CN113681593A - 一种基于桁架机械手的微波测试通道自动切换装置及实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于桁架机械手的微波测试通道自动切换装置及实现方法，属于测试技术领域。本发明重点针对微波测试通道切换的需求，抛弃传统微波开关级联方案，设计了一种基于桁架机械手的微波测试通道自动切换装置，以机械手带动微波连接器快速在多个通道间快速切换，从而实现一对多的微波测试通道切换，与传统方案相比，由于不再使用多级级联的微波开关同时省去了级联用的电缆，减少了环路引入的恶化，带来了明显的指标提升，对于规模较大或工作频率较高的微波测试通道自动切换装置来说同时会大幅降低产品成本，是实现微波测试通道管理的创新性方案。

Description

一种基于桁架机械手的微波测试通道自动切换装置及实现 方法

技术领域

本发明属于测试技术领域，具体涉及一种基于桁架机械手的微波测试通道自动切换装置及实现方法。

背景技术

传统方案的微波测试通道自动切换装置所使用的微波开关主要关注参数包括工作频率、开关形式、电压驻波比、插入损耗等，从开关形式上来说主要有单刀双掷、单刀四掷、单刀六掷，少数厂家也提供少量单刀六掷以上产品，但一般不超过12掷，所以要构建大规模微波测试通道自动切换装置需要使用多级微波开关级联实现，电压驻波比和插入损耗随着频率的升高会恶化加剧。传统的微波测试通道自动切换装置通常使用微波开关级联组合形成拓扑网络实现微波测试通道管理，开关级联不可避免会带来驻波、插损指标的恶化，级联级数越多恶化愈严重。

传统实现方案如图1所示为例，要实现端口Ⅰ对端口Ⅱ的32选1微波测试通道自动切换，至少需要使用2级微波开关级联实现，环路元素包括7个部分，两端连接器、多级电缆和开关等。

如图1所示，现有技术方案的微波测试通道自动切换装置由多级微波开关、电缆、连接器级联组成，而每引入1级元素必然带来相应的指标恶化，而且工作频率越高级联形成的指标损失越大，这个问题在工作于18GHz、26.5GHz甚至40GHz时更加突出。当前电子设备测试所需通道规模不断增大，64选1甚至128选1等大规模微波测试通道自动切换装置的需求不断出现，这需要更大的微波开关级联规模，但传统方式因级联所带来的指标恶化已严重影响了产品的使用价值，而且微波开关造价高昂，大规模级联开关用量大，产品成本极高。

发明内容

针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明提出了一种基于桁架机械手的微波测试通道自动切换装置及实现方法，设计合理，克服了现有技术的不足，具有良好的效果。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于桁架机械手的微波测试通道自动切换装置，包括端口Ⅰ端推入式阴头微波连接器阵列、安装有阳头推入式微波连接器的桁架机械手、稳幅稳相微波电缆、端口Ⅱ端对外微波连接器以及基于PLC的自动控制部分；

自动控制部分实现对桁架机械手的运动控制，并由桁架机械手带动稳幅稳相微波电缆一端延X、Y、Z三个轴向运动，建立测试通道，稳幅稳相电缆一端与安装有于桁架机械手上的阳头推入式微波连接器连接，另一端与对外微波连接器连接，作为对外的公共端。

优选地，桁架机械手上安装有压力传感器以及接近开关；基于PLC的自动控制部分实时读取接近开关信号，当机械手端阳头推入式微波连接器插拔到位时，接近开关会及时给予反馈信号，从而控制机械手停止动作；另外基于PLC的自动控制部分会实时读取压力传感器的测量值，自动控制部分会根据接近开关的开关信号以及压力传感器的压力信息来综合判断机械手端阳头推入式微波连接器是否插拔到位。

优选地，桁架机械手采用基于回弹机构；回弹机构包括导向杆和弹簧；利用导向杆保证定位和插拔的稳定性，利用弹簧实现插拔力度的柔性控制，保证桁架机械手定位精度的同时，实现推入式微波连接器的柔性插拔。

此外，本发明还提到一种基于桁架机械手的微波测试通道自动切换方法，该方法采用如上所述的一种基于桁架机械手的微波测试通道自动切换装置，具体包括如下步骤：

步骤1：微波测试通道自动切换装置基于PLC的自动控制部分接收并解析程控指令；

步骤2：基于PLC的自动控制部分根据程控指令控制机械手带动桁架机械手端阳头推入式微波连接器由X轴Y轴运行到指定的Ⅰ端推入式阴头微波连接器端口处；

步骤3：基于PLC的自动控制部分控制Z轴伺服电机启动，带动桁架机械手端阳头推入式微波连接器插入相应的Ⅰ端推入式阴头微波连接器，完成指定测试通道的建立；

步骤4：测试完成后，基于PLC的自动控制部分控制机械手将阳头推入式微波连接器拔出，并回到复位原点。

本发明所带来的有益技术效果：

本发明微波测试通道仅有2部分组成即端口Ⅰ连接器和端口Ⅱ端连接器，省去了级联的微波开关、连接电缆等，尽最大可能避免了因开关、电缆等带来的指标恶化，该方案的成本相对传统方案来说与微波测试通道自动切换装置的规模相关性弱，传统方案一旦规模增大需要使用更多微波开关进行更大规模的级联，而本方案仅需增加机械手所能支持的点位即可。传统方案使用的多掷微波开关造价每只以万元计，工作频率越高、开关规模越大指标的恶化和成本越高，所以使用本发明方案能大幅降低成本，而且微波测试通道规模越大、频率越高所能带来的指标和成本收益越高。

