摘要：微波濾波器應用廣泛，在大批量的生產(chǎn)中，為了減少調(diào)試對于工程經(jīng)驗的依賴性，不斷提高微波濾波器調(diào)試的效率，設計并實現(xiàn)了針對腔體濾波器智能調(diào)試平臺。平臺采用計算機智能提取濾波器的響應參數(shù)，通過步進電機自動調(diào)整濾波器。該調(diào)試平臺在濾波器調(diào)試實際應用中獲得了顯著的經(jīng)濟效益。
關鍵詞：微波濾波器；調(diào)試；參數(shù)提??；智能

0 引言
    微波濾波器在衛(wèi)星通信、中繼通信、雷達、電子對抗及微波測量儀表中都有著廣泛的應用。在衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，微波濾波器的性能直接影響著轉發(fā)器通道的通信品質(zhì)；對于無線通信系統(tǒng)而言，濾波器是一種至關重要的微波射頻器件，它的使用對于分離頻譜信息、提高通信質(zhì)量、防止信號串擾有著十分重要的意義。在電磁環(huán)境日益復雜和頻譜范圍日益擁擠的今天，實現(xiàn)選頻和去噪等重要功能的微波濾波器越來越受到使用者的重視。
    一般而言，濾波器手動調(diào)試實際上是一個實時迭代優(yōu)化的過程。為了便于調(diào)試，濾波器結構上會有調(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)試技術人員調(diào)試的時候可以改變?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)試技術人員調(diào)試的時候，根據(jù)矢量網(wǎng)絡分析儀圖形變化反復擰調(diào)諧螺釘，直到濾波器的性能達到設計要求。對許多調(diào)試技術人員而言，手動調(diào)試的過程更像一門手藝而不是一門科學。因此，復雜結構微小濾波器的手動調(diào)試一般都是由十分有經(jīng)驗的調(diào)試技術人員來完成的。
    在大批量的調(diào)試生產(chǎn)過程中，功率容量、溫度效應、材料機械特性、無源三階交調(diào)以及尺寸限制等都是濾波器實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)化過程中的瓶頸問題，目前工程中大量還是憑借矢網(wǎng)診斷和人工手動調(diào)試，難以做到快速準確的調(diào)試，特別是對缺乏經(jīng)驗的濾波器調(diào)試人員來說更是難以掌握。

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)試對于工程經(jīng)驗的依賴性，盡可能減少人的勞動。濾波器智能調(diào)試平臺的目標是建立以計算機為核心的自動化調(diào)試平臺，讓計算機去充當重復工作的角色并且賦予其一定水平的智能判斷來指導調(diào)試人員的工作。
    目前，基于計算機控制的智能調(diào)試方法主要分為頻域方法和時域方法兩類：
    (1)時域調(diào)試方法：這種方法主要是利用信號的頻時域轉換，得到濾波器的時域響應，尋找各可調(diào)元件與時域響應之間的變化規(guī)律，進行相應的調(diào)試。其中，較為突出的是安捷倫公司提出的時域調(diào)試方法。這種調(diào)試方法的缺點是：需要有一個理想的調(diào)試好了的濾波器的時域響應做模版。而且對于交叉耦合濾波器來講，在濾波器調(diào)試參數(shù)與時域響應曲線之間不存在明顯的關系。
    (2)頻域調(diào)試方法：該方法基本思想是對濾波器S參數(shù)的頻域響應曲線應用各種不同的數(shù)值計算方法，提取濾波器模型參數(shù)，找出與理想模型參數(shù)的差距，進行相應的調(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測試待調(diào)濾波器的響應；
    ②利用等效電路模型進行參數(shù)提?。?br />     ③對比實際響應提取參數(shù)與理想響應理想?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)部件的實際位置；
    ⑤重復以上步驟①～步驟④，直至實測響應達到指標為止。

2 濾波器智能調(diào)試平臺
    如圖2所示，濾波器智能調(diào)試平臺主要由計算機、調(diào)試機械(如電機)、矢量網(wǎng)絡分析儀和待調(diào)試濾波器組成。其基本工作流程是：首先，矢量網(wǎng)絡分析儀測試出濾波器參數(shù)，然后將參數(shù)采集到計算機中，通過軟件分析，得出需要調(diào)試的物理量，然后通過計算機控制直流電機帶動特制的調(diào)試設備，去調(diào)試濾波器的調(diào)試螺釘，直到矢量網(wǎng)絡分析儀測試出濾波器參數(shù)符合設計要求為止。

2．1 矢量網(wǎng)絡分析儀
    矢量網(wǎng)絡分析儀能全面評測射頻和微波器件。其包括集成的合成源，測試裝置和調(diào)諧接收器。內(nèi)裝的S參數(shù)測試裝置提供正向和反向的全范圍幅度和相位測量，如圖3所示。

2．2 調(diào)試機械
    本方案采用直流電機帶動特制的調(diào)試設備，將調(diào)試螺釘調(diào)到最佳位置。目前的控制臺由五臺電機控制，分別是x軸，y軸，z軸，DM(鎖緊螺帽的電機)，DT(調(diào)諧螺釘?shù)碾姍C)；其中x，y，z用的是步進電機，DM、DT用的是伺服電機。
2．3 工業(yè)控制計算機
    在工業(yè)控制計算機上運行相應的軟件，來讀取網(wǎng)絡分析儀的測試參數(shù)，分析并計算出需要調(diào)試的物理量，然后去控制直流電機調(diào)試設備進行調(diào)試。如圖4所示，用戶只需在軟件界面中點擊開始調(diào)試，調(diào)試平臺就能自動地完成調(diào)試過程，對于調(diào)試過程中出現(xiàn)的異常也能夠進行友好的提示。

3 結語
    微波濾波器在通信、雷達和測量等領域廣泛應用，隨著社會的發(fā)展，它的需求也日益增加。微波濾波器的調(diào)試是一項復雜工作，它需要豐富的實際操作經(jīng)驗。隨著濾波器節(jié)數(shù)的增加，調(diào)試所涉及參數(shù)的數(shù)量也增加，調(diào)試難度也大大增加。引人智能化的計算機輔助調(diào)試技術，既能減少調(diào)試人員的工作量，又能提高生產(chǎn)效率，具有很好的應用前景。
    本文提出的針對腔體濾波器的智能調(diào)試平臺，能夠實現(xiàn)計算機自動調(diào)試濾波器，它能降低微波部件的試驗調(diào)試難度，縮短調(diào)試周期，又大大降低對操作者調(diào)試經(jīng)驗的要求，是提高微波濾波器批量生產(chǎn)能力的一條非常好的途徑。