CN114050386B - 一种基于腔体滤波器散射参数与螺钉映射提取的调试方法 - Google Patents

一种基于腔体滤波器散射参数与螺钉映射提取的调试方法 Download PDF

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Abstract

本申请是滤波器的调试技术领域，具体涉及一种基于滤波器散射参数与螺钉映射提取的调试方法。为解决传统方法进行滤波器调试时，调试过程繁琐，需要专业调试人员，人工成本高，调试成功率低的问题。本申请利用矢量网络分析仪直接对通过生产的滤波器进行数据采集，能够很好地克服加工产生的误差，降低生产成本，调试精度高。通过将滤波器的S参数和螺钉的高度有实质性的映射关系，便于指导对通信知识不了解的人以及自动化设备进行开发。本申请通过不断地选择螺钉，可以有效地指导完成调试，降低对专业人员的依赖，减少人工成本，便于自动化生产。没有高阶多项式拟合的步骤，在现有的高阶滤波器一样能够完成调试，适用范围广。

Description

一种基于腔体滤波器散射参数与螺钉映射提取的调试方法
技术领域
本申请是滤波器的调试技术领域，具体涉及一种基于滤波器散射参数与螺钉映射提取的调试方法。
背景技术
腔体滤波器作为一种频率选择装置被广泛应用于通信领域，在通信基站系统中，主要用于选择通信信号，滤除通信信号频率外的杂波或干扰信号。由于加工工艺复杂，滤波器模型结构复杂，在制作流程中有一个调试环节，需要经验丰富且具有专业背景的技术工人来完成调试，但对于普通人员需要较长的培训时间才能达到专业技术水平，同时通过人工进行调试时，由于人员的技术水平差别和调试速度都不相同。由此需要一种方式来指导普通人员或自动化设备来完成这项工作，缩短培训时间，快速投入生产。
就目前的技术，主要有两种，一种根据已知滤波器详细内部结构，通过仪器来获取散射参数，计算耦合矩阵，找到滤波器上每颗螺钉和该工件耦合矩阵的映射关系，来指导调试。另一种，通过神经网络等AI技术搭建散射参数和螺钉的映射关系。
一种根据已知滤波器详细内部结构，计算耦合矩阵的方法，由于依赖理论模型导致加工误差会产生巨大影响导致很难完成调试，而第二种存在对于高阶滤波器的映射关系很难形成精准的映射关系。两种方法存在以下缺点：
（1）现有技术过于依赖理想模型，很难克服实践生产出来的产品和理论结果的误差。
（2）调试速度太慢。
（3）没有和螺钉的高度有实质性的映射关系，指导不够清晰。
（4）调试成功率不够高，在高阶模型下的调试结果不理想。
发明内容
对现有技术中存在的问题与不足，本申请利用矢量网络分析仪直接对通过生产的滤波器进行数据采集，能够很好地克服加工产生的误差，降低生产成本，调试精度高。通过将滤波器的S参数和螺钉的高度有实质性的映射关系，便于指导对通信知识不了解的人以及自动化设备进行开发。本申请通过不断地选择螺钉，可以有效地指导完成调试，降低对专业人员的依赖，减少人工成本，便于自动化生产。没有高阶多项式拟合的步骤，在现有的高阶滤波器一样能够完成调试，适用范围广。
为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：一种基于腔体滤波器散射参数与螺钉映射提取的调试方法，调试方法包括以下步骤：
S1，数据采集步骤，包括利用检测仪器对待测滤波器在稳定工况下进行检测，得到待测滤波器的标准S参数矩阵；再通过对每颗螺钉进行调节，获得每颗螺钉的S参数的波形影响数据，得到螺钉影响S参数采集矩阵；
S2，进行搜索树预测步骤，包括对待测滤波器在初始状态下进行检测，得到当前待测滤波器的S参数；再将S1中得到的所述标准S参数矩阵、所述螺钉影响S参数采集矩阵进行数据计算，得到待测滤波器的螺钉S参数预测函数；
S3，进行螺钉调试步骤，利用S2中得到的所述S参数预测函数，根据射频指标，通过对待测滤波器的螺钉进行调节，调节至满足射频指标的螺钉高度，直至待测滤波器达到射频指标。
具体的，所述检测仪器为矢量网络分析仪。通过矢量网络分析仪直接对生产的滤波器经行数据采集，能够很好地克服加工产生的误差。
具体的，步骤S1具体包括：
S11，将待测滤波器调试至稳定工况，记录现在稳定工况下的参数，设为标准S参数 矩阵为
Figure 718415DEST_PATH_IMAGE001
；由于本算法中，螺钉的高度可以看成网络分析仪的输入，散射参数为网络分析 仪的输出，待测滤波器需要一个符合指标的理想状态作为参考，因此需要先将待测滤波器 调试至稳定工况，并记录其现在的输出S参数为
Figure 633281DEST_PATH_IMAGE001
S12，依次对每颗螺钉采取以下动作：
a)保存待测滤波器稳定工况下的当前S参数，
Figure 108256DEST_PATH_IMAGE002
，n是所选的螺钉编号；
