基于ＧＰＩＢ接口的微波信号切换和衰减装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种基于ＧＰＩＢ接口的微波信号切换和衰减装置，其包括通讯总线电路、信号控制电路、功率驱动电路、微波切换衰减单元和电源单元；本实用新型专利技术目的是提供一种基于ＧＰＩＢ接口控制的微波信号切换和衰减装置，用于实现对多路微波信号进行路径切换和信号衰减变换。本实用新型专利技术通过对步进式衰减器或射频开关器材的驱动控制，使ＧＰＩＢ总线控制器可以通过ＧＰＩＢ接口对微波衰减器或微波开关器材进行驱动控制，实现对多路微波信号进行路径切换和信号衰减变换，广泛应用于各种自动化检测、测控系统。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种微波信号切换和衰减装置，属于电子测量和控制技术 领域。
技术介绍
在电子测量和测控系统中经常要涉及到微波信号的切换和衰减处理，其处 理过程是由控制器(上位机)发送操作指令控制总线接口类设备，从而实现测 量和控制的自动化。但是，随着被测量和控制设备的增多，需要一种可实现对 更多路微波信号进行路径切换和信号衰减变换的装置。
技术实现思路
本技术目的是提供一种基于GPIB接口控制的微波信号切换和衰减装 置，用于实现对多路微波信号进行路径切换和信号衰减变换。本技术的技术解决方案是一种基于GPIB接口的微波信号切换和衰减装置，其特殊之处在于其包括通讯总线电路、信号控制电路、功率驱动电路、微波切换衰减单元和电源单元；所述GPIB总线、通讯总线电路、信号控制电路、功率驱动电路、微波切 换衰减单元依次连接；所述电源单元分别向通讯总线电路、信号控制电路、功 率驱动电路、微波切换衰减单元供电；所述通讯总线电路用于实现GPIB总线与信号控制电路间的信息交换，其 包括GPIB接口芯片、GPIB连接器和晶振电路；所述GPIB接口芯片通过GPIB连接器实现与GPIB总线间的信息交换；所述晶振电路为GPIB接口芯片提供时 钟频率；所述信号控制电路包括MCU单片机、复杂可编程逻辑器件CPLD芯片、晶 振电路、UART芯片组成，所述MCU单片机对接收到的GPIB指令进行解析、执 行相应的操作、以及对驱动电路的反馈信号进行监控并把状态信息和异常信息 通过通讯总线电路上传给控制器、以及系统异常时触发一个总复位；所述复杂可编程逻辑器件CPLD芯片提供MCU单片机和功率驱动电路之间的信号逻辑转 换和驱动通道数的扩展；所述UART芯片为MCU单片机提供RS232串行信号通 道；所述功率驱动电路包括多个功率驱动芯片，用于将TTL电平控制信号转化 为功率驱动信号从而对微波衰减器或微波开关器材进行驱动，同时把功率驱动 芯片自身的工作状态以串行数据形式反馈给信号控制电路；所述微波切换衰减单元包括多个微波继电器开关和微波衰减器，用于接受 功率驱动电路的驱动从而完成对外部的微波信号完成控制。上述通讯总线电路包括复位电路， 所述复位电路用于通讯总线电路异常时 输出一个可靠的复位脉冲；所述信号控制电路包括复位电路，所述复位电路用 于在系统上电时和5V供电异常时输出一个可靠的复位脉冲。上述电源单元包括AC-DC交流转直流开关电源模块、DC-DC直流转直流开 关电源模块以及3. 3V的LD0芯片，所述AC-DC交流转直流开关电源模块完成 AC220V到DC24V的转换，用于向功率驱动电路提供电源；所述DC-DC直流转直 流开关电源模块完成DC24V到DC5V的转换，用于向通讯总线电路和信号控制 电路提供电源；所述LD0芯片完成DC5V到DC3.3V的转换，用于向信号控制电 路的FPGA芯片提供电源。上述微波衰减器为步迸式衰减器，所述微波继电器开关为射频开关。上述微波继电器开关包括非磁保持微波继电器开关和磁保持微波继电器 开关。本技术优点1、 本技术基于GPIB总线(IEEE488接口)设计，通过对步进式衰减 器或射频开关器材的驱动控制，使GPIB总线控制器可以通过GPIB接口对微波 衰减器或微波开关器材进行驱动控制，实现对多路微波信号进行路径切换和信 号衰减变换，广泛应用于各种自动化检测、测控系统。2、 本技术可驱动控制的信号路数在标准配置为64路，在扩展情况下 可达128路；3、 本技术具有脉冲驱动和直流驱动两种方式，支持磁保持和非磁保 持微波继电器开关和微波衰减器；54、 微波开关和衰减器可以采用电流(电压)驱动，也可以TTL逻辑电平 驱动；5、 本技术采用GPIB总线控制技术，便于系统集成使用；6、 本技术采用SCPI指令集，编程、操作方便快捷；7、 本技术具有完善的工作状态自检，工作状态即时显示，而且驱动 电路部分的超载、超电压、负载短路、负载开路、超温等情况都处于内部监控 范围内。