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快速進行RF傳輸路徑測試

作者: 時間:2012-08-22 來源:網絡 收藏

  麻薩諸塞州Lowell是美國東北部一個小城,曾以制造紡織品而聞名。現在,它是 Electronics公司的總部所在地。該公司是一家國防和航天RF元件和子系統制造商。現在, Electronics M/A-COM已不再是 International的子公司,它以Adams-Russell、Phoenix Microwave和Anzac等品牌生產自己的產品,這些品牌都來自于被Tyco Electronics并購的公司。

  在Lowell總部,工程師設計各種形狀和尺寸的天線,最高頻率達60GHz,這些天線多數都安裝在飛機、導彈和武器上。該公司還生產電纜部件。它從原材料開始設計自己的電纜產品,并在其廠房內制造電纜連接器。

圖1安裝在發射車上檢測有效載荷的螺旋天線


  該公司的RF元件包括頻率轉換器、放大器、倍頻器、混頻器和交換器。其中許多元件用于如現場可更換單元(LRU)和電子戰(EW)系統這類的子系統。Tyco Electronics還生產一種用來干擾自制爆炸裝置(Improvisational Explosive Devices)無線電信號的設備,用來保護伊拉克人的生命。

  航天和國防應用中的RF元件和系統時,Tyco Electronics的工程師需要使用多種技術。他們不僅要檢驗高頻信號的精確性,還必須考慮到預計工作環境下的惡劣條件。Tyco Electronics為航天和國防部門設計產品,這些產品批量不大。對這些產品而言,幾千件就可以被當作是大批量。這些中既包括每項長達數小時的對所有單元100%特性的表征測試,也包括耗時僅數秒的簡單合格/不合格的測試。

  天線增益

  Tyco Electronics的天線用于通信、電子戰和導航系統。它們還被用來發送遙測信號或接收GPS信號。對于新設計,需要對天線所有特性進行完全的表征。天線工程經理Mark Marden領導一批工程師測量天線的方向圖(pattern)、增益和電壓駐波比(VSWR)。圖1顯示了兩個安裝在運載火箭上的螺旋天線。天線的直徑決定其頻率范圍。其它形狀的天線有平板形和錐形,但其具體形狀和尺寸差別很大。天線工程師使用六個室內消聲室中的一個來表征各種天線。這些天線的尺寸從12立方英尺到60英尺×24英尺×24英尺不等。對飛機、航天飛船、導彈和武器上安裝的天線,需要進行全球面測試,而地基天線則只需要進行半球面測試。

  工程師設計了一種方法,可以在消聲室內測量天線360°輻射方向圖。他們將被測天線相對于一個固定天線做360°轉動。圖2顯示了一個消聲室的設備布局,工程師用該消聲室改變被測天線的方位角和仰角。典型情況下,定位器以0.5°和更小的間隔移動被測天線。雖然在測試中固定天線的位置不變,但其高度是可調的,因為它安裝在一個可伸縮的桿上?!氨粶y天線變成了‘宇宙的中心’”,Marden這樣描述。

圖2消聲室內裝置用于將發射天線位置對準被測天線并調整被測天線采集數據


  圖3顯示了一個在消聲室內測試的錐形天線。由一個激光瞄準裝置將被測天線對準固定天線,并在測試期間保持被測天線旋轉中心的位置不變。圖4顯示了一個在消聲室內的固定喇叭天線。

  工程師通過Agilent 網絡分析儀測量電磁場振幅和相位(不是所有用戶都要求進行相位測量)。每個頻率進行約3萬次測量。每次測試在覆蓋天線頻率范圍的8個~10個頻率下進行。一次測試需要進行30分鐘~2小時。測試的安裝和校準工作則需要約4個小時。

圖3繞軸樞點轉動被測天線的機械臂


  在將被測天線裝到消聲室內之前,工程師使用一個已知增益的天線為基準對設備進行校準。這樣可以提供一組參考測量值,工程師可以與此被測天線的響應進行比較。

  天線環境

  用于航天和國防領域的天線需要在很寬的溫度范圍下工作,還必須能耐受沖擊、振動和壓力。在使天線經受環境考驗之前,工程師先進行名為“驗收測試”的基準測量。通過該測試,可以向用戶證明天線符合規格要求。然后,將天線置于惡劣環境下重復性能測試,該測試被稱為“認可測試”。

  認可測試包括溫度、振動和壓力測試以及高加速壽命測試。工程師可能同時設置天線的多個環境條件。在環境實驗室中,用一個帶加熱器和LN2(冷卻用)的溫控箱使天線處于±300°F的溫度下。該溫控箱可以放在一個振動臺上,這樣工程師們就可以使天線同時經受溫度和振動了。

圖4工程師們可調整喇叭天線高度以適應不同的發射天線尺寸


  環境實驗室還有幾個熱電偶溫控箱,其中包括一個溫度沖擊箱。一臺升降機可使部件通過高溫和低溫箱,以產生熱應力。還有一個溫度/高度箱使部件經受寬溫度范圍和10萬英尺高度的考驗。濕度箱則模擬干燥和潮濕的氣候。

  Marden組的工程師還可以進行生產測試?!坝脩魧ιa測試的要求差別很大,” Marden稱?!瓣P鍵任務用的天線,如運載火箭用的天線,需要對每個單元都進行100%的方向圖、增益及VSWR測量?!?BR>
  該公司的許多軍用天線是美國政府的保密項目,為了保證測試數據的安全,工程師們通常將測量值保存在一個帶移動硬盤的計算機上。該移動硬盤保存在保險箱內。


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關鍵詞: RF傳輸路徑 Tyco 測試

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