附图说明

图1为传统使用微波开关构造的传统微波测试通道切换装置原理框图。

图2为本发明使用桁架机械手带动微波连接器实现微波测试通道切换原理框图。

图3为本发明基于桁架机械手的微波测试通道自动切换装置结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施方式对本发明作进一步详细说明：

本发明通过使用桁架机械手带动推入式射频微波连接器在组成阵面的端口Ⅰ端连接器间快速切换并完成对插，从而实现微波测试通道的32选1切换能力。

本发明基于桁架机械手的微波测试通道自动切换装置主要由5部分组成，如图2和图3所示，分别为端口Ⅰ端推入式阴头微波连接器阵列、安装有阳头推入式微波连接器的桁架机械手、稳幅稳相微波电缆、端口Ⅱ端对外微波连接器、基于PLC的自动控制部分。自动控制部分实现对桁架机械手的运动控制，并由桁架机械手带动稳幅稳相微波电缆一端延X、Y、Z三个轴向运动，建立测试通道，稳幅稳相电缆一端与安装有于桁架机械手上的微波连接器连接，另一端与对外微波连接器连接，作为对外的公共端。端口Ⅰ端微波连接器均选用了定制化的高机械精度、高插拔寿命推入式微波连接器，以保证机械插拔时的插拔精度以及进行长时间反复插拔时，连接器的更换频次和信号质量。对微波连接器的加工尺寸公差也提出了更高的要求，以保证其安装精度，面板转接器采用了嵌入式安装形式，转接器法兰安装面整体下沉，并利用高精度的接触面进行定位安装，保证其重复安装精度。自动控制部分综合实现本装置的人机交互控制、传感器信号读取和解析、桁架机械手运动控制，满足其基于三维坐标的微波连接器插拔点位控制要求，实现整体的运动控制管控。

接到程控指令后，机械手带动微波连接器由X轴Y轴运行到指定的通道端口，此时Z轴马达启动，推动微波连接器插入相应通道，测试结束后，可从通道拔出并回到复位原点。

为保证连接器插拔的准确性以及合适的插拔力度，避免损坏射频接头，在机械手上安装了压力传感器以及接近开关。基于PLC的自动控制部分实时读取接近开关信号，当连接器插拔到位时，接近开关会及时给予反馈信号，从而控制机械手停止动作。另外自动控制部分会实时读取压力传感器的测量值，自动控制部分会根据接近开关的开关信号以及压力传感器的压力信息来综合判断连接器是否插拔到位。根据连接器的机械性能，其插入力一般会小于13.3N，因此在压力传感器检测到连接器插入力大于15N时，自动控制部分会判定连接器插入发生异常，并立即终止连接器插入动作，从而实现可靠插拔同时有效保护设备和连接器。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种基于桁架机械手的微波测试通道自动切换装置，其特征在于：包括端口Ⅰ端推入式阴头微波连接器阵列、安装有阳头推入式微波连接器的桁架机械手、稳幅稳相微波电缆、端口Ⅱ端对外微波连接器以及基于PLC的自动控制部分；

自动控制部分实现对桁架机械手的运动控制，并由桁架机械手带动稳幅稳相微波电缆一端延X、Y、Z三个轴向运动，建立测试通道，稳幅稳相电缆一端与安装于桁架机械手上的阳头推入式微波连接器连接，另一端与对外微波连接器连接，作为对外的公共端。

2.根据权利要求1所述的基于桁架机械手的微波测试通道自动切换装置，其特征在于：桁架机械手上安装有压力传感器以及接近开关；基于PLC的自动控制部分实时读取接近开关信号，当机械手端阳头推入式微波连接器插拔到位时，接近开关会及时给予反馈信号，从而控制机械手停止动作；另外基于PLC的自动控制部分会实时读取压力传感器的测量值，自动控制部分会根据接近开关的开关信号以及压力传感器的压力信息来综合判断机械手端阳头推入式微波连接器是否插拔到位。

3.根据权利要求1所述的基于桁架机械手的微波测试通道自动切换装置，其特征在于：桁架机械手采用基于回弹机构；回弹机构包括导向杆和弹簧；利用导向杆保证定位和插拔的稳定性，利用弹簧实现插拔力度的柔性控制，保证桁架机械手定位精度的同时，实现推入式微波连接器的柔性插拔。

4.一种基于桁架机械手的微波测试通道自动切换方法，其特征在于：采用如权利要求1所述的一种基于桁架机械手的微波测试通道自动切换装置，具体包括如下步骤：

步骤1：微波测试通道自动切换装置基于PLC的自动控制部分接收并解析程控指令；

步骤2：基于PLC的自动控制部分根据程控指令控制机械手带动桁架机械手端阳头推入式微波连接器由X轴Y轴运行到指定的Ⅰ端推入式阴头微波连接器端口处；

步骤3：基于PLC的自动控制部分控制Z轴伺服电机启动，带动桁架机械手端阳头推入式微波连接器插入相应的Ⅰ端推入式阴头微波连接器，完成指定测试通道的建立；

步骤4：测试完成后，基于PLC的自动控制部分控制机械手将阳头推入式微波连接器拔出，并回到复位原点。

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