附图说明图l是本技术的结构框图；图中，l为通讯总线电路，2为信号控制电 路，3为电源单元，4为功率驱动电路，5为微波切换衰减单元；图2是本技术通讯总线电路的原理图，图中U3为GPIB接口芯片，JT2 为晶振电路，U7为GPIB连接器；图3是信号控制电路的原理图，图中U1为MCU单片机，U2为复杂可编程 逻辑器件CPLD芯片，U4为地址锁存器，Ull为复位电路。图4是功率驱动电路的原理图，图中U5为功率驱动芯片；图5是微波切换衰减单元的原理图，图中J1、 J2、 J3为微波开关继电器， J4为微波衰减器，Dl、 D2、 D3、 D4为二极管；DRIVE为驱动输入口， 0UT1、 0UT2、 0UT3、 0UT4为设备的输出接口。图6是电源单元的原理图，图中AC-DC为交流转直流开关电源模块，DC-DC 为直流转直流开关电源模块，U10为低压差稳压器。具体实施方式如图1所示，本技术主要包括通讯总线电路1、信号控制电路2、功 率驱动电路4、微波切换衰减单元5和电源单元3。如图2所示，通讯总线电路，包括GPIB接口芯片U3TNT4882、 GPIB连接 器、40MHz晶振电路JT2、复位电路。其功能主要是由GPIB接口芯片U3TNT4882 实现设备与GPIB总线间的信息交换；GPIB接口芯片U3TNT4882通过一个24 针的GPIB连接器U7与外部的GPIB总线相连，这些连线中除过地线外，还有 八条资料线(DataLine)、五条接口管理线(ManagementLine)和三条交握线 (HandshakeLine)相连接。TNT4882和信号控制部分的连接有数据总线(D0 D7)、地址总线(A0 A4)和工作控制线(/CS2、 /RST)。串行读写线也连接到 了控制电路实现串行通讯。有源振荡器JT2组成40MHz的晶振电路JT2为 TNT4882提供时钟频率。GPIB接口芯片TNT4882的工作状态指示端(REMO、LADCS 和TADCS)连接到发光二极管进行指示。GPIB接口芯片TNT4882的工作模式可 分为单芯片模式和双芯片模式两种，由于单芯片模式采用的是最简单且最快速 的结构，而且是NI公司推荐的TNT4882工作模式，因此，本设计采用单芯片 模式。图3所示的信号控制电路包括MCU单片机UlATMega128、复杂可编程逻辑 器件CPLD芯片U2XC95144、 14. 7456願z晶振电路、地址锁存器U474AHC573、 复位电路U11IMP707和UART芯片MAX232A。信号控制电路功能是实现MCU单片 机周围芯片的配置，接收并解析来自GPIB总线的信号，输出控制信号，并给 GPIB总线提供设备状态信息。MCU单片机UlATMega128完成对数据总线上接收 到的GPIB指令进行收发、解析，执行相应的操作并输出相应的控制信号；MCU 单片机U1也对驱动电路所反馈信号进行监控，把状态信息和异常信息通过通 讯总线上传给控制器；电路板上的其它芯片的初始化配置也是由MCU单片机 ATMegal28进行配置的。地址锁存器U474AHC573对MCU单片机Ul的高8位地 址(A8 A15)进行本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于ＧＰＩＢ接口的微波信号切换和衰减装置，其特征在于：其包括通讯总线电路、信号控制电路、功率驱动电路、微波切换衰减单元和电源单元；　　　　所述ＧＰＩＢ总线、通讯总线电路、信号控制电路、功率驱动电路、微波切换衰减单元依次连接；所述电源单元分别向通讯总线电路、信号控制电路、功率驱动电路、微波切换衰减单元供电；　　　　所述通讯总线电路用于实现ＧＰＩＢ总线与信号控制电路间的信息交换，其包括ＧＰＩＢ接口芯片、ＧＰＩＢ连接器和晶振电路；所述ＧＰＩＢ接口芯片通过ＧＰＩＢ连接器实现与ＧＰＩＢ总线间的信息交换；所述晶振电路为ＧＰＩＢ接口芯片提供时钟频率；　　　　所述信号控制电路包括ＭＣＵ单片机、复杂可编程逻辑器件ＣＰＬＤ芯片、晶振电路、ＵＡＲＴ芯片组成，所述ＭＣＵ单片机对接收到的ＧＰＩＢ指令进行解析、执行相应的操作、以及对驱动电路的反馈信号进行监控并把状态信息和异常信息通过通讯总线电路上传给控制器、以及系统异常时触发一个总复位；所述复杂可编程逻辑器件ＣＰＬＤ芯片提供ＭＣＵ单片机和功率驱动电路之间的信号逻辑转换和驱动通道数的扩展；所述ＵＡＲＴ芯片为ＭＣＵ单片机提供ＲＳ２３２串行信号通道；　　　　所述功率驱动电路包括多个功率驱动芯片，用于将ＴＴＬ电平控制信号转化为功率驱动信号从而对微波衰减器或微波开关器材进行驱动，同时把功率驱动芯片自身的工作状态以串行数据形式反馈给信号控制电路；　　　　所述微波切换衰减单元包括多个微波继电器开关和微波衰减器，用于接受功率驱动电路的驱动从而完成对外部的微波信号完成控制。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郭恩全，张亚锋，李小杰，翟俊峰，
申请(专利权)人：陕西海泰电子有限责任公司，
类型：实用新型
国别省市：87[中国|西安]