[发明专利]一种多通道信号切换设备及信号切换方法在审

专利信息
申请号: 201811442669.0 申请日: 2018-11-29
公开(公告)号: CN109581918A 公开(公告)日: 2019-04-05
发明(设计)人: 龚靖傑;邓哲;张永亮;王家乐;张玉玺;张梦妍;张静 申请(专利权)人: 北京强度环境研究所;北京航天斯达科技有限公司
主分类号: G05B19/042 分类号: G05B19/042
代理公司: 暂无信息 代理人: 暂无信息
地址: 100076 *** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 交叉开关矩阵 微处理器 电源管理模块 多通道信号 宽输入电压 输出接口 输入接口 信号切换 芯片 传统设备 接收用户 设备供电 设备使用 通道连接 信号支持 用户指令 便利性 功耗 减小 指令
【说明书】:

本发明实施例提供一种多通道信号切换设备及信号切换方法,其中,所提供的设备包括:输入接口、电源管理模块、交叉开关矩阵、微处理器和输出接口;输入接口和输出接口分别与交叉开关矩阵相连;微处理器与交叉开关矩阵相连,用于接收用户指令并根据所述用户指令控制所述交叉开关矩阵;电源管理模块用于向设备供电;其中,交叉开关矩阵具体为支持宽输入电压的交叉开关矩阵芯片。本发明实施例提供的设备,使用了宽输入电压的交叉开关矩阵芯片作为各通道连接和切换的核心,相较于传统设备,减小了设备体积、重量、功耗和设计难度,扩大了信号支持类型,同时使用微处理器对交叉开关矩阵进行控制,增加了设备使用的便利性和灵活性。

技术领域

本发明实施例涉及信号切换领域,尤其涉及一种多通道信号切换设备及信号切换方法。

背景技术

随着工业和军事技术的快速发展,各领域所用测试系统和信号传输系统的复杂度越来越高、规模越来越大、信号通道数也越来越多。这些系统在使用过程中,往往会面临着要将有限的资源(如频段资源、稀有测试设备等)进行充分利用的问题。因此,需要在多通道信号系统中增加切换设备(又名“开关矩阵”),以实现资源的灵活调配、完成信号流的通道间切换。

传统的多通道信号切换设备是由多个继电器开关矩阵级联组成,由于采用了大量的继电器,使得整个切换设备体积庞大、控制电路复杂、响应时间长、功耗大,触点寿命短。同时,因为设备内芯片多、焊点多,所以在电路板的电装过程中,受设备、操作者技能、电子元件焊接质量和元件自身质量等因素的影响,难以保证开关矩阵的焊接可靠性,必须进行全面的出厂检测。

为避免传统开关矩阵中存在的各种缺点,一些技术人员提出了不同的多通道信号切换方法。其中,军械工程学院的王振生等人在论文“基于I2C总线的大型开关矩阵设计与实现”中介绍了一种采用USB接口,利用I2C总线传输数据,由CPLD控制多路复用器件的大型开关矩阵结构,具有较高的切换速度及较好的电气性能,并满足了小型化的要求,但是该设备无法独立工作,需要通过外部PC机发送控制指令以实现信号流的切换,且系统组成结构复杂,硬件设计难度高。电子科技大学的许文先等人在论文“模拟开关矩阵MT8808的性能及其应用”中提出用模拟开关矩阵芯片MT8808替换传统的继电器开关实现了多通道信号的切换功能,节省了大量的电路空间,简化了布线,减少了通道间干扰,提高了信号质量。但该设计信号切换的程控方法不灵活,且无法方便的对开关矩阵的工作状态进行随时变更。申请号为201620367644.9的专利中,使用微处理器单元接收并解析通道配置指令,再由FPGA逻辑单元依据指令对输入、输出端信号通道进行切换和连接。该装置结构简单、信号切换灵活,但由于其直接利用FPGA芯片进行信号通道的连接,使得系统可支持的信号种类和电气范围受限,无法得到广泛应用。

发明内容

本发明实施例提供一种多通道信号切换设备及信号切换方法,用以解决现有技术中多通道信号切换设备体积庞大、控制电路复杂、响应时间长、功耗大,触点寿命短,同时程控方法不灵活,且无法方便的对开关矩阵的工作状态进行随时变更的问题

第一方面,本发明实施例提供一种多通道信号切换设备,包括:输入接口、电源管理模块、交叉开关矩阵、微处理器和输出接口;

所述输入接口和输出接口分别与所述交叉开关矩阵相连;

所述微处理器与所述交叉开关矩阵相连,用于接收用户指令并根据所述用户指令控制所述交叉开关矩阵;

所述电源管理模块用于向设备供电;

其中,所述交叉开关矩阵具体为支持宽输入电压的交叉开关矩阵芯片。

其中,所述对电源管理模块具体包括:电压调理芯片、可充电锂电池和开关电源子模块;所述开关电源子模块,用于将外接的220V交流电转换为直流电并向设备供电;所述电压调理芯片,用于将所述开关电源子模块转换的直流电压调制为所述交叉开关矩阵和所述微处理器需要的电压。

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