腔體濾波器工作原理

　　近年來，伴隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，無線通信系統(tǒng)也在微波、毫米波技術(shù)的迅猛發(fā)展中得到了長足的進(jìn)步。而濾波器是一種典型的頻率選擇裝置，它能夠有效的抑制無用信號，使其不能通過濾波器，只有有用信號順利通過濾波器，因此，濾波器性能的優(yōu)劣直接影響到整個通信系統(tǒng)的質(zhì)量，濾波器就是現(xiàn)代微波、毫米波通信系統(tǒng)中至關(guān)重要的器件之無線通訊系統(tǒng)可以的工作的頻段很廣，從幾十MHZ 的低頻段到幾十GHZ 的高頻段都可以正常工作。因此，在無線通訊系統(tǒng)工作的頻率范圍內(nèi)，就可以使用很多不同種類的濾波器。并且隨著現(xiàn)在越來越復(fù)雜的電磁環(huán)境，則需要性能要求更高的微波濾波器。因此，對于- 一個性能優(yōu)越的濾波器的設(shè)計(jì)，就需要在設(shè)計(jì)時更加關(guān)心如何降低有用信號在系統(tǒng)中的衰減，并且還能高效的處理出所需要的有用信號，并且能夠很好的抑制其他無用信號對有用信號的強(qiáng)烈干擾。

　　1、腔體濾波器的工作原理

　　腔體濾波器就是采用諧振腔體結(jié)構(gòu)的微波濾波器;。一個腔體能夠等效成電感并聯(lián)電容，從而形成一一個諧振級，實(shí)現(xiàn)微波濾波功能： 較之其他性質(zhì)的微波濾波器而言，腔體濾波器結(jié)構(gòu)牢周，性能穩(wěn)定可靠，體積更小，Q 值適中，高端寄生通帶較遠(yuǎn)i 可且其散熱性好。因此，在各大通信基站中腔體濾波器應(yīng)用十分普遍。

　　就產(chǎn)品生產(chǎn)而言，腔體濾波器的性能與其結(jié)構(gòu)參與構(gòu)成的微波電路的性能密切相關(guān)，而它的裝配是其生產(chǎn)過程中決定性能的重要環(huán)節(jié)之一。高品質(zhì)的螺紋裝配是生產(chǎn)高性能腔體濾波器的關(guān)鍵。

　　由于腔體濾波器的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特殊性，尤其是在螺紋裝配過程中諧振頻率調(diào)試的復(fù)雜程度，國內(nèi)的濾波器生產(chǎn)幾乎都采用傳統(tǒng)的人工組裝、調(diào)試，高性能的濾波器卻只能從國外發(fā)達(dá)國家大量進(jìn)口，究其原因，主要表現(xiàn)在：

　?。?） 裝配自動化水平不高，生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量低;

　?。?） 近年來國家對工人勞動環(huán)境和勞動強(qiáng)度監(jiān)管日益

　　嚴(yán)格，人力成本持續(xù)上升;

　?。?）勞動力流動率高，員工的技術(shù)能力難以保證;

　?。?） 產(chǎn)品的創(chuàng)新力度不足。

　　在很大程度上，以上主要問題已經(jīng)阻礙了企業(yè)的發(fā)展。就必須很各個企業(yè)要想沖破束縛，尋求長遠(yuǎn)、穩(wěn)定的發(fā)展，好地解除上述限制。大力發(fā)展腔體濾波器無疑是- -條很好的途徑。腔體濾波器是，工業(yè)自動化技術(shù)運(yùn)用于微波工程領(lǐng)域的創(chuàng)新型實(shí)踐。

　　國外的實(shí)驗(yàn)和生產(chǎn)表明，腔體濾波器在大規(guī)模的批量生產(chǎn)中可以顯著提高生產(chǎn)效率、提升所生產(chǎn)濾波器產(chǎn)品的品質(zhì)。

　　2 、腔體濾波器的結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)裝配

　　腔體濾波器主要由腔體、覆蓋在腔體，上的蓋板、調(diào)試螺釘、鎖緊螺母和緊定螺釘?shù)冉M成，其中所屬的腔體上有諧振柱，蓋板上設(shè)有用于安裝緊定螺釘和調(diào)試螺釘?shù)穆葆斶^孔。

