一种大规模开关矩阵阵列的制作方法

本发明属于开关矩阵集成技术领域，具体涉及一种大规模开关矩阵阵列。

背景技术：

目前在大规模开关矩阵集成过程中，需要利用小规模的开关矩阵单元进行组合，这种组合便于单元测试和维修，使用灵活方便。而传统的大规模开关矩阵阵列往往由单一单元模块组成，所需开关数量众多，系统体积大。传统的大规模开关矩阵有以下不足之处：1)小型化程度不高；2)维修性不强。

开关矩阵的使用范围非常广，如应用于雷达、通信、电子对抗、敌我识别、精确制导等多种电子装备的自动测试设备中，是这些系统中进行通道切换必不可少的部分。随着自动测试设备集成化程度的不断提高，开关矩阵能够实现信号流的不同切换，是实现自动化测试过程中接口设计的关键部件，可以根据实际uut的需求，灵活的分配系统的测试资源。

开关矩阵是自动测试系统的重要组成部分，在系统中承担着控制信号流向的作用，开关矩阵通常是由多个开关通过一定的关系组合而成，形成行列互通的规模性开关形式，在uut测试中，开关矩阵能够按照各种接口标准互连，实现测试资源与uut之间的相互切换，开关矩阵还可以通过外部互连方便的扩大矩阵的规模。现有的实现方案由一块pxi模块组成，阵列形式为32行(r0～r31)，128列(c0～c127)，需要继电器数量为32╳128个，占用16个pxi插槽，体积是本发明的将近3倍。现有的矩阵阵列结构如图1所示。

现有的技术方案有以下不足：

(1)成本高

现有开关矩阵成本高，实现方案所需几千个继电器，成本大约人民币40960，而本发明方案需要的继电器成本人民币7680，降低了五倍的成本；

(2)体积大

现有方案占用的pxi机箱槽数为16槽，本发明方案占用pxi槽数是6槽；

(3)维修性不强

现有的开关矩阵如果某个继电器损坏，需要把整个功能模块拆下来进行更换。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明提出了一种大规模开关矩阵阵列，设计合理，克服了现有技术的不足，具有良好的效果。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种大规模开关矩阵阵列，包括多个小规模矩阵开关单元、矩阵阵列合并与适配盒单元以及接口适配器单元；多个小规模矩阵开关单元以标准的单槽pxi总线开关矩阵模块为基础，通过矩阵阵列合并与适配盒单元互连后又通过矩阵阵列合并与适配盒单元连接到矩阵阵列的接口适配器单元。

优选地，标准的单槽pxi总线开关矩阵模块为完全相同的4╳32的3u单槽开关矩阵单元，共有6块，分别为第一输入单元ss1、第二输入单元ss2、第一输出单元mu1、第二输出单元mu2、第三输出单元mu3以及第四输出单元mu4；

第一输入单元ss1和第二输入单元ss2的32列，通过矩阵阵列合并与适配盒单元对应连接，并通过矩阵阵列合并与适配盒单元连接到矩阵阵列的接口适配器单元，作为32╳128矩阵阵列的输入端r0～r31；

第一输出单元mu1、第二输出单元mu2、第三输出单元mu3以及第四输出单元mu4的32列，通过矩阵阵列合并与适配盒单元对应连接，并通过电缆适配盒连接到矩阵阵列的接口适配器单元，作为32╳128矩阵阵列的输出端c0～c127；

