一種自動天線交換系統的設計

【摘要】同軸開關廣泛應用于無線發射領域，如何安全、快速、自動地控制倒換成為發射機安全工作的重要一環，現自行研制的天線交換系統方便地匹配各種型號的同軸開關，并為發射機提供聯鎖保護、射頻保護，設備自帶的232接口方便地與計算機連接，可以實現手動控制切換和定時自動倒換功能，極大地提高發射機安全性和可靠性。

【關鍵詞】天線交換系統同軸開關

在很多時候，由于場地、成本等各種條件的限制，導致出現多臺設備共用一付或多付天線的情況。要解決這個問題，就需要用到天線交換系統。天線交換系統的復雜程度與參與交換的發射機和天線數量等因素有關。根據實際需要，天線交換系統可以手動操作，也可以自動控制。但無論是手動還是自動，均應該安全、可靠。本文介紹了一種全自動天線交換系統的實現方法。

一、天線交換系統的發展

老式發射機多為平衡式明線饋線輸出，因此天線交換系統一般采用閘刀式雙投開關或旋轉式多投開關。當發射機功率較大時，則采用饋筒開關。由饋筒開關組成的交換系統結構復雜、體積大、可靠性和可維修性均較差。

現代發射機大都采用同軸饋線輸出，因此一般采用同軸開關。同軸開關體積小、重量輕、切換速度快、結構簡單、可靠性高。

二、4×2自動天線交換系統的設計和工作原理

2.1工作原理

首先在終端控制軟件上設置好開關的切換時間、切換順序、切換周期等參數，然后控制器對終端控制軟件發送來的指令進行判定，通過驅動器控制功率開關，將發射天線接入對應的設備，同時未工作的設備接入負載；通過控制使天線在各臺設備間自動切換，確保設備正常工作。

2.2控制電路設計

自動天線交換系統由控制單元、驅動單元和同軸開關矩陣、終端及負載等幾部分組成。

系統的硬件電路設計主要集中在控制單元和驅動單元，電路原理圖如圖1所示。CPU采用應用廣泛的PIC16F876A單片機。驅動單元采用控制簡單，驅動能力強的電路ULN2003A。PIC16F876A單片機的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一端相連，通過改變單片機的B口和C口的電平高低，使得ULN2003A相應端口電壓改變，來實現對同軸開關的驅動?？刂茊卧涂刂平K端通過RS232串口通訊，通訊接口電路為MAX232。在選用同軸開關的時候要注意以下幾個方面：1、頻率范圍；2、標稱阻抗；3、最大負荷功率；4、駐波比；5、轉換時間；6、隔離度；7、機械壽命。因此，選用型號為1N21212T的同軸開關。

該天線交換系統工作時，部分發射機與天線相連，另外的則需要接入負載，以保證未接入天線的發射機不會處于空載狀態，從而使發射機得到保護。

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模式和手動模式下。自動模式根據設置切換時間，工作周期來自動進行切換。手動模式為手動控制，根據需要使得天線和相應設備連接。

三、天線交換系統的應用

目前，該天線交換系統應用于××工程中，接入兩套設備的四條發射通道與兩副發射天線之間。首先終端控制軟件中設置好兩套設備的工作時間和工作周期，然后系統每天24小時不間斷工作，很好的解決了人工更換天線、設備工作不正常等經常出現的問題。大大節約了人力物力，保證了數據采集的完整性和連續性。

該系統還可以適用于以下情況：發射機根據工作頻率選用天線；發射機以時間共用的方式對遠距離多點通信；備用發射機或天線取代現用發射機或天線工作。

四、結論

4×2自動天線交換系統，它操作簡單，自動化程度、可靠性高，在實際應用中得到了很好的檢驗。我們可以根據參與交換的發射機和天線的數量，設計出相應的天線交換系統，從而能在更多的工程中得到廣泛的應用。

參考文獻

[1]宋直元等.電信工程設計手冊，1991年第一版.