專利名稱：自動調(diào)諧微波信號的多腔濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及自動調(diào)諧高頻信號的多腔濾波器。更特別地，本發(fā)明涉及通過笛卡兒坐標機器人，因此在沒有人工操作員的干預的情況下自動調(diào)諧微波濾波器的系統(tǒng)，所述濾波器中的每一個基本上包含其中制成(在空氣和/或電介質(zhì)中的)諧振腔并提供調(diào)諧控制裝置的主體，該調(diào)諧控制裝置穿過并伸出所述主體的至少一個板和/或蓋層(或蓋子)并且一般具有有或沒有螺母的螺釘?shù)男问健?br> 背景技術(shù)：
由于使用諸如GSM和UMTS網(wǎng)絡的移動網(wǎng)絡的基于無線電鏈路的通信的擴展，因此在最近幾年包括濾波器、雙路復用器、多路復用器等的微波設備的電信工業(yè)需求呈指數(shù)增長。
一般地，這些濾波器(雙路復用器、多路復用器等的形式)具有用于一般與諸如放大器、防閃電保護、探針等的附加特征有關(guān)的微波信號的發(fā)射(Tx)和接收(Rx)的部分。由于適于實現(xiàn)的過程的機械容限，因此為了完成客戶規(guī)格，這些濾波器需要超高精度調(diào)諧。濾波器的特性的改變的另一因素(甚至更重要)是不能以重復的方式完成的由人工操作員完成的一系列不同的部件的組裝。
目前由人工操作員對所述濾波器進行調(diào)諧的裝置是試探式的，不是重復式的，因此需要有技術(shù)的操作人員。
并且，這種過程是消耗時間的并增加各單元的成本。
一般地，調(diào)諧過程包含為了改變其固有諧振頻率，一次一個地將各個螺釘引入各個腔體內(nèi)。即使這種很小的透入變化也可強烈影響諧振頻率和系統(tǒng)的整體性能，因此需要精細的靈敏度。
值得注意的是，沒有編碼過程是可用的；就我們的知識而言，在技術(shù)文獻或?qū)＠袑Χ嗲粸V波器的調(diào)諧的自動化的方法和系統(tǒng)均未作說明，盡管不排除未知的濾波器制造商的可能的嘗試，但是這些濾波器制造商考慮到他們的還未鞏固的性能和可靠性寧愿不公開他們的嘗試。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一目的在于為微波應用提供用于自動調(diào)諧多腔濾波器的自動系統(tǒng)(即，沒有高技術(shù)人工操作員的干預)。
另一目的在于，提供能夠降低制造成本、縮短試驗時間并減少組裝不確定性的工業(yè)自動化系統(tǒng)。
借助于在本說明書末尾的權(quán)利要求書(也應被視為在這里被加入)中記載更顯著的特征的本發(fā)明，實現(xiàn)這些和其它目的。
在優(yōu)選實施例中，根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)至少包括-用于象機器人那樣驅(qū)動和控制所有調(diào)節(jié)設備(OR)的子系統(tǒng)SUB-1A；-用于測量被測設備(DUT)的實時頻率響應的子系統(tǒng)SUB-2MI；-將SUB-2MI中的測量值與在SUB-4G中產(chǎn)生的基準參數(shù)相比較的子系統(tǒng)SUB-3C；產(chǎn)生所述基準參數(shù)的所述子系統(tǒng)SUB-4G；和與SUB-4G聯(lián)鎖用于控制在SUB-1A和SUB-4AG中包含的設備的子系統(tǒng)SUB-5CO。


從在附圖中給出(出于解釋性而非限制性目的)的特定實施例的說明，將更清楚地得到本發(fā)明的不同方面和優(yōu)點，在這些附圖中，圖1和圖3是系統(tǒng)的框圖；圖2是還包含所述驅(qū)動裝置(SUB-1A)、在子系統(tǒng)SUB-2MI中包含的測量裝置和控制子系統(tǒng)SUB-5C的示意性前視圖的框圖；圖4示出控制系統(tǒng)的算法的框圖；
