CN106416064A - 具有单个导螺杆的多滑座阻抗调谐器 - Google Patents

具有单个导螺杆的多滑座阻抗调谐器 Download PDF

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Abstract

一种阻抗调谐器具有RF传输线，其中单个导螺管沿着该RF传输线延伸。多个可移动滑座与导螺管接合，其中多个可移动滑座的每个滑座被配置用于相对于其他滑座独立移动。电动驱动系统独立地沿着导螺杆驱动多个可移动滑座。

Description

具有单个导螺杆的多滑座阻抗调谐器
技术领域
本申请要求于2014年06月02日提交的美国临时申请号62/006,708和于2015年05月28日提交的美国申请14724079的权益，其全部内容通过引用并入本文。
背景技术
阻抗调谐器经常被用于电子设备的测试、调谐和校准。另外，阻抗调谐器是用于测试无线电频率(RF)和微波(MW)放大器性能测量的最常见的方法。阻抗调谐器可以被用在微波频率和毫米波频率处的负载牵引和噪声测量。
阻抗调谐器包括传输线，诸如板状线、同轴线或波导。沿着传输线的诸如探针的电容性物体的放置改变了由被测器件(DUT)看到的阻抗或电子资料，该被测器件被连接或耦合至调谐器传输线。可以沿着传输线轴向地放置该物体以影响相位，同时横向于传输线的该物体的移动将改变阻抗大小或伽马效应。在自动化调谐器中，电机被用于沿着传输线和横向于传输线定位电容性物体。
多谐波自动化调谐器结合多个滑座以同时对基频和谐波频率执行测量。基频是多谐波自动化调谐器的基础。谐波频率是基频的倍数，谐波频率的周期符合基频周期跨度。一个示例可以是二次谐波，其在一个基频周期的时间内完成两个频率周期。
在谐波频率处设置不同的阻抗点不能使用用于设置基频阻抗点的相同的滑座而被完成。因此，需要加入附加的滑座。具有两个滑座的阻抗调谐器能够在两个频率(即，基频和谐波频率)处独立设定阻抗。相似地，具有三个滑座的阻抗调谐器能够在三个频率(即，基频和两个谐波频率)处独立设定阻抗。每个附加的滑座允许一个附加的频率被独立调谐。然而，加入附加的滑座单元将加入驱动单元部件(即，电机、导螺杆、导螺杆螺母)，因此在限制区域的空间中加工调谐器变成更大的挑战。每个滑座需要被控制以与第一滑座成比率地分别但是准确地定位。通过加入附加驱动部件，允许一个滑座与另一个滑座同步移动的变量被加入。
附图说明
当结合附图阅读时，本领域技术人员将从以下详细描述容易地理解本公开的特征和优点，在附图中：
图1示出了用于阻抗调谐器的示例性的单个滑座组件。
图2示意性地描绘了用于阻抗调谐器的一个附加滑座单元和驱动部件的添加。
图3示出了使用具有多个滑座单元的相同导螺杆的阻抗调谐器的双单元滑座组件的示例性实施例。
图4A和图4B示出了在一个导螺杆上的多滑座阻抗调谐器的两个滑座电机的实施例。
图5和图6是示出使用安装在内部并由电机转子驱动以实现滑座的运动的导螺杆螺母的示意性截面图。
图7A图示了双滑座阻抗调谐器的示例性实施例。图7B图示了包含使用应用软件和调谐器驱动软件被编程的控制器/计算机的控制系统。
图8图示了单个螺杆驱动系统的示例性实施例，在该单个螺杆驱动系统中，在每个调谐器滑座上的电机驱动电机外部的导螺杆螺母。
具体实施方式
在以下详细描述中以及在附图的几个图中，相同的元素由相同的附图标记标识。附图可能不是按比例的，并且为了说明的目的，相对的特征尺寸可能被夸大。
图1示出了用于阻抗调谐器的示例性单个滑座组件。滑座组件(2)被机械耦合至阻抗调谐器(1)。在该示例中，滑座组件(2)被电机(3)驱动，该电机(3)使正时带轮(4)、正时带(5)旋转并且传递旋转至导螺杆(6)。固定导螺杆螺母(7)被附接至滑座单元(2)，当导螺杆(6)被旋转时，该滑座单元(2)允许滑座单元(2)的向前/反向移动。通常地，滑座被安装在导轨(未在图1中示出)上。
图2示意性地描绘了用于阻抗调谐器的一个附加滑座单元和驱动部件的添加。与在图1中示出的滑座组件和导螺杆相似，基础滑座(2A)被导螺杆6A驱动，同时谐波滑座(2B)是由导螺杆6B驱动的附加滑座单元。该双滑座单元能够沿着调谐器传输线独立地移动每个滑座，并且被用于在基频和谐波频率处同时设定独立的阻抗点。驱动谐波滑座(2B)将要求单独的驱动部件以移动谐波滑座组件(2B)至与基础滑座(2A)的位置不同的位置。
图2示出具有两组驱动部件的双单元滑座组件。驱动滑座的每一项具有与加工或操作相关联的它自己的误差。示例性潜在误差的列表在以下列出。
(i)附接至电机的带轮未被安装为与电机轴完全同轴。
(ii)夹住带轮的带“齿”能够从齿槽的前部滑动至后部。
(iii)带由弹性材料制成，该弹性材料能够随着时间和施加的压强变形。
(iv)用于从带向螺杆轴传递旋转的轴承具有同轴度误差。
