一種自動天線交換系統(tǒng)的設(shè)計

【摘要】同軸開關(guān)廣泛應(yīng)用于無線發(fā)射領(lǐng)域，如何安全、快速、自動地控制倒換成為發(fā)射機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的同軸開關(guān)，并為發(fā)射機提供聯(lián)鎖保護、射頻保護，設(shè)備自帶的232接口方便地與計算機連接，可以實現(xiàn)手動控制切換和定時自動倒換功能，極大地提高發(fā)射機安全性和可靠性。

【關(guān)鍵詞】天線交換系統(tǒng)同軸開關(guān)

在很多時候，由于場地、成本等各種條件的限制，導(dǎo)致出現(xiàn)多臺設(shè)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(tǒng)。天線交換系統(tǒng)的復(fù)雜程度與參與交換的發(fā)射機和天線數(shù)量等因素有關(guān)。根據(jù)實際需要，天線交換系統(tǒng)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(yīng)該安全、可靠。本文介紹了一種全自動天線交換系統(tǒng)的實現(xiàn)方法。

一、天線交換系統(tǒng)的發(fā)展

老式發(fā)射機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)。當發(fā)射機功率較大時，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)簡單、可靠性高。

二、4×2自動天線交換系統(tǒng)的設(shè)計和工作原理

2.1工作原理

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

2.2控制電路設(shè)計

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

系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計主要集中在控制單元和驅(qū)動單元，電路原理圖如圖1所示。CPU采用應(yīng)用廣泛的PIC16F876A單片機。驅(qū)動單元采用控制簡單，驅(qū)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(guān)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(yīng)端口電壓改變，來實現(xiàn)對同軸開關(guān)的驅(qū)動。控制單元和控制終端通過RS232串口通訊，通訊接口電路為MAX232。在選用同軸開關(guān)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(zhuǎn)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(guān)。

該天線交換系統(tǒng)工作時，部分發(fā)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(fā)射機不會處于空載狀態(tài)，從而使發(fā)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(jù)設(shè)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(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)備的工作時間和工作周期，然后系統(tǒng)每天24小時不間斷工作，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)射機根據(jù)工作頻率選用天線；發(fā)射機以時間共用的方式對遠距離多點通信；備用發(fā)射機或天線取代現(xiàn)用發(fā)射機或天線工作。

四、結(jié)論

4×2自動天線交換系統(tǒng)，它操作簡單，自動化程度、可靠性高，在實際應(yīng)用中得到了很好的檢驗。我們可以根據(jù)參與交換的發(fā)射機和天線的數(shù)量，設(shè)計出相應(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

[1]宋直元等.電信工程設(shè)計手冊，1991年第一版.