圖5說明通過基準濾波器GU(金制單元(Golden Unit))得出基準參數(shù)Sri(圖1)的生成的方法；圖6是系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的示意圖；以及圖7是體現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的優(yōu)選設備的局部前視圖。
具體實施例方式
圖1表示根據(jù)本發(fā)明包括(優(yōu)選)五個子系統(tǒng)(可以增減)的系統(tǒng)-第一激活子系統(tǒng)SUB-1A，基本上包含1)摩擦裝置MF(例如，與各螺釘V的螺母有關(guān))，在這種情況下表示為外部夸大螺母(external exagonal nut)MF1。
2)用于調(diào)節(jié)DUT參數(shù)的裝置，在這種情況下為TORX型共軸螺釘MRS2；所述MF1和MRS2被機器人RO激活(圖2)。
-第二SUB-2M包含與所述DUT連接的測量儀器以執(zhí)行DUT的靈敏參數(shù)的實時數(shù)據(jù)獲取。在這種情況下，獲取儀器是測量所述DUT、S1、S2、...、Si、...、Sn的散布參數(shù)(scatter parameter)的矢量網(wǎng)絡分析器(VNA)，其中級數(shù)i＝1、...、n表示調(diào)諧元件的數(shù)量。
-第三子系統(tǒng)SUB-3C，包含將SUB-2M中的實時測量的散布參數(shù)S1、S2、...、Si、...、Sn與在SUB-4Ri中作為基準產(chǎn)生的散布參數(shù)(Sri)相比較的比較器。該比較器(COM)產(chǎn)生MSE(均方誤差)。
-第四子系統(tǒng)SUB-4Ri由供給塊(6)的算法ALG的塊(5)組成，該塊(6)產(chǎn)生存儲在靜態(tài)存儲器(MOF)中的用于各調(diào)諧元件的基準(Sri)的散布參數(shù)。通過后面說明的所述算法(ALG)(稱為New Giotto)適當?shù)卦敿氄f明這些基準參數(shù)。Sri是將保證DUT的最佳性能的參數(shù)。
-第五子系統(tǒng)SUB-5CO是能夠管理在調(diào)諧過程中包含的所有數(shù)據(jù)加工(elaborating)操作并能夠控制機器人移動的控制器(CONT.7)。在合成時，根據(jù)作為輸入接收的誤差信號MSE(線L4.7)，控制器(7)引導摩擦設備MF-1和調(diào)諧設備MRS-2的移動(線L71和L72)，這導致實時變差Si(L12、L23、L34)。新的計算的Si產(chǎn)生閉合回饋回路的新的誤差函數(shù)(L47)。當測量的誤差MSE達到其最小值時，算法ALG中斷并繼續(xù)進行以下調(diào)節(jié)元件。
可以用在自動控制領(lǐng)域中公知的大量不同的技術(shù)實現(xiàn)控制器CONT-7有意義的例子是基于PLC(可編程邏輯控制)、PAC(可編程自動控制)、PXI(模塊)、PCI(面向儀器的擴展)、PC(個人計算機)等的控制器。
根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的操作(流程)如圖3所示。
-塊10指出將DUT定位在相對固定精度的支撐(稱為DIMA)上的操作盡管一般來說這種定位不是手動的，但在附圖中沒有給出自動供給器(例如，帶式傳送機)。
-塊11指出在與在圖2中給出的第i個調(diào)節(jié)機構(gòu)(organ)OR的笛卡兒坐標對應的點Xi、Yi上定位機器人RO的頭部(圖2中的T)。
-塊12表示調(diào)節(jié)設備OR(螺釘)的接合的操作。
-塊13表示與第i個螺釘相關(guān)的螺母(D)的接合的操作。
-塊14表示通過在濾波器的主體內(nèi)調(diào)節(jié)其在其腔體(未給出)內(nèi)的穿透來對一個ORi進行調(diào)諧。該穿透的水平由承載來自控制器7的執(zhí)行兩種功能的信號的線L8控制7.1管理移動各個螺釘?shù)臋C械機構(gòu)；7.2和7.3借助于對算法“New Giotto”(7.2)的幫助確定穿透情況和控制精細定位。
