本发明还提供一种基于磁保持继电器开关射频前端的矩阵式控制方法，包括：
15.步骤1，组合逻辑电路分别将α路控制信号和β路控制信号，译码产生n路控制信号和m路控制信号；
16.步骤2，开关控制网络对n路控制信号和m路控制信号进行如下处理：
17.(1)电源开关控制电路接收n路控制信号并向阵列控制网络输出n路线包电压；
18.(2)oc信号产生电路接收m路控制信号并向阵列控制网络输出m路oc信号；
19.(3)阵列控制网络中的n
×
m个开关线包接收n路线包电压和m路oc信号后，向磁保持继电器开关输出n
×
m路控制信号
20.综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
21.1、本发明的矩阵式控制电路结构简单，逻辑关系清晰，易实现；
22.2、本发明输入控制资源开销少，可实现输出控制资源的指数倍增长；
23.3、本发明分时输出，功耗小；
24.4、本发明不带任何晶体或晶振，不会污染射频信号，电磁兼容性好。
附图说明
25.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
26.图1为本发明实施例的基于磁保持继电器开关射频前端的矩阵式控制电路的原理图。
27.图2为本发明实施例的组合逻辑电路的原理图。
28.图3为本发明实施例的开关控制网络的原理图。
具体实施方式
29.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
30.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
31.实施例
32.如图1所示，本实施例提出一种基于磁保持继电器开关射频前端的矩阵式控制电路，包括级联的组合逻辑电路和开关控制网络；
33.如图2所示，所述组合逻辑电路包括两组译码支路，用于分别将α路控制信号和β路控制信号，译码产生n路控制信号[c0…
c
n
‑1]和m路控制信号[r0…
r
m
‑1]；其中，每组译码支路包括依次连接的译码器、反相器和驱动器。进一步，所述译码器的输入为α路控制信号[c0…
c
n
‑1]和cs片选信号，或者β路控制信号[r0…
r
m
‑1]和cs片选信号。并且：
[0034]
α与n之间的关系为：n＝2
α
；
[0035]
β与m之间的关系为：m＝2
β
；
[0036]
α、β、n、m均为正整数。
[0037]
(2)如图3所示，所述开关控制网络为n
×
m个开关线包形成的阵列控制网络，以及与阵列控制网络连接的具有n路输出的电源开关控制电路和具有m路输出的oc信号产生电路；所述电源开关控制电路用于接收n路控制信号[c0…
c
n
‑1]并向阵列控制网络输出n路线包电压[v0…
v
n
‑1]；所述oc信号产生电路用于接收m路控制信号[r0…
r
m
‑1]并向阵列控制网络输出m路oc信号[r0…
r
m
‑1]；所述阵列控制网络中的n
×
m个开关线包用于接收n路线包电压[v0…
v
n
‑1]和m路oc信号[r0…
r
m
‑1]后，向磁保持继电器开关输出n
×
m路控制信号。该n
×
m路控制信号表示如下：
[0038][0039]
即通过在n
×
m个开关线包的正负极间加激励电压(即n路线包电压)的方式来实现磁保持继电器开关的状态切换。
[0040]
基于上述的矩阵式控制电路，本发明还实现了一种基于磁保持继电器开关射频前端的矩阵式控制方法，包括：v0r0[0041]
步骤1，组合逻辑电路分别将α路控制信号和β路控制信号，译码产生n路控制信号和m路控制信号；
[0042]
步骤2，开关控制网络对n路控制信号和m路控制信号进行如下处理：
[0043]
(1)电源开关控制电路接收n路控制信号并向阵列控制网络输出n路线包电压；
[0044]
(2)oc信号产生电路接收m路控制信号并向阵列控制网络输出m路oc信号；
[0045]
(3)阵列控制网络中的n
×
m个开关线包接收n路线包电压和m路oc信号后，向磁保持继电器开关输出n
×
m路控制信号。
[0046]
对于某一示例，在某项目产品开发研制中，采用本发明研制了射频前端控制模块，实现了9路输入信号，分时控制射频前端的95路磁保持继电器开关，且不影响射频信号质量，较好地满足了工程应用需要。由此，对于本发明实现的基于磁保持继电器开关射频前端的矩阵式控制电路及方法，通过采用组合逻辑电路级联开关控制网络，具有如下有益效果：
[0047]
1、本发明的矩阵式控制电路结构简单，逻辑关系清晰，易实现；
[0048]
2、本发明输入控制资源开销少，可实现输出控制资源的指数倍增长；
[0049]
3、本发明分时输出，功耗小；
[0050]
4、本发明不带任何晶体或晶振，不会污染射频信号，电磁兼容性好。
[0051]
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。