专利名称：基于gpib接口的微波信号切换和衰减装置的利记博彩app
技术领域：
本实用新型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。
背景技术：
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。 发明内容
本实用新型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。
本实用新型优点
1、 本实用新型基于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、 本实用新型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、 本实用新型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、 本实用新型采用GPIB总线控制技术，便于系统集成使用；
6、 本实用新型采用SCPI指令集，编程、操作方便快捷；
7、 本实用新型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。
图l是本实用新型的结构框图；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是本实用新型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，本实用新型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)进行了锁存,扩展了地址总线的宽度。复杂可编程逻辑器件U2CPLD 芯片XC95144对内部地址总线的若干高位地址线进行线译码，得到几根片选线 提供给系统中需要片选信号的芯片，提供了 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。电路中MCU单片机ATMegal28所提供的是 一个SPI接口，要连接到若干个驱动芯片TLE6240，是通过CPLD芯片XC95144 内部所构建的多路复用器来实现分时形式的连接。控制器发送的复位指令可由 MCU单片机来触发一个总复位。复位电路IMP707在系统上电时和5V供电异常 时输出一个可靠的复位脉冲，确保MCU单片机的正常运行。MAX232A芯片为MCU 单片机提供了一个RS232串行信号通道。
图4所示的是由若干片驱动芯片TLE6240 (包括U5、 U6)组成的功率驱动 电路，该芯片把TTL电平信号转化为功率驱动信号，同时把功率驱动芯片(U5、 U6)自身的工作状态以串行数据形式反馈给信号控制电路。功率驱动电路功能 是把控制信号进行放大，从而对微波衰减器或微波开关器材进行驱动，其目的
7是为了提高控制信号的驱动能力；驱动芯片的控制端采用SPI串行数据接口， 其信号线分别为/CS、 SCK、 SI和S0;电路中为了减少对SPI接口在数量上的 需求，各驱动芯片的SCK和SI并联使用，片选信号/CS和SO采用分时形式和 MCU单片机相连接。功率驱动信号OUT送给驱动接口，对微波衰减器或微波开 关器材进行驱动。
图5是微波切换衰减单元电路原理图，主要由若干微波衰减器或微波开关 器材、输入、输出接口组成。微波衰减器采用步进式衰减器，微波开关继电器 (Jl、 J2、 J3、 J4)为射频开关。微波开关继电器可以是磁保持型的或者非磁 保持型的。微波衰减器和微波开关继电器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。驱动接口 (DRIVE)的信号来自前述的功率驱动 电路，微波衰减器或微波开关继电器在电路中用继电器符号表示，其切换的结 果(0UT1 0UT4)经设备的输出接口连接到设备面板供用户连接使用。图中的 二极管(D1 D4)可以消除继电器线圈的感生振荡。电路的输入电压+V由继电 器的驱动电压来确定，两者保持相同。
图6为电源单元单元，负责给整个系统供电，其输入是交流220V，输出是 几种直流电压。电源单元电源单元由一个AC-DC交流转直流开关电源模块和一 个DC-DC直流转直流开关电源模块以及一个3. 3V的LDO芯片(LM1117-3. 3V) 组成。AC220V经过AC-DC开关电源模块转变为直流24V，直流24V提供给功率 驱动电路和微波切换衰减单元电路，同时也经过DC-DC开关电源模块变换得到 直流5V; 5V是除过FPGA芯片之外其它各集成电路的工作电源，主要提供给通 讯总线电路、信号控制电路；CPLD芯片(XC95144)的电源采用了直流3. 3V， 它是采用低压差稳压器U10SPX1117R3, 3对直流5V降压得到的。
本实用新型的工作过程如下
将本实用新型通过GPIB电缆线接入到总线，GPIB总线控制器会自动监测 到有设备插入，并且向插入设备查询其GPIB地址。然后由GPIB总线控制器向 本实用新型发出初始化指令，使其完成设备初始化。
GPIB总线控制器所发送的SCPI操作指令经过总线接口芯片传输给信号控 制电路。信号控制电路对所接收到的指令进行解析，并根据指令进行相应的处 理反馈査询信息，完成用户的配置、设置操作，或者产生正确的控制信号并反馈指令的处理结果。控制信号进一步送给功率驱动电路进行功率放大，进而 驱动微波衰减器或微波开关器材。
功率驱动电路在内部对超载、超电压、负载短路、负载开路、电路超温等 异常状态保持实时性检测，保证开关切换准确可靠。异常状态信息和系统中的
运行状态都可以通过GPIB总线进行查询。
权利要求1、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。
2、 根据权利要求1所述的基于GPIB接口的微波信号切换和衰减装置，其 特征在于所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。
3、 根据权利要求1或2所述的基于GPIB接口的微波信号切换和衰减装置， 其特征在于所述电源单元包括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LDO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。
4、 根据权利要求3所述的基于GPIB接口的微波信号切换和衰减装置，其 特征在于所述微波衰减器为步进式衰减器，所述微波继电器开关为射频开关。
5、 根据权利要求4所述的基于GPIB接口的微波信号切换和衰减装置，其 特征在于所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。
专利摘要本实用新型涉及一种基于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。
文档编号H01P1/22GK201429784SQ200920033818
公开日2010年3月24日 申请日期2009年7月7日 优先权日2009年7月7日
发明者张亚锋, 李小杰, 翟俊峰, 郭恩全 申请人:陕西海泰电子有限责任公司