耦合器调试方法

1、腔体耦合器设计与调试心得一、设计软件的使用和优缺点：在设计中使用了三种设计优化软件：A： EESOF LINECALC和TOUCHSTON； B： HP APPCAD； C： MAXWELL HFSSo三种软件中，A在初步设计时，可以减少计算量，通过LINECALC,可以很准确的解得奇偶模阻抗，但 线宽一般较实际值偏大，比如，在设计6dB宽频耦合器时，该软件求得紧耦合线宽为3.05，(B = 8.4,H = 2.47)，而实验得的数据为2.8，偏大；耦合间隙极小，以6dB为例，求得紧耦合间隙为 0.03,实验数据为0.56。但A在计算单根线宽时，还是相当准确的。软件B功能较少，只能计算特性阻抗

2、，但计算得极为准确。软件C是个相当强大的三维场分析软件，可以单独计算奇偶模阻抗，分析场能量分布，电壁，磁壁分布 线等，不过它只有分析优化的功能，只有在做好最初的设计，获得最初的数据，方可使用，该软件运行 时占用资源极高，优化速度非常慢，所得数据很接近实验数据。二、实验现象第一次实验：使用分析得的间隙所做的定位块，将导电棒安装好，由于导电棒较宽，最宽处为3.9, 最初使用的N连接器的安装孔外径为8.4,装配时，还没有短路的担忧，没有做任何调试，结果发现高 频段的性能指标都不太理想，2200MHz的驻波、隔离指标很差，驻波只有18dB,隔离只达到17dB。 耦合度不平，低频段较高，高频段较低，分析

3、现象可推测第二级线长可能长了，以及四个端口容性较大， 有必要进行低阻补偿。但有时也可以装配成功，而且指标不差，方向性最多时可达到25dB，但调试量 显然是太大了。一是要将导电棒端头处锉细，以加入高阻补尝；二是将导电棒斜装，以调整输入输出回 波损耗；三是控制导电棒中心的间距，以得到最优的平坦度。在试验中还发现，由于N连接器装配得不 太规范，其结构强度不大，经常出现中心导电棒活动的现象。第二次试验： 根据第一次实验现象，此次试验中，将导电棒50Q线的长度减小1mm，这样在焊 装时，导电棒的端头与N连接器的绝缘子就有1mm的间隙，同时为了加固，在第一级向第二级跳变处 加了四氟支撑架。经过调试，发现高

4、端的指标全部上升，不过试验的重复性不太好，而且上升幅度并不 是特别明显，仅仅是指标稍高于要求值。但由于仍然使有8.4的N连接器，其结构问题没有解决。第三次试验：由于前两次试验巳确定了腔体耦合器设计的正确性与可行性，此次试验主要是解决结 构强度问题与成品率，在这次试验中，对腔体进行了较大的改变，将盖板改为平盖板样式，N连接器改 为6的，型号改为cp108hf，这样，在外型上可视性要好得多，N连接器的结构强度也有了较大的改 进。在实验中发现，现象与前两次试验没有太大的差别，但调试要方便的多，而且在试验中还出现了一 个调试方法，就是将端头处进行低阻补偿(因为现在有了1mm的间隙，目前呈高阻)，可以很

5、好的改 进指标，同时发现了导电棒的安装强度有必要改进。此次实验中，一次成品率没有提高，但调试成功率 上升。第四次试验： 为了加强导电棒的安装强度，对腔体又做了一次较大的改进：在四个N连接器所在的 位置，挖四个8mm*2mm*1mm的深腔，加装四氟卡槽，一是加入了低阻补偿，二是加强了导电棒的 安装强度，实验中发现，对了上次试验所发现的问题，都有了较完好的解决，调试成功率可达到50%o 第五次试验： 这次试验目的在于减少调试量，大幅提高一次成品率与调试成品率，实验中，在其他两 个地方也加入了四氟支撑架，位置在第一级的1/3处与第二级2/3处，结果发现，输入输出端口的回波 损耗下将不是很多，即时如此