b)顺时针转动螺钉，每转动一次StepHeight（StepHeight即为固定的采样高度），记录一下波形影响数据S参数，共计u次；然后将所述螺钉调节回到初始状态；再逆时针转动螺钉，每转动一次StepHeight，记录一下波形影响数据S参数，共计v次，则可以生成以下矩阵：
Figure DEST_PATH_IMAGE003
c)完成所有螺钉调节波形影响数据采集后，可以得到待测滤波器所有螺钉影响S参数的集合：
Figure 309430DEST_PATH_IMAGE004
将矩阵展开：
Figure DEST_PATH_IMAGE005
，其中
Figure 627279DEST_PATH_IMAGE006
（1）。这样设置可在待 测滤波器在稳定工况下得到每颗螺钉的调节高度的变化以S参数从矢量网络分析仪中读 出，调试过程简单，易操作，降低人工成本。同时进一步的克服滤波器的加工产生的误差。
具体的，步骤S2具体数据计算包括：
S11中待测滤波器在稳定工况时，得到的标准S参数矩阵
Figure 221202DEST_PATH_IMAGE001
，根据螺钉编号，记为
Figure 409738DEST_PATH_IMAGE007
；将矩阵展开：
Figure 312972DEST_PATH_IMAGE008
（2）；
将矩阵（1）-（2），得
Figure 852538DEST_PATH_IMAGE009
(3)；这样可得到每颗螺钉调节 时，对波形影响的数据差。
从仪表中读出待测滤波器初始状态下S参数，设
Figure 250152DEST_PATH_IMAGE010
，根据螺钉编号，记为
Figure 355512DEST_PATH_IMAGE011
；将矩阵展开：
Figure 305013DEST_PATH_IMAGE012
(4)；
将矩阵（3）+（4），即得搜索树的展开结果：
Figure 190929DEST_PATH_IMAGE013
获得S参数预测函数
Figure 516869DEST_PATH_IMAGE014
。这样设置是通过对待测滤波器每颗螺钉的进行一次 StepHeight转动调节时，对波形的实际影响，得到待测滤波器在初始状态下，行一次 StepHeight转动调节时，对网络分析仪的输出S参数进行预测，可根据不同的射频指标，反 向进行滤波器的螺钉的调节，以达到射频指标要求。
具体的，步骤S3具体包括：设S参数预测函数
Figure 552433DEST_PATH_IMAGE014
为P，其可写为：
Figure DEST_PATH_IMAGE015
利用上式可以解得在不同射频指标要求情况下，调节每个螺钉，可以预测出波形 变化的情况，然后对
Figure 732DEST_PATH_IMAGE016
经行评价，评价函数用欧几里得距离：
Figure 514890DEST_PATH_IMAGE017
Figure 175678DEST_PATH_IMAGE018
；
找出矩阵
Figure 68679DEST_PATH_IMAGE019
中最大的元素
Figure 625563DEST_PATH_IMAGE020
，其中i就是要选择调节的螺钉编号，j就是其应该停 的高度，建立：
Figure DEST_PATH_IMAGE021
循环迭代以上步骤，直至滤波器达到射频指标。通过对S参数预测函数
Figure 689333DEST_PATH_IMAGE014
与射 频指标要求进行评价，得到待测滤波器的螺钉高度调节矩阵，可根据实际射频指标要求进 行待测滤波器螺钉调节，直至完成射频指标调试。
与现有技术相比，本申请的有益效果在于：
本申请利用矢量网络分析仪直接对通过生产的滤波器进行数据采集，能够很好地克服加工产生的误差，降低生产成本，调试精度高。通过将滤波器的S参数和螺钉的高度有实质性的映射关系，便于指导对通信知识不了解的人以及自动化设备进行开发。本申请通过不断地选择螺钉，可以有效地指导完成调试，降低对专业人员的依赖，减少人工成本，便于自动化生产。没有高阶多项式拟合的步骤，在现有的高阶滤波器一样能够完成调试，适用范围广。
附图说明
图1是本申请实施例调试方法流程图；
图2是本申请实施例1滤波器调试系统；
图3是本申请实施例2滤波器调试系统。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
以下结合附图，详细说明本申请各实施例提供的技术方案。
实施例1：
请参阅图1-图3，本实施例公开了一种基于腔体滤波器散射参数与螺钉映射提取的调试方法，所述调试方法包括以下步骤：
S1，数据采集步骤，包括利用检测仪器对待测滤波器在稳定工况下进行检测，得到待测滤波器的标准S参数矩阵；再通过对待测滤波器的每颗螺钉进行调节，获得每颗螺钉的S参数的波形影响数据，得到螺钉影响S参数采集矩阵；
S2，进行搜索树预测步骤，包括对待测滤波器在初始状态下进行检测，得到当前待测滤波器的S参数；再将S1中得到的所述标准S参数矩阵、所述螺钉影响S参数采集矩阵进行数据计算，得到待测滤波器的螺钉S参数预测函数；
