一種自動(dòng)天線交換系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

【摘要】同軸開關(guān)廣泛應(yīng)用于無(wú)線發(fā)射領(lǐng)域，如何安全、快速、自動(dòng)地控制倒換成為發(fā)射機(jī)安全工作的重要一環(huán)，現(xiàn)自行研制的天線交換系統(tǒng)方便地匹配各種型號(hào)的同軸開關(guān)，并為發(fā)射機(jī)提供聯(lián)鎖保護(hù)、射頻保護(hù)，設(shè)備自帶的232接口方便地與計(jì)算機(jī)連接，可以實(shí)現(xiàn)手動(dòng)控制切換和定時(shí)自動(dòng)倒換功能，極大地提高發(fā)射機(jī)安全性和可靠性。

【關(guān)鍵詞】天線交換系統(tǒng)同軸開關(guān)

在很多時(shí)候，由于場(chǎng)地、成本等各種條件的限制，導(dǎo)致出現(xiàn)多臺(tái)設(shè)備共用一付或多付天線的情況。要解決這個(gè)問(wèn)題，就需要用到天線交換系統(tǒng)。天線交換系統(tǒng)的復(fù)雜程度與參與交換的發(fā)射機(jī)和天線數(shù)量等因素有關(guān)。根據(jù)實(shí)際需要，天線交換系統(tǒng)可以手動(dòng)操作，也可以自動(dòng)控制。但無(wú)論是手動(dòng)還是自動(dòng)，均應(yīng)該安全、可靠。本文介紹了一種全自動(dòng)天線交換系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法。

一、天線交換系統(tǒng)的發(fā)展

老式發(fā)射機(jī)多為平衡式明線饋線輸出，因此天線交換系統(tǒng)一般采用閘刀式雙投開關(guān)或旋轉(zhuǎn)式多投開關(guān)。當(dāng)發(fā)射機(jī)功率較大時(shí)，則采用饋筒開關(guān)。由饋筒開關(guān)組成的交換系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積大、可靠性和可維修性均較差。

現(xiàn)代發(fā)射機(jī)大都采用同軸饋線輸出，因此一般采用同軸開關(guān)。同軸開關(guān)體積小、重量輕、切換速度快、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高。

二、4×2自動(dòng)天線交換系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和工作原理

2.1工作原理

首先在終端控制軟件上設(shè)置好開關(guān)的切換時(shí)間、切換順序、切換周期等參數(shù)，然后控制器對(duì)終端控制軟件發(fā)送來(lái)的指令進(jìn)行判定，通過(guò)驅(qū)動(dòng)器控制功率開關(guān)，將發(fā)射天線接入對(duì)應(yīng)的設(shè)備，同時(shí)未工作的設(shè)備接入負(fù)載；通過(guò)控制使天線在各臺(tái)設(shè)備間自動(dòng)切換，確保設(shè)備正常工作。

2.2控制電路設(shè)計(jì)

自動(dòng)天線交換系統(tǒng)由控制單元、驅(qū)動(dòng)單元和同軸開關(guān)矩陣、終端及負(fù)載等幾部分組成。

系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)主要集中在控制單元和驅(qū)動(dòng)單元，電路原理圖如圖1所示。CPU采用應(yīng)用廣泛的PIC16F876A單片機(jī)。驅(qū)動(dòng)單元采用控制簡(jiǎn)單，驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)的電路ULN2003A。PIC16F876A單片機(jī)的B口和C口分別連接到兩片ULN2003A的輸入端，ULN2003A的輸出口與同軸開關(guān)一端相連，通過(guò)改變單片機(jī)的B口和C口的電平高低，使得ULN2003A相應(yīng)端口電壓改變，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)同軸開關(guān)的驅(qū)動(dòng)。控制單元和控制終端通過(guò)RS232串口通訊，通訊接口電路為MAX232。在選用同軸開關(guān)的時(shí)候要注意以下幾個(gè)方面：1、頻率范圍；2、標(biāo)稱阻抗；3、最大負(fù)荷功率；4、駐波比；5、轉(zhuǎn)換時(shí)間；6、隔離度；7、機(jī)械壽命。因此，選用型號(hào)為1N21212T的同軸開關(guān)。

該天線交換系統(tǒng)工作時(shí)，部分發(fā)射機(jī)與天線相連，另外的則需要接入負(fù)載，以保證未接入天線的發(fā)射機(jī)不會(huì)處于空載狀態(tài)，從而使發(fā)射機(jī)得到保護(hù)。

2.3終端控制軟件

終端控制軟件，天線切換控制程序可以工作在自動(dòng)模式和手動(dòng)模式下。自動(dòng)模式根據(jù)設(shè)置切換時(shí)間，工作周期來(lái)自動(dòng)進(jìn)行切換。手動(dòng)模式為手動(dòng)控制，根據(jù)需要使得天線和相應(yīng)設(shè)備連接。

三、天線交換系統(tǒng)的應(yīng)用

目前，該天線交換系統(tǒng)應(yīng)用于××工程中，接入兩套設(shè)備的四條發(fā)射通道與兩副發(fā)射天線之間。首先終端控制軟件中設(shè)置好兩套設(shè)備的工作時(shí)間和工作周期，然后系統(tǒng)每天24小時(shí)不間斷工作，很好的解決了人工更換天線、設(shè)備工作不正常等經(jīng)常出現(xiàn)的問(wèn)題。大大節(jié)約了人力物力，保證了數(shù)據(jù)采集的完整性和連續(xù)性。

該系統(tǒng)還可以適用于以下情況：發(fā)射機(jī)根據(jù)工作頻率選用天線；發(fā)射機(jī)以時(shí)間共用的方式對(duì)遠(yuǎn)距離多點(diǎn)通信；備用發(fā)射機(jī)或天線取代現(xiàn)用發(fā)射機(jī)或天線工作。

四、結(jié)論

4×2自動(dòng)天線交換系統(tǒng)，它操作簡(jiǎn)單，自動(dòng)化程度、可靠性高，在實(shí)際應(yīng)用中得到了很好的檢驗(yàn)。我們可以根據(jù)參與交換的發(fā)射機(jī)和天線的數(shù)量，設(shè)計(jì)出相應(yīng)的天線交換系統(tǒng)，從而能在更多的工程中得到廣泛的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]宋直元等.電信工程設(shè)計(jì)手冊(cè)，1991年第一版.