第一输入单元ss1的4行，通过矩阵阵列合并与适配盒单元，分别与第一输出单元mu1、第二输出单元mu3的4行依次对应互连，作为输入端与输出端之间的连接通路；

第二输入单元ss2的4行，通过矩阵阵列合并与适配盒单元，分别与第二输出单元mu2、第四输出单元mu4的4行依次对应连接，作为输入端与输出端之间的连接通路。

本发明所带来的有益技术效果：

(1)以标准的单槽pxi总线开关矩阵模块为基础，通过利用6块32×4的pxi单槽模块进行合理的外部级联完成了32×128矩阵开关阵列。

(2)利用级联的结构形式减少了相同矩阵规模下的继电器数量，提高整个矩阵阵列的可靠性能。

(3)小型化程度更高

原来需要16个pxi插槽才能完成32×128的功能，现在只需要6个pxi插槽就能完成。

(4)成本更低

采用新的方案完成相同的矩阵阵列功能，成本只有原来的1/5。

(5)通用性更强本发明提出了一种大规模开关矩阵阵列

本发明对于更大规模的开关矩阵组建同样适用，用户可以把该本发明应用到其它大规模矩阵阵列集成过程中，通用化更强。

(6)维修性强

采用单元化集成的设计，如果某个单元出现故障，只需要进行局部的更换，维修性更强。

附图说明

图1为现有的32╳128矩阵阵列结构图。

图2为一种利用单元组合实现32╳128矩阵阵列原理框图。

图3为6个矩阵互连示意图。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施方式对本发明作进一步详细说明：

本发明通过小规模矩阵单元组合的方法实现了大规模开关矩阵阵列，而且实现了该装置的小型化。首先，通过设计小规模的矩阵开关单元；其次，利用外部级联的形式将多个小规模矩阵单元集成，在3u6槽的空间内通过外特定的连接形式实现了32╳128的矩阵阵列，该发明以标准的单槽pxi总线开关矩阵模块为基础，通过利用6块32╳4的pxi单槽模块再进行合理的外部级联完成了32╳128矩阵开关阵列，用户可以把该集成方法应用到其它大规模矩阵阵列集成过程中，实现了该集成方法的通用化。

本发明实现的32╳128的矩阵阵列如图2所示，由6块完全相同的4╳323u单槽开关矩阵通过特定的外部级联完成，其中ss1和ss2模块作为整个大型矩阵阵列的总输入端口r0-r31，通过特定的矩阵阵列合并与适配盒单元输出到矩阵阵列的接口适配器单元；mu1、mu2、mu3、mu4的32列作为整个矩阵阵列的输出c0～c127，通过特定的矩阵阵列合并与适配盒单元输出到矩阵阵列的接口适配器单元。ss1/ss2与mu1/mu2/mu3/mu4之间也通过矩阵阵列合并与适配盒单元互连起来。

六个矩阵模块之间的互连如图3所示，其中ss1和ss2作为整个矩阵阵列的输入单元，mu1、mu2、mu3、mu4作为整个矩阵阵列的输出单元。ss1和ss2通过矩阵阵列合并与适配盒单元将单个矩阵模块的32列对应连接，再通过矩阵阵列合并与适配盒单元连接到矩阵阵列的接口适配器单元，作为32╳128矩阵阵列的输入端r0～r31；mu1/mu2/mu3/mu4通过通过矩阵阵列合并与适配盒单元将单模块的32列连接到矩阵阵列的接口适配器单元，作为32╳128矩阵阵列的输出端c0～c127；ss1单模块的4行通过矩阵阵列合并与适配盒单元与mu1/mu34行依次对应互连起来，作为输入与输出之间的连接通路，ss2单模块的4行通过矩阵阵列合并与适配盒单元与mu2/mu44行依次对应连接起来，作为输入与输出之间的连接通路。

按照这样的互连方式连接之后，本发明可以实现32行任意输入，128列任意输出。第1/2/3/4组mu开关矩阵内部互连最多只能连四通道，第1/2/3/4组mu开关矩阵内部互连须经ss开关矩阵，且受ss最大通道数限制。

本发明的工作原理是利用外部级联的形式将多个小规模矩阵单元集成，在3u6槽的空间内通过外特定的连接形式实现了32╳128的矩阵阵列，该发明以标准的单槽pxi总线开关矩阵模块为基础，通过利用6块32╳4的pxi单槽模块再进行合理的外部级联完成了32╳128矩阵开关阵列，用户可以把该集成方法应用到其它大规模矩阵阵列集成过程中，实现了该集成方法的通用化。

本发明的结构形式为6块标准的pxi3u单槽通过外部线缆组合而成，通过pxi接口连接到pxi机箱，最终结构尺寸(宽×高×深)为：122mm×130mm×216mm。单块pxi模块对外连接器为标准的78芯d_sub公头连接器，便于进行组合互连。因为6块小型开关矩阵模块结构功能完全相同，便于后期维护。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。