S3，进行螺钉调试步骤，利用S2中得到的所述S参数预测函数，根据射频指标，通过对待测滤波器的螺钉进行调节，调节至满足射频指标的螺钉高度，直至待测滤波器达到射频指标。
进一步的，检测仪器为矢量网络分析仪。
进一步的，步骤S1具体包括：
S11，将所述待测滤波器调试至稳定工况，记录现在稳定工况下的参数，设为标准S 参数矩阵为
Figure 966862DEST_PATH_IMAGE001
；
S12，依次对所述待测滤波器的每颗螺钉采取以下动作：
d)保存待测滤波器稳定工况下的当前S参数，
Figure 104582DEST_PATH_IMAGE002
，n是所选的螺钉编号；
e)顺时针转动螺钉，每转动一次StepHeight（StepHeight即为固定的采样高度），记录一下波形影响数据S参数，共计u次；然后将所述螺钉调节回到初始状态；再逆时针转动螺钉，每转动一次StepHeight，记录一下波形影响数据S参数，共计v次，则可以生成以下矩阵：
Figure 629105DEST_PATH_IMAGE022
f)完成所有螺钉调节波形影响数据采集后，可以得到待测滤波器所有螺钉影响S参数的集合：
Figure 711330DEST_PATH_IMAGE023
将矩阵展开：
Figure 182763DEST_PATH_IMAGE005
，其中
Figure 50356DEST_PATH_IMAGE006
（1）。
进一步的，步骤S2具体数据计算包括：
S11中待测滤波器在稳定工况时，得到的标准S参数矩阵
Figure 683463DEST_PATH_IMAGE001
，根据螺钉编号，记为
Figure 252984DEST_PATH_IMAGE007
；将矩阵展开：
Figure 262528DEST_PATH_IMAGE008
（2）；
将矩阵（1）-（2），得
Figure 905999DEST_PATH_IMAGE009
(3)；
从仪表中读出待测滤波器初始状态下S参数，设
Figure 865601DEST_PATH_IMAGE010
，根据螺钉编号，记为
Figure 797785DEST_PATH_IMAGE011
；将矩阵展开：
Figure 470075DEST_PATH_IMAGE012
(4)；
将矩阵（3）+（4），即得搜索树的展开结果：
Figure 436894DEST_PATH_IMAGE013
获得S参数预测函数
Figure 287169DEST_PATH_IMAGE014
。
进一步的，步骤S3具体包括：设预测函数为P，其可写为：
Figure 972229DEST_PATH_IMAGE024
利用上式可以解得在不同情况下，调节每个螺钉，可以预测出波形变化的情况，然 后对
Figure 448209DEST_PATH_IMAGE016
经行评价，评价函数用欧几里得距离：
Figure 66272DEST_PATH_IMAGE025
Figure 212083DEST_PATH_IMAGE018
；
找出矩阵
Figure 994225DEST_PATH_IMAGE019
中最大的元素
Figure 883684DEST_PATH_IMAGE020
，其中i就是要选择调节的螺钉编号，j就是其应该停 的高度，建立：
Figure 684150DEST_PATH_IMAGE026
循环迭代以上步骤，直至滤波器达到射频指标。
实施例2：实施例2与实施例1的区别在于：通过带有存储的计算机程序的计算机操作端，进行滤波器调试工作。
工作原理：本申请的调试算法中，螺钉的高度可以看成网络分析仪的输入，散射参数为网络分析仪的输出，设所有螺钉高度的集合为H，其中n 为螺钉的总数：
Figure 266441DEST_PATH_IMAGE027
设滤波器输出的S参数：
Figure 535879DEST_PATH_IMAGE028
设滤波器的传递函数为F(),那么螺钉高度和其输出可以表示为：
Figure 229029DEST_PATH_IMAGE029
相应的反向传递函数：
Figure 821684DEST_PATH_IMAGE021
如果能够求解出
Figure 699510DEST_PATH_IMAGE030
,螺钉的高度就能直接计算出，但一般情况下求解
Figure 315299DEST_PATH_IMAGE030
是非 常困难的。本申请提供的调试方法，通过足够的数据采集，预测出调节每根螺钉可能会形成 的S参数，通过建立搜索树，反推出螺钉的高度，避免了需要通过S参数解得每个螺钉的高度 的困难。
以上结合具体的实施方式对本申请进行了描述，但本领域技术人员应该清楚，这些描述都是示例性的，并不是对本申请保护范围的限制。本领域技术人员可以根据本申请的精神和原理对本申请做出各种变型和修改，这些变型和修改也在本申请的范围内。