-塊15控制與ORi相關(guān)的螺母Di的摩擦。
-塊16檢查整個流程如果每個調(diào)節(jié)設備都已被調(diào)諧，那么該過程結(jié)束(塊17)。
如果在塊16中i嚴格小于N，那么循環(huán)開始，由此，通過L6和遞增塊18，過程從塊11重新開始。
圖2示意地表示這里優(yōu)選表示為VNA(矢量網(wǎng)絡分析器)的子系統(tǒng)SUB-2MI和優(yōu)選由個人計算機表示的子系統(tǒng)SUB-5CO。
圖4表示基本上以以下階段構(gòu)造的稱為“New Giotto”(圖3的7.2)的控制算法的實施例
4.1開始設置DUT初始條件；在具有由螺釘表示的調(diào)節(jié)設備OR的板式濾波器(被蓋子封閉)的最重要的情況下，這些條件是完全拔出或放掉從所述蓋子的頂部伸出的蓋層(蓋子)。該過程從為各個調(diào)諧設備ORi從獲取的參數(shù)Sri的適當?shù)臄?shù)據(jù)庫加載開始。
4.2用基準信號的相位校準測量信號的相位通過在這樣的表達式MSE＝[相位(Sri)-相位(S0)*exp.(j2n β L)]中對量L進行數(shù)值優(yōu)化，補償基準設備GU(金制單元)和DUT之間的相位差，這里，Sri是通過所述GU獲得的并被存儲在數(shù)據(jù)庫中，S0是DUT的散布矩陣(scatter matrix)并且L表示通過優(yōu)化確定的理想線路的長度。
最小化與GU相比而在DUT中引入的相位誤差是得到一般過程的良好最終結(jié)果的基礎(chǔ)。
4.3加載。在如4.1中那樣已準備好DUT并且如4.2中那樣已使初始誤差最小化之后，在本塊(4.3)中，根據(jù)在獲取階段建立的調(diào)諧次序，軟件加載與第i個螺釘相關(guān)的基準參數(shù)Sri。
4.4計算ε0＝ε。這里進行DUT的實時測量散布參數(shù)和金制單元的各個散布參數(shù)之間的誤差(ε)估計，其中ε0是初始誤差，ε是當前誤差，ε0-ε＝MSE(sin.(相位Sri)，sin相位(Si))。對信號相位應用函數(shù)sine(sin)具有過濾測量的最迅速變化波陣面(front)的范圍并將其歸一化為-1～1。
4.5預定量的第i個螺釘插入。
4.6計算ε1＝ε。該塊4.6包含兩個子塊4.6.0和4.6.1。在第一子塊中，計算兩個函數(shù)即誤差ε1和εL＝lim(ε)。第二子塊4.6.1估計ε的差，即dε＝ε0(初始誤差ε0和最終誤差ε1之間的差)。當dε比O小時，到達塊4.8。如果相反高于0(dε＞0)，到達塊4.7。如果dεè的絕對值小于(在塊4.6.0中計算的)εL，那么到達塊4.9。換句話說，在塊4.6.0中，計算三個值dε＞0、dε＜0以及絕對值εL＝lim(ε)。
4.7賦值。
這里，將值ε1賦值到ε0(ε1＝ε0)。
4.8賦值bis。
這里，重新將值ε1賦值到ε0。簡言之，在移動第i個螺釘后，將測量的誤差與以前的誤差相比較當實際誤差減小時，螺釘被進一步插入；否則，為了使實際測量的誤差最小化，螺釘將被向后定位。
4.9通過調(diào)諧設備，即，如果第i個設備ORi處于最佳位置(量度最小)，則到達下一個設備的調(diào)諧。
4.10當每一個調(diào)諧裝置(螺釘)已被適當?shù)囟ㄎ唬沟眠^程的各個步驟中的測量誤差最小，那么流程結(jié)束。
圖5表示從基準單元(GU)獲取數(shù)據(jù)Sri。注意，在此定義的金制單元(GU)是完全調(diào)諧的設備。
過程如下1.1確定獲取的策略(如圖1SUB-4中那樣)。
基于形成受檢查的系統(tǒng)的濾波器的分類方法，必須建立調(diào)節(jié)元件的有序提取的次序。這種次序不必在第i步改變系統(tǒng)的信息。一般地，確定正確和一致的次序是強烈依賴于系統(tǒng)的復雜性的試探性的試驗。在實際中，這種獲取基于某一時刻的一個調(diào)節(jié)元件(OR)的提取并基于相應的散布參數(shù)的測量。
