腔體濾波器智能調(diào)試原理流程及智能調(diào)試平臺(tái)的介紹

一般而言，濾波器手動(dòng)調(diào)試實(shí)際上是一個(gè)實(shí)時(shí)迭代優(yōu)化的過(guò)程。為了便于調(diào)試，濾波器結(jié)構(gòu)上會(huì)有調(diào)試用的調(diào)諧螺釘，或者有其他形式的調(diào)諧元件，以便調(diào)試技術(shù)人員調(diào)試的時(shí)候可以改變?yōu)V波器諧振單元的諧振頻率和諧振單元間的耦合量。調(diào)試技術(shù)人員調(diào)試的時(shí)候，根據(jù)矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀圖形變化反復(fù)擰調(diào)諧螺釘，直到濾波器的性能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。對(duì)許多調(diào)試技術(shù)人員而言，手動(dòng)調(diào)試的過(guò)程更像一門手藝而不是一門科學(xué)。因此，復(fù)雜結(jié)構(gòu)微小濾波器的手動(dòng)調(diào)試一般都是由十分有經(jīng)驗(yàn)的調(diào)試技術(shù)人員來(lái)完成的。

在大批量的調(diào)試生產(chǎn)過(guò)程中，功率容量、溫度效應(yīng)、材料機(jī)械特性、無(wú)源三階交調(diào)以及尺寸限制等都是濾波器實(shí)際加工中的重要考慮因素。微波濾波器的調(diào)試已經(jīng)成為產(chǎn)業(yè)化過(guò)程中的瓶頸問(wèn)題，目前工程中大量還是憑借矢網(wǎng)診斷和人工手動(dòng)調(diào)試，難以做到快速準(zhǔn)確的調(diào)試，特別是對(duì)缺乏經(jīng)驗(yàn)的濾波器調(diào)試人員來(lái)說(shuō)更是難以掌握。

1 濾波器智能調(diào)試原理及流程

濾波器智能調(diào)試平臺(tái)研制的目的是為了不斷提高微波濾波器的調(diào)試效率，大大減少調(diào)試對(duì)于工程經(jīng)驗(yàn)的依賴性，盡可能減少人的勞動(dòng)。濾波器智能調(diào)試平臺(tái)的目標(biāo)是建立以計(jì)算機(jī)為核心的自動(dòng)化調(diào)試平臺(tái)，讓計(jì)算機(jī)去充當(dāng)重復(fù)工作的角色并且賦予其一定水平的智能判斷來(lái)指導(dǎo)調(diào)試人員的工作。

目前，基于計(jì)算機(jī)控制的智能調(diào)試方法主要分為頻域方法和時(shí)域方法兩類：

(1)時(shí)域調(diào)試方法：這種方法主要是利用信號(hào)的頻時(shí)域轉(zhuǎn)換，得到濾波器的時(shí)域響應(yīng)，尋找各可調(diào)元件與時(shí)域響應(yīng)之間的變化規(guī)律，進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)試。其中，較為突出的是安捷倫公司提出的時(shí)域調(diào)試方法。這種調(diào)試方法的缺點(diǎn)是：需要有一個(gè)理想的調(diào)試好了的濾波器的時(shí)域響應(yīng)做模版。而且對(duì)于交叉耦合濾波器來(lái)講，在濾波器調(diào)試參數(shù)與時(shí)域響應(yīng)曲線之間不存在明顯的關(guān)系。

(2)頻域調(diào)試方法：該方法基本思想是對(duì)濾波器S參數(shù)的頻域響應(yīng)曲線應(yīng)用各種不同的數(shù)值計(jì)算方法，提取濾波器模型參數(shù)，找出與理想模型參數(shù)的差距，進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)試。本系統(tǒng)采用了頻域調(diào)試方法。

如圖1所示，兩類方法都是在等效電路參數(shù)方面做文章，其主要步驟如下：

①測(cè)試待調(diào)濾波器的響應(yīng);

②利用等效電路模型進(jìn)行參數(shù)提取;

③對(duì)比實(shí)際響應(yīng)提取參數(shù)與理想響應(yīng)理想?yún)?shù)的差異;

④根據(jù)以上差異獲取下一步調(diào)試的方向和幅度，改變可調(diào)部件的實(shí)際位置;

⑤重復(fù)以上步驟①～步驟④，直至實(shí)測(cè)響應(yīng)達(dá)到指標(biāo)為止。2 濾波器智能調(diào)試平臺(tái)

如圖2所示，濾波器智能調(diào)試平臺(tái)主要由計(jì)算機(jī)、調(diào)試機(jī)械(如電機(jī))、矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀和待調(diào)試濾波器組成。其基本工作流程是：首先，矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)試出濾波器參數(shù)，然后將參數(shù)采集到計(jì)算機(jī)中，通過(guò)軟件分析，得出需要調(diào)試的物理量，然后通過(guò)計(jì)算機(jī)控制直流電機(jī)帶動(dòng)特制的調(diào)試設(shè)備，去調(diào)試濾波器的調(diào)試螺釘，直到矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)試出濾波器參數(shù)符合設(shè)計(jì)要求為止。

2.1 矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀

矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀能全面評(píng)測(cè)射頻和微波器件。其包括集成的合成源，測(cè)試裝置和調(diào)諧接收器。內(nèi)裝的S參數(shù)測(cè)試裝置提供正向和反向的全范圍幅度和相位測(cè)量，如圖3所示。

2.2 調(diào)試機(jī)械