一种自动天线交换系统的设计

【摘要】同轴开关广泛应用于无线发射领域，如何安全、快速、自动地控制倒换成为发射机安全工作的重要一环，现自行研制的天线交换系统方便地匹配各种型号的同轴开关，并为发射机提供联锁保护、射频保护，设备自带的232接口方便地与计算机连接，可以实现手动控制切换和定时自动倒换功能，极大地提高发射机安全性和可靠性。

【关键词】天线交换系统同轴开关

在很多时候，由于场地、成本等各种条件的限制，导致出现多台设备共用一付或多付天线的情况。要解决这个问题，就需要用到天线交换系统。天线交换系统的复杂程度与参与交换的发射机和天线数量等因素有关。根据实际需要，天线交换系统可以手动操作，也可以自动控制。但无论是手动还是自动，均应该安全、可靠。本文介绍了一种全自动天线交换系统的实现方法。

一、天线交换系统的发展

老式发射机多为平衡式明线馈线输出，因此天线交换系统一般采用闸刀式双投开关或旋转式多投开关。当发射机功率较大时，则采用馈筒开关。由馈筒开关组成的交换系统结构复杂、体积大、可靠性和可维修性均较差。

现射机大都采用同轴馈线输出，因此一般采用同轴开关。同轴开关体积小、重量轻、切换速度快、结构简单、可靠性高。

二、4×2自动天线交换系统的设计和工作原理

2.1工作原理

首先在终端控制软件上设置好开关的切换时间、切换顺序、切换周期等参数，然后控制器对终端控制软件发送来的指令进行判定，通过驱动器控制功率开关，将发射天线接入对应的设备，同时未工作的设备接入负载；通过控制使天线在各台设备间自动切换，确保设备正常工作。

2.2控制电路设计

自动天线交换系统由控制单元、驱动单元和同轴开关矩阵、终端及负载等几部分组成。

系统的硬件电路设计主要集中在控制单元和驱动单元，电路原理图如图1所示。CPU采用应用广泛的PIC16F876A单片机。驱动单元采用控制简单，驱动能力强的电路ULN2003A。PIC16F876A单片机的B口和C口分别连接到两片ULN2003A的输入端，ULN2003A的输出口与同轴开关一端相连，通过改变单片机的B口和C口的电平高低，使得ULN2003A相应端口电压改变，来实现对同轴开关的驱动。控制单元和控制终端通过RS232串口通讯，通讯接口电路为MAX232。在选用同轴开关的时候要注意以下几个方面：1、频率范围；2、标称阻抗；3、最大负荷功率；4、驻波比；5、转换时间；6、隔离度；7、机械寿命。因此，选用型号为1N21212T的同轴开关。

该天线交换系统工作时，部分发射机与天线相连，另外的则需要接入负载，以保证未接入天线的发射机不会处于空载状态，从而使发射机得到保护。

2.3终端控制软件

终端控制软件，天线切换控制程序可以工作在自动模式和手动模式下。自动模式根据设置切换时间，工作周期来自动进行切换。手动模式为手动控制，根据需要使得天线和相应设备连接。

三、天线交换系统的应用

目前，该天线交换系统应用于××工程中，接入两套设备的四条发射通道与两副发射天线之间。首先终端控制软件中设置好两套设备的工作时间和工作周期，然后系统每天24小时不间断工作，很好的解决了人工更换天线、设备工作不正常等经常出现的问题。大大节约了人力物力，保证了数据采集的完整性和连续性。

该系统还可以适用于以下情况：发射机根据工作频率选用天线；发射机以时间共用的方式对远距离多点通信；备用发射机或天线取代现用发射机或天线工作。

四、结论

4×2自动天线交换系统，它操作简单，自动化程度、可靠性高，在实际应用中得到了很好的检验。我们可以根据参与交换的发射机和天线的数量，设计出相应的天线交换系统，从而能在更多的工程中得到广泛的应用。

参考文献

[1]宋直元等.电信工程设计手册，1991年第一版.