图3示出阻抗调谐器的双单元滑座组件100的示例性实施例，多个滑座单元(2A、2B)使用相同的(即，单个)导螺杆(6A)。部分的减少改进了基础滑座与谐波滑座之间的同步性。在图3的实施例中，采用电机，每个电机将导螺杆螺母并入它的转子。这样减少了被需要用来将多个滑座添加到基频的驱动部件上的部分，但是在另一个实施例中，电机能够驱动分离的齿轮或带驱动以转动外部的导螺杆螺母。
基础滑座(2A)被电机(3-1)驱动，该电机(3-1)具有内置的导螺杆螺母。现在电机的转子旋转所容纳的螺母，同时导螺杆(6A)是固定的。在导螺杆是固定的情况下，可以被添加第二滑座组件(2B)。第二滑座组件被它自己的具有内置导螺杆螺母的分离齿轮驱动，但是其使用相同的固定导螺杆(6A)。谐波滑座的驱动不影响基础滑座的驱动，因而独立操作能够发生。因而，每个可移动滑座包括电机，该电机被对应的导螺杆螺母耦合至单个导螺杆，并且被配置成施加旋转力到导螺杆螺母以转动导螺杆上的螺母，并且将旋转力转化为螺母和滑座沿着单个导螺杆的线性移动。
图3的实施例采用连接至单个导螺管的两个滑座，但是本发明不限于仅仅两个滑座。任何数目的滑座可以被连接至相同的导螺杆，并且每个滑座能够从连接至相同导螺杆的所有其他滑座独立地移动。独立运动可能是同时间的独立运动。
在图3的实施例100中采用的电机将通常地被阻抗调谐器控制器控制，该阻抗调谐器控制器可以产生控制或驱动信号以驱动滑座电机以及安装于滑座的任何探针电机来以横向于阻抗调谐器传输线轴的方向定位阻抗探针。具有电子控制器、应用软件、驱动器、电机和滑座的示例性阻抗调谐器被描述，例如，在题为Systems and Methods for ImpedanceTuner Initialization，'970公开的US2012/0049970中，其全部内容通过引用并入本文。
图3中的多个滑座能够携载阻抗调谐器的探针，该探针将沿着每个滑座的传输线移动，并且通常每个滑座还可能携载电机以横向于传输线移动探针。
图4A和图4B示出了在一个导螺杆(6A)上的两个滑座电机(3-1和5-1)(为清晰，滑座部件已经被掩藏)的实施例。概略截面图(图2B、图5和图6)示出了安装在内部并且被电机的转子驱动以实现运动的导螺杆螺母(3-1A；5-1A)的使用。在该示例中，螺母与转子集成，因为螺母随转子旋转。基础滑座(3-1)与谐波滑座(5-1)之间的位置变化是导螺杆误差的总变化。附加误差(诸如，在正时带轮、带和轴承中的公差)被去除。具有内导螺管螺母的电机是市场上有售的。
'970公开的图2A示出了示例性的阻抗调谐器50，并且对应的示图在本文被示出为图7A。'970公开的图2B示出了示例性控制器/计算机的示意图，该控制器/计算机控制诸如调谐器50之类的阻抗调谐器的操作，并且对应的示意图在本文被示出为图7B。
图7A图示了具有滑座60和70的双滑座阻抗调谐器50的示例性实施例。调谐器50包括一对相对的或末端壁52和54，在壁52和54上，中心导体10由电介质套管(未示出)支撑。末端壁安装至底板55。相对的导电接地平面12、14在末端壁之间支撑，使得该示例中的RF传输线是包括中心导体和相对的导电接地平面的板状线(slabline)。提供RF连接器56、58以使得电力连接至调谐器相对侧上的中心导线。通常地，连接器56被连接或耦合至被测器件(DUT)。
仍然参照图7A，探针滑座60和70被安装用于沿着平行于中心导体10的轴线移动。通常地，滑座被安装在导轨(未在图7A中示出)上。
图7B图示了控制系统200，其包括控制器/计算机202，利用应用软件和调谐器驱动软件编程，并且传感器240包含有限的传感器。尽管图7B图示了用于双滑座系统(滑座1和滑座2)的调谐器控制系统的示例，其中每个滑座具有两个探针，但是系统可以被用于具有多于两个滑座的、每个滑座具有一个或多个探针的调谐器。在图7B中示出的示例中，传感器240包括位置传感器，该位置传感器通过接口电路210连接至控制器/计算机，并且还可选地连接至电机220A、220B、220C、230A、230B、230C的一些或全部，并且也连接至电机控制电路222A、222B、222C、232A、232B、232C的一些或全部。滑座1和2、电机220A、230A被配置来平行于传输线移动滑座1和2。每个滑座可以包括两个探针和探针电机220B、220C、230B、230C，其被配置成以横向于传输线的方向移动相应的探针。尽管可以采用诸如DC电机之类的其他电机类型，但是电机可以是步进电机。
如上所注释的，对于阻抗调谐器的单个导螺管驱动系统，导螺管螺母可以处于滑座电机的外部。图8概略地图示了示例性多滑座驱动系统，其采用相应的安装有滑座的电机3-1’和5-1’，通过相应的带3-1C’和5-1C’，电机3-1’和5-1’的转子轴3-1B’和5-1B’驱动导螺杆螺母3-1A’和5-1A’。适用的支撑系统(未示出)将导螺管螺母连接至相应的滑座，使得在固定导螺杆6A上螺母的运动导致相应滑座的独立移动。
尽管前述是本主题具体实施例的描述和图示，但是在没有背离本发明的范围和精神的情况下，它们的各种修改和变化能够被本领域的技术人员实现。

