一種移相器快速化測試系統的設計

宋賽武，唐 楠

(南京電子技術研究所， 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、微波通信和微波測量系統等方面得到了廣泛應用，特別是在無源相控陣雷達中其優越性得到了充分體現［1-2］。無源相控陣天線通過對天線內移相器的控制，達到波束指向的瞬間轉換［3-5］。移相器在天線中有著非常重要的作用［6］，隨著對移相器性能指標要求的逐漸提高與人力成本的不斷上升，使得對移相器產品質量的一致性要求更高，相關的移相器生產企業也面臨著產能瓶頸，因此，國內外生產廠商在采用自動化方式代替人工操作方面做著各自的努力與嘗試。而移相器的測試是耗時最多的環節，在測試環節進行效率提升，效果最為顯著。本文針對一種定制性極強、結構更為復雜的移相器組件，介紹了一種移相器快速測試系統的設計。

1 快速化測試系統

1.1 快速化測試系統需求

鎖式鐵氧體移相器組件是應用于雷達上的一種新型鐵氧體移相器，它具有電性能要求高、陣面裝配數量多、結構形式獨特等特點，結構如圖1所示。隨著該雷達進入批產階段，該移相器組件的生產也面臨著巨大壓力。移相器在整個的生產過程中要進行多次測試及數據采集工作，因此，如何提高移相器測試效率，成為提升移相器生產效率凾待解決的關鍵性問題。

圖1 鎖式鐵氧體移相器組件

以往我們對移相器進行測試都是人工將移相器通過螺釘擰緊在測試系統上，為給測試人員提供足夠操作空間，每次都需要對測試系統的高度、角度進行調整。同時，采集移相器數據時都是將三根顏色各異、長度等同的導線按特定的規則焊在移相器的焊盤上，焊線前導線還需經過備線、剝線、浸錫等工序，采集數據時，測試人員先將移相器用螺釘固定在測試系統上，再通過與儀表相連的三個線夾夾緊焊在移相器的三根導線線頭，借助儀表讀取數據，完成一個單元移相器一次的數據測試及采集工作，之后松開三個線夾，將移相器從測試系統拆下，進行下一單元移相器的數據采集。

通過對采集到的測試數據進行分析比對，將合格的移相器進行分類存放，等待下一環節數據采集，而對于不合格品需將導線拆下，重新進行裝配、調試、篩選、數據測試與采集等工作。

等所有移相器進入臨交付狀態時，還需對移相器再進行一次交付前狀態數據采集，數據采集完成后，拆除焊接的導線，修整焊盤，移相器包裝交付。

由此可見，采用這種焊線方式進行測試與數據采集，是一種十分繁瑣且費時費力費料的工作，且焊盤經多次焊接后會影響焊盤可靠性，給后續電裝造成不利影響;另外，對成品器件進行反復拆裝，有對成品器件造成損傷的風險，也不利于移相器的后續測試維修［7-9］。因此，迫切的需要設計一種快速化測試系統來取代原有的移相器測試系統。

1.2 快速化測試系統基本組成及設計原理

基于該鎖式鐵氧體移相器的具體測試要求，在設計快速化測試系統時我們將其分為數據采集、快速安裝定位、系統控制三部分。其中，數據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試系統變動態系統為固態系統，系統控制則是將復雜的經驗式手工操作變為簡單的按鈕式機械操作。

1.3 系統的實現與測試結果比對

我們將測試波導與移相器固定在單一方向確定行程的導軌上，通過內部彈簧與定位銷釘的作用，使復雜多變的動態測試系統成為只能做簡單往復運動的傳動機構，實現了測試系統與移相器快速精準安裝緊固，如圖2所示。同時，結合天線陣面中移相單元周期分布的特點，測試時移相單元間也實現了快速銜接替換。用簡單的按鈕式自動化控制系統替代復雜的手工操作。

然而，要想真正實現移相器快速測試，單純依靠移相器與測試系統快速安裝定位還是遠遠不夠的，必須將繁雜的焊線測試方式徹底改變。因此，我們又設計了一款可操作性強、與移相器三個焊點相對位置一致且具有伸縮功能的電測探頭，如圖3所示。通過合理的工裝設計，借助多個傳動關節點的控制，實現了探頭與焊盤之間的快速、精準、穩定的柔性接觸。

圖2 測試系統

圖3 電測探頭

通過移相器與測試波導的快速定位安裝，結合快速電測探頭的使用，實現了移相器快速數據測試與采集。經過實際測算，采用了這種移相器快速化測試系統后，該鎖式鐵氧體移相器組件的數據測試與采集效率得以大幅度提高，每移相單元測試時間從8 min縮短為2 min，通過圖4～圖6所示移相器組件仿真性能與測試系統使用前后測試數據對比，表明該快速化測試系統滿足該鎖式鐵氧體移相器測試要求。

圖4 駐波與損耗仿真結果

圖5 駐波與損耗未使用測試系統前實測結果

圖6 駐波與損耗使用測試系統后實測結果

2 結束語

本文介紹的一種移相器快速測試系統，它徹底改變了傳統鐵氧體移相器的測試方式，能夠大大提高了移相器測試效率，值得注意的是，這只是針對移相器測試環節進行的快速化改造，對于其他同類微波器件，實現裝配、測試、調試、檢驗的全流程自動化，還需要各方能人志士的共同努力。

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