1.2根據(jù)1.1中建立的次序提取第i個調(diào)節(jié)元件(i＝1、2...N)。
1.3通過VNA(矢量網(wǎng)絡分析器)測量設備的散布參數(shù)并獲取。
1.4將測量的參數(shù)傳送到控制器(CONT)，在這種情況下，該控制器被集成在PC中。
產(chǎn)生靜態(tài)文件以存儲散布參數(shù)。
1.5結(jié)束當所有的調(diào)節(jié)元件已被拉出并且相對參數(shù)已被獲取(即i＝N)時，過程結(jié)束。
在圖6中，給出系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)的示意性但有效的布局，其中，INT是包含摩擦設備MF的框架，該摩擦設備MF為了與從安裝在支撐(SU)上的濾波器(F)的蓋層(P)伸出的調(diào)諧元件OR(螺釘)接合，可以沿Z軸(Z)垂直移動。從1到6的數(shù)字說明功能線和相關(guān)的裝置。
線1(L1)是指例如由兩個同心螺絲刀構(gòu)成的機器人的頭部MF的垂直移動。線1具有對功率裝置DAP起作用的電機M1和位置被轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號1/0并通過線1′被存儲在PC中的定位器。線2通過顆粒頭部(grain head)、閾值開關(guān)(CTRL)和與控制器(VSO2)的通信總線沿軸Z通過線性變換器(TZTG)控制螺絲刀對調(diào)諧元件的壓力，使得線2′將相關(guān)數(shù)據(jù)連接到PC上。線3給出包含位置P3的顆粒(G)的螺紋車削過程(V)，該過程通過線3′向PC報告其步驟。
L4給出螺母D的螺紋車削并具有(如線3那樣)定位器P4和與PC的相關(guān)連接4′。定位器P2和P4的輸出均可以與A/D轉(zhuǎn)換器連接。
線5充當線2并涉及螺母D的繞法；或者表示信號被傳送給PC的變換器TSD和觀測儀VS5。最后，在線6上，表示控制裝置沿平面方向X-Y的移動和與PC連接但也接收安全管理數(shù)據(jù)的定位器P6的移動。
圖7(設備局部前視圖)表示基本上包含設備的頭部的優(yōu)選實施方式，該設備的頭部基本上包含主要垂直支撐(頭部，T)，該垂直支撐可承載所有的上述裝置，諸如MF和MRS(圖2)、控制裝置OR(共軸螺絲刀)、垂直移動裝置Z(復合帶(complexe strap)CC)和與其相關(guān)的所有裝置(例如，電機M1、定位器P1、P3、P4和變換器TZTG、TSD)。
在頭部T下面，放置用于沿軸X(20)和Y(21)移動的載體X-Y和被上蓋23封閉的濾波器的支撐SU，螺釘(OR)從該上蓋23伸出，在該螺釘上應用用于調(diào)節(jié)它們的穿透情況的機械裝置。由于螺釘一般在水平線(X)上對準但在線(Y)上偏移，因此，控制裝置(螺絲刀)沿方向X從一個螺釘向另一個螺釘移動，并且在各個線的端部，移動到軸Y上的連續(xù)線上。這是最簡單的移動之一，但是，它具有必然的不方便以在濾波器的尺寸上不同的結(jié)構(gòu)上適應沖程X-Y。為了避免這種適應，提供光學結(jié)構(gòu)(optical lecture)(照片型或TV型)，以使摩擦和調(diào)節(jié)裝置的沖程自動適應濾波器的特性結(jié)構(gòu)。
為了示意性地澄清顧忌，參照在附圖中給出的實施例說明了本發(fā)明。但應理解，所述發(fā)明容許在任何本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠想到時應被視為包含在所述發(fā)明的范圍和精神內(nèi)的所有變化、提高、代替和添加等。
例如，圖1和圖2中說明的子系統(tǒng)中的一些可被集成和組合在一起。一般地，SUB3、SUB4、SUB5可被緊湊化或集成到一個單一的PC中。