Claims (18)

1.一种具有RF传输线的阻抗调谐器，所述阻抗调谐器包括：
单个导螺杆；
连接至所述单个导螺杆的多个可移动滑座，其中连接至所述单个导螺杆的所述多个滑座中的每个滑座均被配置用于相对于其他滑座的独立移动以沿着平行于所述RF传输线的轴线移动所述滑座；
电动驱动系统，用于沿着所述单个导螺杆独立地移动所述多个滑座。
2.根据权利要求1所述的阻抗调谐器，其中连接至所述单个导螺杆的所述多个滑座是两个滑座。
3.根据权利要求1所述的阻抗调谐器，其中连接至所述单个导螺杆的所述多个滑座多于两个滑座。
4.根据权利要求1所述的阻抗调谐器，其中所述导螺杆不旋转，并且对于所述多个滑座中的每个滑座，所述电动驱动系统包括转动所述导螺杆上螺母的、在所述滑座上的电机。
5.根据权利要求4所述的阻抗调谐器，其中在所述滑座中的至少一个滑座中的所述导螺杆上的所述导螺杆螺母位于所述滑座电机的内部。
6.根据权利要求4所述的阻抗调谐器，其中耦合到所述滑座中的至少一个滑座的、在所述导螺杆上的所述导螺杆螺母位于所述滑座电机的外部。
7.根据权利要求1所述的阻抗调谐器，进一步包括：
控制器，被耦合至所述电动驱动系统并且被配置成提供驱动命令以控制所述电动驱动系统的操作。
8.根据权利要求1所述的阻抗调谐器，进一步包括至少一个探针，所述至少一个探针由所述多个滑座中的每个滑座携载并且被配置用于横向于所述RF传输线的运动。
9.根据权利要求1所述的阻抗调谐器，其中所述RF传输线是板状线，包括设置在相对接地平面结构之间的中心导体。
10.一种用于向被测器件呈现可变阻抗的阻抗调谐器，包括：
RF传输线；
多个可移动滑座，安装用于沿着平行于所述RF传输线的轴线的移动；
电动滑座驱动系统，被配置以沿着所述轴线独立地移动所述多个滑座中的每个滑座，所述驱动系统包括：
单个导螺杆；
所述多个可移动滑座中的每个滑座包括滑座电机，所述滑座电机通过对应的导螺杆螺母耦合至所述单个导螺管，并且被配置成向所述导螺杆螺母施加旋转力以转动在所述导螺杆上的所述螺母并且将所述旋转力转化为所述螺母和所述滑座沿着所述单个导螺杆的线性移动。
11.根据权利要求10所述的阻抗调谐器，其中在所述滑座中的至少一个滑座中的所述单个导螺杆上的所述导螺杆螺母位于所述滑座电机的内部。
12.根据权利要求10所述的阻抗调谐器，其中耦合到所述滑座电机中的至少一个滑座电机的、在所述导螺杆上的所述导螺杆螺母位于所述滑座电机的外部。
13.根据权利要求10所述的阻抗调谐器，其中连接至所述单个导螺杆的所述多个滑座是两个滑座。
14.根据权利要求10所述的阻抗调谐器，其中连接至所述单个导螺杆的所述多个滑座多于两个滑座。
15.根据权利要求10所述的阻抗调谐器，进一步包括：
控制器，被耦合至所述电动驱动系统并且被配置成提供驱动命令以控制所述电动驱动系统的操作。
16.根据权利要求10所述的阻抗调谐器，进一步包括至少一个探针，所述至少一个探针由所述多个滑座中的每个滑座携载并且被配置用于横向于所述RF传输线的运动。
17.根据权利要求10所述的阻抗调谐器，其中所述RF传输线是板状线，包括设置在相对接地平面结构之间的中心导体。
18.根据权利要求10所述的阻抗调谐器，其中所述导螺杆不旋转。
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