一种射频开关电路故障检测方法与流程

本发明涉及射频开关，具体涉及一种用于检测射频开关电路故障和性能的方法，属于射频开关技术领域。

背景技术：

射频系统在需求牵引和技术推动之下，其结构已经从分离式走向综合化、模块化，而射频开关则是实现射频系统信道综合化、模块化不可或缺的部分。射频开关已广泛使用在卫星通信系统、通信导航系统、微波测试系统中。

对射频开关通路好坏的检测则与射频系统重构的质量和正确性直接相关。以前大多是通过最终射频信号输出有无或功率大小来对开关通路进行判断，这种方式检测时，需要将射频开关接入整个射频系统中，同时需要将射频信号耦合到射频检测通路中，增加了冗余的器件，不但接线复杂，而且检测成本也较高。由于不能对射频开关电路直接进行检测，即使射频输出端口信号异常，即检测到故障发生时，也不能精确定位故障点，因为不能判断到底是射频开关的故障，还是其他设备或者接线的问题，缺少对开关电路直接的检测。

技术实现要素：

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的是提供一种射频开关电路故障检测方法，本方法能直接检测射频开关的好坏，检测方法更直接，更精确，更利于故障定位。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种射频开关电路故障检测方法，其特征在于：在射频开关电路里设置检测点以检测PIN二极管上的偏置电压，将偏置电压作为检测电压，将检测点的检测电压引入到比较器进行电压比较，再将比较器输出结果引入MCU，由MCU与其存储的射频开关正常情况的比较器输出电压进行比较；当故障检测时比较器输出结果与射频开关正常情况的比较器输出电压不同时，则认为射频开关电路异常。

所述比较器为四路，分别为比较器A、比较器B、比较器C、比较器D且位于同一比较器芯片里；比较器A、比较器B、比较器C、比较器D的基准电平分别设置为V₀、V₁、V₂、V₃；其中V₂、V₃对应射频开关打开时的正常检测电压区域范围的上限值和下限值，V₀、V₁对应射频开关关闭时的正常检测电压区域范围的上限值和下限值；假设检测电压输入到比较器的比较电压值为V_I0；

当射频开关电路打开时，将V_I0分别输入比较器C、比较器D与V₂和V₃分别比较，正常状态下，V₃＜V_I0＜V₂，此时比较器C的比较输出电平应为数字低电平、比较器D的比较输出电平应为数字高电平；当射频开关出现异常时，将导致检测电压输出异常，最终导致比较器C与比较器D的比较输出数字电平异常，即比较器C的比较输出电平为数字高电平或者比较器D的比较输出电平为数字低电平就认为射频开关异常；

当射频开关电路关断时，将V_I0分别输入比较器A、比较器B与V₀和V₁分别比较，正常状态下，V₁＜V_I0＜V₀，此时比较器B的比较输出电平应为数字高电平，比较器A的比较输出电平应为数字低电平；当射频开关出现异常时，将导致检测电压输出异常，最终导致比较器A与比较器B的比较输出数字电平异常，即比较器A的比较输出电平为数字高电平或者比较器B的比较输出电平为数字低电平就认为射频开关异常。

所述检测电压经过相同电阻值的电阻R3与R4分压后，才输入到比较器芯片，V_I0即为分压后电压大小。

所述射频开关电路包括输入单元、输出单元和驱动电压，输入单元包括输入端口、滤波电感L1、PIN二级管1和偏置电阻R51，滤波电感L1通过偏置电阻R51接地；输出单元包括滤波电感L2、PIN二级管2、偏置电阻R52和输出端口，滤波电感L2通过偏置电阻R52接地；PIN二级管1的N极和PIN二级管2的N极连接；驱动电压经过偏置电阻R53叠加到PIN二级管1和PIN二级管2的N极；所述检测点设置于PIN二级管1的N极和PIN二级管2的N极之间；

当射频开关电路处于导通状态时，PIN二级管1和PIN二级管2处于导通状态时，检测点正常输出电压值根据驱动电压大小以及偏置电阻R51、R52、R53的电阻值计算；当射频开关电路处于关断状态时，PIN二级管1、PIN二级管2均未导通，检测点正常输出电压值则大约为驱动电压值。

