宋賽武，唐 楠

(南京電子技術(shù)研究所， 南京210039)

0 引言

鐵氧體移相器作為一種特殊的微波器件，在雷達(dá)、微波通信和微波測(cè)量系統(tǒng)等方面得到了廣泛應(yīng)用，特別是在無(wú)源相控陣?yán)走_(dá)中其優(yōu)越性得到了充分體現(xiàn)［1-2］。無(wú)源相控陣天線通過(guò)對(duì)天線內(nèi)移相器的控制，達(dá)到波束指向的瞬間轉(zhuǎn)換［3-5］。移相器在天線中有著非常重要的作用［6］，隨著對(duì)移相器性能指標(biāo)要求的逐漸提高與人力成本的不斷上升，使得對(duì)移相器產(chǎn)品質(zhì)量的一致性要求更高，相關(guān)的移相器生產(chǎn)企業(yè)也面臨著產(chǎn)能瓶頸，因此，國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)廠商在采用自動(dòng)化方式代替人工操作方面做著各自的努力與嘗試。而移相器的測(cè)試是耗時(shí)最多的環(huán)節(jié)，在測(cè)試環(huán)節(jié)進(jìn)行效率提升，效果最為顯著。本文針對(duì)一種定制性極強(qiáng)、結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜的移相器組件，介紹了一種移相器快速測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

1 快速化測(cè)試系統(tǒng)

1.1 快速化測(cè)試系統(tǒng)需求

鎖式鐵氧體移相器組件是應(yīng)用于雷達(dá)上的一種新型鐵氧體移相器，它具有電性能要求高、陣面裝配數(shù)量多、結(jié)構(gòu)形式獨(dú)特等特點(diǎn)，結(jié)構(gòu)如圖1所示。隨著該雷達(dá)進(jìn)入批產(chǎn)階段，該移相器組件的生產(chǎn)也面臨著巨大壓力。移相器在整個(gè)的生產(chǎn)過(guò)程中要進(jìn)行多次測(cè)試及數(shù)據(jù)采集工作，因此，如何提高移相器測(cè)試效率，成為提升移相器生產(chǎn)效率凾待解決的關(guān)鍵性問(wèn)題。

圖1 鎖式鐵氧體移相器組件

以往我們對(duì)移相器進(jìn)行測(cè)試都是人工將移相器通過(guò)螺釘擰緊在測(cè)試系統(tǒng)上，為給測(cè)試人員提供足夠操作空間，每次都需要對(duì)測(cè)試系統(tǒng)的高度、角度進(jìn)行調(diào)整。同時(shí)，采集移相器數(shù)據(jù)時(shí)都是將三根顏色各異、長(zhǎng)度等同的導(dǎo)線按特定的規(guī)則焊在移相器的焊盤上，焊線前導(dǎo)線還需經(jīng)過(guò)備線、剝線、浸錫等工序，采集數(shù)據(jù)時(shí)，測(cè)試人員先將移相器用螺釘固定在測(cè)試系統(tǒng)上，再通過(guò)與儀表相連的三個(gè)線夾夾緊焊在移相器的三根導(dǎo)線線頭，借助儀表讀取數(shù)據(jù)，完成一個(gè)單元移相器一次的數(shù)據(jù)測(cè)試及采集工作，之后松開(kāi)三個(gè)線夾，將移相器從測(cè)試系統(tǒng)拆下，進(jìn)行下一單元移相器的數(shù)據(jù)采集。

通過(guò)對(duì)采集到的測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析比對(duì)，將合格的移相器進(jìn)行分類存放，等待下一環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)采集，而對(duì)于不合格品需將導(dǎo)線拆下，重新進(jìn)行裝配、調(diào)試、篩選、數(shù)據(jù)測(cè)試與采集等工作。

等所有移相器進(jìn)入臨交付狀態(tài)時(shí)，還需對(duì)移相器再進(jìn)行一次交付前狀態(tài)數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)采集完成后，拆除焊接的導(dǎo)線，修整焊盤，移相器包裝交付。

由此可見(jiàn)，采用這種焊線方式進(jìn)行測(cè)試與數(shù)據(jù)采集，是一種十分繁瑣且費(fèi)時(shí)費(fèi)力費(fèi)料的工作，且焊盤經(jīng)多次焊接后會(huì)影響焊盤可靠性，給后續(xù)電裝造成不利影響;另外，對(duì)成品器件進(jìn)行反復(fù)拆裝，有對(duì)成品器件造成損傷的風(fēng)險(xiǎn)，也不利于移相器的后續(xù)測(cè)試維修［7-9］。因此，迫切的需要設(shè)計(jì)一種快速化測(cè)試系統(tǒng)來(lái)取代原有的移相器測(cè)試系統(tǒng)。