6、，其指标仍远远高于要求值；同时方向性上升较多，最高可达到27dB， 一般也有21dB。耦合度变化不是很大，其平坦度仍在要求范围内。但同样的，其仍然存在一个重复性 的问题，但不是太大，较之以前的实验，其成品率巳达到70%，优良率达到20%，再次调试后的成品 率达到90%，一般三次调试后成品率达到100%。同时也发现，并不是所有的腔体耦合器都要加这么 多的支撑架，有时，只要加入四个就行了，如图所示，有时，加入A组的支撑架，反而会减小高端方向 性，所以，一般建议只装四个支撑架。至此，实验基本上结束，接下来是做生产型工艺控制问题。三、生产工艺经过了多次反复实验，对工艺有了较好的认识。第一问题，耦合间隙

7、的控制。与一般的介质板线耦合器 不同的是，空气腔体耦合器没有成型的电路板，这样，耦合间隙只有人为的控制，为此，定做了不同型 号的不同定位块，以解决定位问题，但是由于导电棒铜材质软，在安装过程中，常会发生弯曲，这就会 导致耦合平坦度下降，输入输出回波损耗恶化；而且不同工人装配力度不一样，同一个定位块，有的工 人能很好的控制其松紧，有的工人控制得过松，有的则过紧，这就直接导致了成品率的不同，第二个问 题是，焊接方面的问题，在试验中发现，腔体耦合器对端头的焊接也有一定的要求：由于导电棒四个端 头是切好焊接口的，在焊接时，如不将焊接口用焊锡全部补满，会直接导致各处端口的回波损耗，而且 相差值较大，最高

8、达到8dB。第三个问题是，耦合导电棒安装方向，虽说耦合器本身是个互易的网络结 构，但实验中仍发现其还是选向，从多次的实验中发现，将紧耦合区接匹配负载时的方向性指标要较松 耦合区接负载时好得多，但回波损耗正好相反。第四个问题是，四氟支撑架位置的问题。我们在示意图 中可以看到，一个腔体耦合器最多需要6个四氟支撑架，上下各三个，两两一组，共三组，其中A组是 位于松耦合区，B组是在中央跳变点处，C组是在紧耦合区，其中B，C两组作用较大，A组有时作用很 小，甚至的反作用，所以一般建议使用两组四只。其中C组的位置不很固定，有时，必须在调试中解决。 这也是导致成品率低与调试量大的原因。现在针对上述四个问题进

9、行解决。问题一，解决方案：加长定位块的长度，在安装时，不能用力过大，导致导电棒弯曲，定位块不能卡得 太紧，以紧密合缝，取下不费力为准，导电棒不可弯曲，不可歪斜。安装工序：1、先固定弯棒，然后加 入定位块；2、加入直棒，挤压直棒与弯棒中心以和定位块紧密结合，（可以考虑使用钳子），固定直棒， 用焊锡填满缺口； 3将弯棒缺口填满。问题二，解决方案：将缺口补满，不能有一点凹口。问题三，解决方案：将紧耦合区焊在负载那一方。问题四，解决方案：A组支撑架不加，B组位置变，C组可先放于图示位置。但不管如何加工，工人都不可能很好的撑握定位精度的一致性，所以调试量还是有的，但会减少很多。四、调试方法 不管哪一项指

10、标不满足，在调试过程中，都要检查以下几个方面:1、导电棒有无装变型，有无装斜;2、端口缺口处有无用焊锡填满；3、端头处有无加装四个卡槽；4、中间跳变点处有无加装2.1mm支撑架，紧耦合区图示位置有无加装支撑架；5、N连接器、负载有无安装紧固，接触是否良好。6、导电棒端头是否紧紧放在四氟卡槽内，端头与腔体内壁的间隙是否是1mm0.2mm。如果上述安装不对，请将其改对后再调试。指标可能不满足项：1、17002200输入（输出）回波损耗差；2、输入、输出回波损耗差别大，比如输出可能是好的，但输入却是坏的；3、17001900耦合回波损耗差；4、19002200耦合回波损耗差；5、耦合度大；6、耦合度小；7、1700方向性差；8、2200方向性差；调试方法：1、将端头的缺口用焊锡填满；2、导电棒变形，弯曲，装斜了，要将其纠正过来；3、