相比现有技术，本发明具有如下优点：

本发明摒弃传统的射频信号输出而引入额外的故障检测信号，直接检测射频开关的偏置电压是否正常，进而来判断射频开关电路是否处于正常的工作状态。传统的检测方法是通过射频输出端口的信号输出来判断相应射频通路是否正常，检测方法比较复杂，成本较高，不能对射频开关电路直接进行检测。本发明与传统的方法相比，检测方法更直接，更精确，且是专门针对PIN开关电路直接进行检测，在射频通路发生故障时，更有利于故障定位；且方便将故障状态上报，更有利于射频系统的重构实现。

附图说明

图1-本发明射频开关电路原理图。

图2-本发明比较判断电路原理图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式对本发明进行详细描述。

本发明在常用的PIN开关电路里加入适当的检测电路。其原理是在常用的PIN开关电路里加入检测点以检测PIN二极管上的偏置电压，偏置电压作为检测电压，将检测点的检测电压引入到比较器进行电压比较，当PIN开关电路状态异常时，输出的故障检测电压也将出现异常，此时比较器的比较输出结果也将出现异常；将比较器的输出结果引入MCU，与理论上的比较器输出电压进行比较，则可判断当前PIN开关电路是否正常。

本发明PIN开关电路输出检测点：图1所示为通常的开关电路，包括输入单元、输出单元和驱动电压，输入单元包括输入端口、滤波电感L1、PIN二级管1和偏置电阻R51，滤波电感L1通过偏置电阻R51接地；输出单元包括滤波电感L2、PIN二级管2、偏置电阻R52和输出端口，滤波电感L2通过偏置电阻R52接地；PIN二级管1的N极和PIN二级管2的N极连接；驱动电压经过偏置电阻R53叠加到PIN二级管1和PIN二级管2的N极；所述检测点设置于PIN二级管1的N极和PIN二级管2的N极之间；滤波电感L1与L2实现开关电路与大地进行交流隔离，增加开关隔离度。R51、R52、R53实现限流功能。当PIN二级管处于导通状态时，驱动电压为负电压，则如图1所示的C点与A点之间、D点与A点之间存在正电压，此时，PIN二级管1、PIN二级管2处于导通状态，每个PIN管上的固定压降约为0.7V，此时根据选取的驱动电压值以及R51、R52、R53的设计电阻值，可计算出检测点A处的电压值，该值则为导通状态下检测点的正常输出电压值。当PIN开关电路处于关断状态时，驱动电压为正电压，此时PIN二级管PIN1、PIN2均未导通，此时检测点输出电压值则大约为驱动电压值。

图2所示为对检测点输出电压的判断电路。检测电压信号经过相同电阻值的电阻R3与R4进行分压后，输入到比较器芯片，每一个比较器芯片里包含了四路比较器，为了区分说明，将该四路比较器分别编号为A、B、C、D。在本实例中，计算出的开关电路检测点输出电压，经过R3、R4进行分压后，则输入到比较器的比较电压值为V_I0；考虑到检测电压可能具有误差以及比较器比较精度的问题，将A、B、C、D路比较器的基准电平分别设置为V₀、V₁、V₂、V₃。其中V₂、V₃控制开关打开时的正常检测电压区域范围，V₀、V₁控制开关关闭时的正常检测电压区域范围，按照如上设计，当开关电路状态为打开时，正常状态下，V₃＜V_I0＜V₂，此时比较器C的比较输出电平应为数字低电平、比较器D的比较输出电平应为数字高电平，当开关状态出现异常时，则将导致开关检测电压输出异常，最终导致比较器C与比较器D的比较输出数字电平异常。当开关电路关断时，正常状态下，V₁＜V_I0＜V₀，此时B路比较器的输出电平应为数字高电平，A路比较器的输出电平应为数字低电平，当开关状态出现异常时，则将导致开关检测电压输出异常，最终导致比较器A与比较器B的比较输出数字电平异常。

当射频开关电路异常时，检测电压也将出现异常，进而分压后电压V_I0也出现异常，此时比较器的比较输出结果也将出现异常，即MCU能够比较出检测故障时比较器输出结果与理论上比较器输出电压不同，此时即可得出射频开关电路异常的结论。

本发明的上述实施例仅仅是为说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化和变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。