　　腔體濾波器的傳統(tǒng)裝配腔體濾波器的傳統(tǒng)裝配都是熟練的操作工利用相應(yīng)工具和測量儀器進(jìn)行手動裝配的過程。所用的工具和儀器為：

　?。?） 工具：電批、十字花螺絲刀、內(nèi)六角扳手、一字調(diào)試螺絲刀等;

　?。?）儀器： 矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀，如E5071B、MS4622B 等;腔體濾波器傳統(tǒng)的機(jī)械裝配流程如下：

　?。?）蓋板安裝于諧振腔體利用緊定螺釘將蓋板鎖緊在諧振腔體上;

　?。?）蓋板螺紋組裝將調(diào)試螺釘擰入蓋板，以備下道： 工序即諧振頻率的調(diào)試;

　?。?） 諧振頻率調(diào)試由于機(jī)加I 誤差對腔體濾波器物理和電路結(jié)構(gòu)的影響，所以一般都需要進(jìn)行諧振頻率的調(diào)試;

　　（6）鎖螺母利用內(nèi)六角扳手?jǐn)Q緊螺母，以緊固調(diào)完成的調(diào)試螺釘;

　　（7）環(huán)境實(shí)驗(yàn)處理包括高低溫實(shí)驗(yàn)（-40C~80C ）和檢驗(yàn)。環(huán)境實(shí)驗(yàn)要求根據(jù)產(chǎn)品的特定規(guī)范進(jìn)行;

　?。?） 表面處理檢驗(yàn)合格后根據(jù)客戶要求進(jìn)行表面噴漆（如黑色等）。

　　據(jù)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，一般規(guī)格的腔體濾波器，僅僅初調(diào)環(huán)節(jié)所需要標(biāo)準(zhǔn)工時就達(dá)90 分鐘，復(fù)調(diào)的標(biāo)準(zhǔn)工時至少15 分鐘，再加。上人工組裝蓋板與諧振腔體則耗時將會更多： 另外，對于高階復(fù)雜的腔體濾波器更甚。如此低下的作業(yè)效率不得不迫使企業(yè)招聘大量的裝配人員以滿足市場的產(chǎn)品需求。

　　3 、腔體濾波器的應(yīng)用

　　3.1腔體濾波器在國外的應(yīng)用

　　1995 年，全球無線通訊基礎(chǔ)設(shè)施的領(lǐng)先生產(chǎn)商一一加拿大康姆迪公司開發(fā)了濾波器計(jì)算機(jī)輔助諧振頻率調(diào)試軟件，成功用于指導(dǎo)衛(wèi)星用濾波器和雙工器的調(diào)試。2003 年，康姆迪公司研制出無線基站雙工器的自動調(diào)試系統(tǒng)RoboCAT。該系統(tǒng)結(jié)合有效的輔助調(diào)試算法和先進(jìn)的機(jī)電一體化設(shè)備首次實(shí)現(xiàn)了濾波器的自動調(diào)試。

　　3.2 腔體濾波器在國內(nèi)的應(yīng)用

　　相比之下，國內(nèi)對于腔體濾波器的研究則起步較晚，而且主要集中于針對諧振頻率調(diào)試技術(shù)的研究。2007 年，針對高溫超導(dǎo)濾波器，左濤等人創(chuàng)造性地開發(fā)了- -套相應(yīng)的計(jì)算機(jī)輔助調(diào)試專用軟件; 該軟件基于MATLAB 7.0 開發(fā)環(huán)境，利用所設(shè)計(jì)的機(jī)輔調(diào)諧I 具包從超導(dǎo)濾波器的測試數(shù)據(jù)中分析出各諧振器的頻率失諧量以及耦合系數(shù)等信息，進(jìn)而確立失諧量與螺釘調(diào)節(jié)量之間的關(guān)系; 該工具包不僅提供兩種可選的最優(yōu)化算法一一梯度法和遺傳算法，而且支持神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模，可以通過建立表征頻率失諧量與螺釘調(diào)諧量之間關(guān)系的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，由模型計(jì)算出各調(diào)諧螺釘?shù)恼{(diào)節(jié)量，從而實(shí)現(xiàn)后期諧振頻率調(diào)試的半自動化。

　　2012 年，針對螺絲自動安裝領(lǐng)域，中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院的謝小輝、孫強(qiáng)等人研制出自動鎖螺絲裝置，實(shí)現(xiàn)了螺絲的自動送料和自動擰緊，且性能可靠。