射频矩阵原理简述

  在卫星通信中，射频矩阵是信号在地面传输过程中处理信号分配与转发的至关重要的器件。它可以把来自不同线缆的不同信号路由至一个或多个设备以供处理或测试等操作，提高了信号路由的自动化，提高了信号传输过程中的效率。那么它在实际工作过程中是如何实现信号的分配的呢？本文将通过分析矩阵开关的拓扑结构，以 虹科Novotronik射频矩阵 为例为您答疑解惑。

图1. 卫星射频链路

  对于卫星通信中的射频矩阵开关而言，用于信号 接收（Downlink） 分配传输的扇入矩阵与用于信号 发射(Uplink) 分配传输的扇出矩阵是相似但不同的两种矩阵，其内部构造会存在较大差别，本文将着重对这两种矩阵进行分析。

图2. 矩阵开关功能示意图

一、m×n全扇入矩阵

  对于 虹科Novotronik m×n全扇入非阻塞矩阵开关 而言，其拓扑结构如图3所示。

图3. m×n全扇入非阻塞矩阵开关拓扑结构

  从上图我们可以清晰地看出来，信号传输到 虹科Novotronik全扇入矩阵开关 的输入端口的时候首先会经过单刀n掷开关，确定要将信号传输至哪个输出端口，然后通过对应端口的m路功率合成器将来自不同输入端口的信号进行功率合成后输出。
  对于全扇入阻塞矩阵开关而言，则要相对简易。由于一个输入端口只能传输到一个输出端口，所以其并没有单刀n掷开关进行输出端口的判别，自然也就没有功率合成器进行来自不同输入端口的信号的合成。

图4. 全扇入阻塞矩阵开关拓扑结构

  我们需要注意的是输入与输出端口不可混用，即将信号输入连接至矩阵开关输出端，将信号输出连接至矩阵开关输入端。例如，您需要一台2输入，32输出的全扇入矩阵开关，即2×32全扇入矩阵开关，此时m=2；n=32，对应的 虹科Novotronik矩阵开关 内部存在两个“单刀32掷开关“和32个”2路功率合成器“；但如果您需要一台32输入，2输出的全扇出矩阵开关，此时m=32，n=2，对应的 虹科Novotronik矩阵开关 内部则存在32个”单刀2掷开关“和两个“32路功率合成器”，这两者的内部物理构成是不同的。

二、m×n全扇出矩阵

  对于 虹科Novotronik m×n全扇出非阻塞矩阵开关 而言，其拓扑结构如图5所示。

图5. m×n全扇出非阻塞矩阵开关拓扑结构

  从上图我们可以清晰地看到，信号传输到 虹科Novotronik全扇入矩阵开关 的输入端口的时候首先会经过n路功率分配器将每个输入端口的输入信号分配成所有输出端口数份，然后通过单刀m掷开关确定输出从哪一个输入端口传输而来的信号。
  对于全扇入阻塞矩阵开关而言，则与上述全扇入矩阵开关类似，在此不再赘述。
  同样地，需要注意输入端和输出端不可混用，以免设备损坏。

虹科矩阵开关一览

   虹科L 波段矩阵开关 MAS5320 以 32 个源（输入）到 32 个接收器（输出）用于在 950 到 2150 MHz（L 波段） 的频率范围内切换和分配 RF 信号。每个 RF 输入可为卫星 LNBs 的电源提供直流偏置电压。偏置电压在输入 I/O 面板上产生，可切换为 13/14 V，18/19 V 而且每个电压的频率都是为 22kHz。偏置电压能够进行过载和短路保护，可提供 200mA 的标称值电流和 280mA 的最大值电流。 该设备既可以通过前面板的手动控制模块进行手动控制，也可以通过设备后面板的 LAN/Ethernet 接口或串行接口（可配置为 RS232，RS-422 或 RS-485 接口）进行远程控制和监测（详情联系虹科）。

图6. 虹科L 波段矩阵开关 MAS5320

关于虹科卫星通信与无线电事业部

  虹科凭借其先进的测试测量方案十年前已经进入卫星测试领域，近几年来，虹科与世界领域内顶级专家【SAF, ThinkRF,Rover Insutrument，Progira, Novotronik, Elite RF, Calian SED】等深度合作，正式大规模进入卫星与无线电通信领域。提供的方案包括【频谱分析与射频测试解决方案，卫星通信信号分析与地面信号分配方案，射频矩阵开关系统，广播网络规划方案】等。事业部所有成员都受过国内外专业培训，并获得专业资格认证，平均4年+的技术经验和水平一致赢得客户极好口碑。我们的用户群体包括【卫星地面站系统集成商，无线电监测与侦察机构，信息情报机构，技术监视对抗机构，电信网络运营商，广播公司】。
  此外，我们积极参与行业协会的工作，为推广先进技术的普及做出了重要贡献。至今，我们的目标是为领域内更智能的卫星运营商和服务提供商提供业内顶尖水平的卫星通信载波监控、VSAT自动调试、干扰监测与定位等解决方案，为中国卫星与无线电通信事业贡献力量。使其成长为卫星通信行业的最佳合作伙伴。

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