Claims (4)

1.一种基于腔体滤波器散射参数与螺钉映射提取的调试方法，其特征在于：所述调试方法包括以下步骤：
S1，数据采集步骤，包括利用检测仪器对待测滤波器在完美状态下进行检测，得到待测滤波器的标准S参数矩阵；再通过对待测滤波器的每颗螺钉进行调节，获得每颗螺钉的S参数的波形影响数据，得到螺钉影响S参数采集矩阵；S1具体包括：
S11，将所述待测滤波器调试至完美状态，记录现在完美状态下的参数，设为标准S参数 矩阵为
Figure 122151DEST_PATH_IMAGE001
；
S12，依次对所述待测滤波器的每颗螺钉采取以下动作：
a)保存待测滤波器完美状态下的当前S参数，
Figure 406371DEST_PATH_IMAGE002
，n是所选的螺钉编号；
b)顺时针转动螺钉，每转动一次StepHeight（StepHeight即为固定的采样高度），记录一下波形影响数据S参数，共计u次；然后将所述螺钉调节回到初始状态；再逆时针转动螺钉，每转动一次StepHeight，记录一下波形影响数据S参数，共计v次，则可以生成以下矩阵：
Figure 442460DEST_PATH_IMAGE003
c)完成所有螺钉调节波形影响数据采集后，可以得到待测滤波器所有螺钉影响S参数的集合：
Figure 271876DEST_PATH_IMAGE004
将矩阵展开：
Figure 393415DEST_PATH_IMAGE005
，其中
Figure 497638DEST_PATH_IMAGE006
（1）；
S2，进行搜索树预测步骤，包括对待测滤波器在初始状态下进行检测，得到当前待测滤波器的S参数；再将S1中得到的所述标准S参数矩阵、所述螺钉影响S参数采集矩阵进行数据计算，得到待测滤波器的螺钉S参数预测函数；
S3，进行螺钉调试步骤，利用S2中得到的所述S参数预测函数，根据射频指标，通过对待测滤波器的螺钉进行调节，调节至满足射频指标的螺钉高度，直至待测滤波器达到射频指标。
2.根据权利要求1所述的一种基于腔体滤波器散射参数与螺钉映射提取的调试方法，其特征在于：所述检测仪器为矢量网络分析仪。
3.根据权利要求2所述的一种基于腔体滤波器散射参数与螺钉映射提取的调试方法，其特征在于：步骤S2具体数据计算包括：
S11中待测滤波器在稳定工况时，得到的标准S参数矩阵
Figure 109272DEST_PATH_IMAGE001
，根据螺钉编号，记为
Figure 640747DEST_PATH_IMAGE007
；将矩阵展开：
Figure 984004DEST_PATH_IMAGE008
（2）；
将矩阵（1）-（2），得
Figure 626338DEST_PATH_IMAGE009
(3)；
从仪表中读出待测滤波器初始状态下S参数，设
Figure 371440DEST_PATH_IMAGE010
，根据螺钉编号，记为
Figure 73817DEST_PATH_IMAGE011
；将矩阵展开：
Figure 888058DEST_PATH_IMAGE012
(4)；
将矩阵（3）+（4），即得搜索树的展开结果：
Figure 334083DEST_PATH_IMAGE013
获得S参数预测函数
Figure 933691DEST_PATH_IMAGE014
。
4.根据权利要求3所述的一种基于腔体滤波器散射参数与螺钉映射提取的调试方法，其特征在于：步骤S3具体包括：设预测函数为P，其可写为：
Figure 541390DEST_PATH_IMAGE015
利用上式可以解得在不同情况下，调节每个螺钉，可以预测出波形变化的情况，然后对
Figure 859239DEST_PATH_IMAGE016
经行评价，评价函数用欧几里得距离：
Figure 843376DEST_PATH_IMAGE017
Figure 546758DEST_PATH_IMAGE018
；
找出矩阵
Figure 590938DEST_PATH_IMAGE019
中最大的元素
Figure 396083DEST_PATH_IMAGE020
，其中i就是要选择调节的螺钉编号，j就是其应该停的高 度，建立：
Figure 918331DEST_PATH_IMAGE021
循环迭代以上步骤，直至滤波器达到射频指标。
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