因此，還必須對其高靈活性和可靠性的特性評價本系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.一種自動調(diào)諧高頻(HF)信號特別是微波的多腔濾波器的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括具有包含所述腔體并與螺釘型調(diào)節(jié)裝置相交的板的至少一個濾波器主體，該螺釘型調(diào)節(jié)裝置具有伸出所述板的頭部和透入所述腔體的桿，所述系統(tǒng)包含用于耦合移動所述調(diào)節(jié)裝置的機構(gòu)(臂)，并且特征在于，它包括-還用于調(diào)節(jié)它們透入腔體內(nèi)的實體的所述螺釘?shù)尿?qū)動和自動移動的子系統(tǒng)(SUB-1A)，包含摩擦設備(MF-1)和細致調(diào)諧調(diào)節(jié)設備(MRS-2)；用于在過程的每一步實時提取傳送特性參數(shù)的測量子系統(tǒng)(SUB-2M)；用于將在SUB-2M中測量的值S1、S2...Si、...SN(N是調(diào)節(jié)靈敏元件的數(shù)量)與在SUB-4G中產(chǎn)生的基準參數(shù)Sri相比較的子系統(tǒng)SUB-3C；如期望的那樣為比較的子系統(tǒng)(SUB-3C)產(chǎn)生基準參數(shù)的子系統(tǒng)(SUB-4G)；和服從SUB-4G用于控制包含在SUB-1和SUB-5中的裝置的子系統(tǒng)(SUB-5CO)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中，自動化子系統(tǒng)(SUB-1A)包含兩個同心臂。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中，第二子系統(tǒng)(SUB2MI)基本上包含優(yōu)選為類型VNA(矢量網(wǎng)絡分析器)的測量工具，該測量工具與DUT(被測設備)連接用于在過程的每一步實時提取傳送特性參數(shù)，由此歸還測量值S1、S2...SN的典型信號，N是對調(diào)節(jié)靈敏元件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中，子系統(tǒng)SUB-3C返回在MSE中計算的誤差(均方誤差)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的系統(tǒng)，其中，子系統(tǒng)SUB5接收所述MSE并控制子系統(tǒng)SUB1A和SUB4。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中，子系統(tǒng)SUB4-G包含基準參數(shù)(6)和算法(5)的發(fā)生器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的系統(tǒng)，其中，所述發(fā)生器在圖5中給出，并且所述算法在圖4中被概略地示出。
全文摘要
本發(fā)明涉及自動調(diào)諧微波信號的多腔濾波器。通過從加入腔體的板的蓋子伸出的螺釘自動調(diào)諧高頻信號的多腔濾波器的系統(tǒng)，包括自動化移動賦予子系統(tǒng)SUB－1A、用于提取傳送特性的測量子系統(tǒng)SUB－2M、將所述測量值與基準參數(shù)相比較的子系統(tǒng)SUB－3C、用于產(chǎn)生所述基準參數(shù)的子系統(tǒng)SUB－4G和服從所述SUB－4G和SUB1的子系統(tǒng)SUB－5CO。
文檔編號B25J3/00GK1979943SQ20061016414
公開日2007年6月13日 申請日期2006年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月6日
發(fā)明者波特里·朱利, 皮羅瓦諾·法斯托 申請人:安德魯電信產(chǎn)品有限公司