1.2 快速化測(cè)試系統(tǒng)基本組成及設(shè)計(jì)原理

基于該鎖式鐵氧體移相器的具體測(cè)試要求，在設(shè)計(jì)快速化測(cè)試系統(tǒng)時(shí)我們將其分為數(shù)據(jù)采集、快速安裝定位、系統(tǒng)控制三部分。其中，數(shù)據(jù)采集部分需改變以往焊線的采集方式，快速安裝定位需將測(cè)試系統(tǒng)變動(dòng)態(tài)系統(tǒng)為固態(tài)系統(tǒng)，系統(tǒng)控制則是將復(fù)雜的經(jīng)驗(yàn)式手工操作變?yōu)楹?jiǎn)單的按鈕式機(jī)械操作。

1.3 系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)與測(cè)試結(jié)果比對(duì)

我們將測(cè)試波導(dǎo)與移相器固定在單一方向確定行程的導(dǎo)軌上，通過(guò)內(nèi)部彈簧與定位銷釘?shù)淖饔?，使?fù)雜多變的動(dòng)態(tài)測(cè)試系統(tǒng)成為只能做簡(jiǎn)單往復(fù)運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了測(cè)試系統(tǒng)與移相器快速精準(zhǔn)安裝緊固，如圖2所示。同時(shí)，結(jié)合天線陣面中移相單元周期分布的特點(diǎn)，測(cè)試時(shí)移相單元間也實(shí)現(xiàn)了快速銜接替換。用簡(jiǎn)單的按鈕式自動(dòng)化控制系統(tǒng)替代復(fù)雜的手工操作。

然而，要想真正實(shí)現(xiàn)移相器快速測(cè)試，單純依靠移相器與測(cè)試系統(tǒng)快速安裝定位還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，必須將繁雜的焊線測(cè)試方式徹底改變。因此，我們又設(shè)計(jì)了一款可操作性強(qiáng)、與移相器三個(gè)焊點(diǎn)相對(duì)位置一致且具有伸縮功能的電測(cè)探頭，如圖3所示。通過(guò)合理的工裝設(shè)計(jì)，借助多個(gè)傳動(dòng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的控制，實(shí)現(xiàn)了探頭與焊盤之間的快速、精準(zhǔn)、穩(wěn)定的柔性接觸。

圖2 測(cè)試系統(tǒng)

圖3 電測(cè)探頭

通過(guò)移相器與測(cè)試波導(dǎo)的快速定位安裝，結(jié)合快速電測(cè)探頭的使用，實(shí)現(xiàn)了移相器快速數(shù)據(jù)測(cè)試與采集。經(jīng)過(guò)實(shí)際測(cè)算，采用了這種移相器快速化測(cè)試系統(tǒng)后，該鎖式鐵氧體移相器組件的數(shù)據(jù)測(cè)試與采集效率得以大幅度提高，每移相單元測(cè)試時(shí)間從8 min縮短為2 min，通過(guò)圖4～圖6所示移相器組件仿真性能與測(cè)試系統(tǒng)使用前后測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)比，表明該快速化測(cè)試系統(tǒng)滿足該鎖式鐵氧體移相器測(cè)試要求。

圖4 駐波與損耗仿真結(jié)果

圖5 駐波與損耗未使用測(cè)試系統(tǒng)前實(shí)測(cè)結(jié)果

圖6 駐波與損耗使用測(cè)試系統(tǒng)后實(shí)測(cè)結(jié)果

2 結(jié)束語(yǔ)

本文介紹的一種移相器快速測(cè)試系統(tǒng)，它徹底改變了傳統(tǒng)鐵氧體移相器的測(cè)試方式，能夠大大提高了移相器測(cè)試效率，值得注意的是，這只是針對(duì)移相器測(cè)試環(huán)節(jié)進(jìn)行的快速化改造，對(duì)于其他同類微波器件，實(shí)現(xiàn)裝配、測(cè)試、調(diào)試、檢驗(yàn)的全流程自動(dòng)化，還需要各方能人志士的共同努力。

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