射频矩阵的应用

  开关在我们的生产生活中很常见，一般是指指一个可以使电路开路、使电流中断或使其流到其他电路的电子元件。最常见的开关是让人操作的机电设备，其中有一个或数个电子接点。接点的“闭合”（closed）表示电子接点导通，允许电流流过；开关的“开路”（open）表示电子接点不导通形成开路，不允许电流流过。

  那么什么是 射频矩阵 呢？射频矩阵是自动测试系统的重要组成部分，担负着控制信号流向的任务，是实现自动测试的接口设计的关键。它究竟有哪些应用呢？本文将为您梳理出大致的脉络。

一、卫星地面服务

卫星射频链路

  在卫星通信中，矩阵开关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。
  射频矩阵开关的类别繁多，就频率而言，其大致划分如表1所示。
  表1. 射频矩阵开关根据频率划分

  您会发现，上述表格中的频率范围有重叠，这其实是我国对频率划分和对微波分波段产生的不同的分类方式。
  通常，卫星信号以不同的频率和极化在卫星和地面站天线之间从太空传输到地球。根据本地和区域环境，电视信号通常在Ku波段或C波段或二者结合时发送。全世界越来越多的信号在Ka波段进行广播。卫星信号经过天线接收后将对其进行分离，并将信号馈送到低噪声下变频器（LNB），又称高频头，信号经过LNB下变频后通常将变为L波段（950-2150MHz）或扩展L波段（850-2450MHz）。接下来下变频后的信号将传输至集成接收解码器（IRD），将信号解码至基带，传输过程通常可用同轴电缆传输（传输路径小（小于100m），常需与放大器结合补偿传输损耗）或射频光纤转换后通过光纤传输（带宽容量高、抗干扰能力强、安全性强）。

  为了在不同的设备之间分配、解码复用、传输和交换光纤上的RF信号，可以采用不同的方式。经典的方式是“硬接线”，即将输入的RF信号通过线缆直接馈送至分路器上的光电转换器。由于分流会降低信号功率，故常结合集成放大器；而另一种方式则是利用“矩阵开关”，这种方式显然更加灵活，可将输入源切换为任意数量的输出，反之亦然。使用射频矩阵开关，就不再需要手动重新配置电缆或配线架以更改信号路径。冗余，光电转换和放大都可以由矩阵开关执行。该设备可以通过Web浏览器或现有管理系统进行远程控制。如果IRD发生故障，则可以使用矩阵交换机传输至备用IRD，或者将问题信号复制并路由到测试设备以进行测试和故障隔离。矩阵开关还可用于将来自IRD源的信号路由以进行正向分配，例如，路由至调制器以直接传输至HFC（混合光纤同轴电缆）电缆网络，或IPTV编码和复用系统以进行下游传输分配到机顶盒。

二、广播与电视公司

  在大型集会或盛事中，常常需要用到多台摄像机进行现场直播，如奥运、温网等。使用矩阵开关能够处理来自多个摄像机的信号，并分发至多个不同的广播机构，免除了大量的单个开关与其他设备构造的复杂系统。使用矩阵开关相对灵活，并且热插拔技术可提供急需的快速安装。除此以外，使用矩阵开关能够很大程度满足广播服务的快速周转时间，提升瞬态传送的能力，以为客户端提供无缝的点对点卫星链路服务。如 虹科Novotronik-MAR4452全扇出射频矩阵开关 可支持64个天线和128个接收器，设计紧凑，具有热插拔开关电路模块，输入可以以8为步长从8到64配置，输出可以以8为步长从8到128配置，采用了高质量的HF部件和固态开关元件可确保最高的信号性能。

三、电信服务

  目前，电视节目正通过有线与无线方式传输至客户终端以提供服务。作为目前电信拓展服务的一个热点部分，交互式网络电视（IPTV）作为传统电视的重要补充发展得如火如荼。在其安装过程中，通常不能中断或干扰服务的正常运行，且所有设备常需荣誉，无单点故障。
  在其信号传输分配过程中，矩阵开关可通过Web界面或SNMP对其进行控制和监测，并可调整增益、RF感应阈值及LNB偏置电流。通过其面板上的LED灯可表明设备是在本地还是远程工作，电源是否正常，放大器模块的温度是否正常以及系统通信是否有错误或警报等。为系统整体的可靠性提供了保障，提高了工作的效率。

四、航空航天与国防

  根绝欧洲航空安全局（EASA）战略与安全管理负责人介绍，当前的飞控系统每月都会遭遇数千次攻击，给飞机、卫星、航天器等造成安全隐患。为此需要不断地进行测试与监控，而一套好的测试系统的成功与否的关键是—能够持续保持出色的准确性、可靠性和可重复性。而射频矩阵能够进行本地和远程管理，无论是在地面、空中、海洋还是太空任务中，都能够高效地将不同的信号进行传输分配，监测和更改路由，可请求不同参数的状态。如 虹科Novotronik射频矩阵开关MAR1280/MAR2810 等可提供EMP避雷器、RF限制器、SNMP等选件，输出之间可较大程度减少连接到接收器之间的不良相互作用，可应用了EW电子战、宽带无线电监控系统等。

五、无线电监测

  对于许多从事科学和环境事务的组织和机构而言，了解和预测气候，天气，海洋和海岸变化等并及时将信息共享至关重要。卫星星座可通过为飞机、舰船、地面部队等提供实时和近实时观测数据，为国家的国家安全、能源及环境资源管理等做出重要贡献。对于其中的信号传输，通常会要求是可扩展的，以便后续升级，有时还会有跨站点兼容性需求。在这种情况下，使用射频矩阵无疑是一种经济高效的解决方案，射频矩阵切换系统能够在恶劣天气情况，如暴风雨、飓风、龙卷风等情形下，将航天器成像仪等设备的信号传输至目标相关部门，从而及时为观测员提供实时可靠的数据，保护人身财产安全及对目标区域进行实时监测。如 虹科Novotronik射频矩阵开关MAS4488 可在20MHz-3GHz的宽频带上运行，适用于各种RF应用，支持以太网控制，可提供灵活的设置和简便的远程测试管理，可用于船载卫星通信、雷达应用、测试实验室、研发中心、ATE测试站等应用场所。

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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