一种双工耦合器测试结构及其测试方法与流程

本发明属于微波通信领域,具体涉及双工耦合器测试工程技术领域。

背景技术：

双工耦合器等微波无源模块的创新设计及测试分析作为无线电通信中的重要研究方向之一，广泛应用于卫星通信、卫星遥感等卫星工程领域，是卫星通信工程技术领域的关键无源器件，所以它的可靠测试在信号传输及通信应用中尤为重要。

传统的双工耦合器测试结构通常为基于微带电路的阶梯腔匹配结构，这种结构存在诸多问题：首先,需额外设计小型微带电路模块，小型微带电路装配工艺冗繁，装配质量直接影响双工耦合器测试性能；其次,测试结构为多级阶梯腔，加工工艺复杂且加工成本较高；再次,测试过程中会在测试频带内出现大量谐振，谐振无法移出测试频带，而且谐振也无有效措施进行抑制，导致测试结果会时有异常或无法测得有效信号。所以传统的双工耦合器测试结构已不能完全满足双工耦合器测试工程领域的要求，更无法满足定型状态的双工耦合器批量测试要求。

技术实现要素：

有鉴于此，针对在高频双工耦合器测试中，谐振过多且无法移出测试频带导致无法测得有效信号的情况下，本发明提供一种双工耦合器测试结构及其测试方法，以实现高频信号的有效测量，并保证测试结果的准确性。

采用上述技术方案，可有效避免谐振出现在工作频带内所造成的产品异常工作，最终保证测试结果的有效性和准确性，最终确保了型号任务的批产及批量测试的高效开展。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1是本发明双工耦合器测试结构的装配状态图。

图2是本发明双工耦合器测试结构的内部结构示意图。

图3是本发明双工耦合器测试结构的剖面示意图。

图4是本发明双工耦合器测试结构中凹腔结构的示意图。

图中标记：1为波导转换半基座，2为波导转换腔端盖，3为射频信号输出端，4为调谐隔膜片，5为内部芯轴尾端，6为紫铜环，7为射频连接器，8为凹腔，9为圆波导腔，10为内腔圆波导，11为过渡波导腔，12为矩形波导腔，13为双工耦合器。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1、图2所示为本发明的双工耦合器测试结构，双工耦合器测试结构包括波导转换半基座1、波导转换腔端盖2和射频信号输出端3，波导转换半基座1为半圆形阶梯环结构，具有一个外径和两个不同的内径，波导转换腔端盖2同样为一个半圆形阶梯环结构，其外径小于波导转换半基座1外径，两个内径分别和波导转换半基座1的两个内径相同，从波导转换腔端盖2的半圆形环的断面延伸出安装支耳，安装支耳通过标准紧固件，例如螺钉，将波导转换腔端盖2安装在波导转换半基座1的端面上，波导转换半基座1和波导转换腔端盖2内径的阶梯结构构成圆波导腔9和过渡波导腔11，圆波导腔9即内径较大的部分形成的内腔，过渡波导腔11即内径较小的部分形成的内腔，圆波导腔9长度为20-40mm，直径为15-25mm，过渡波导腔11长度为5-10mm，直径为10-20mm。在本实施例中，圆波导腔9的长度30mm，直径为18.4mm，过渡波导腔11长度为6.8mm。

如图2、图3、图4所示，在波导转换半基座1的配合安装面上设置高度为0.25mm的凹槽，波导转换腔端盖的配合安装面上设置有高度为0.25mm的凹槽，两凹槽组成高度为0.5mm的凹腔8，厚度为0.5mm的调谐隔膜片4安装在凹腔8内。调谐隔膜片4安装好后正好位于圆波导腔9和过渡波导腔11的直径位置。凹腔8的长度沿圆波导腔9和过渡波导腔11的轴向设置，包括位于圆波导腔9内的19.3mm的长度和贯穿整个过渡波导腔11的6.8mm的长度。装配于凹腔8内的调谐隔膜片4同样包络长度为19.3mm的圆波导腔9，同时贯通全部过渡波导腔11。

和波导转换半基座1和波导转换腔端盖2组成的过渡波导腔11连接的是射频信号输出端3，射频信号输出端3内部包括矩形波导腔12，矩形波导腔12和过渡波导腔11连通。

在射频信号输出端3上部安装有射频连接器7,射频连接器7穿过射频信号输出端上部的壁,延伸进矩形波导腔12内。射频连接器7内芯的尾端5安装一个紫铜环6,紫铜环6嵌套于射频连接器内芯尾端并焊接固定，紫铜环6外侧端面与芯轴尾端5端面齐平，且位于射频信号输出端3的矩形波导腔12内。紫铜环6下端距离所述调谐隔膜片4上端面的距离为0.1-0.5mm，最优为0.31mm，所述紫铜环6轴向安装位置距离所述矩形波导腔12实体壁端的距离为4-7mm，最优为5.45mm。

波导转换半基座1和波导转换腔端盖2一侧和射频信号输出端3连接，另一侧和双工耦合器13连接，双工耦合器13的内腔圆波导10的直径大于圆波导腔9的直径,圆波导腔9的直径大于过渡波导腔11的直径,过渡波导腔11的横截面面积大于矩形波导腔12的横截面面积。和双工耦合器13连接的一侧均匀设有12个螺钉孔，即提供了12个和双工耦合器的安装位，用于对所述双工耦合器进行同轴多角度测试。具体为可分别与双工耦合器进行0°、30°、60°、90°、120°、150°、180°……330°连接，即以30°唯一角度累加递增装配实现同轴多角度测试。

本发明双工耦合器测试结构的测试方法，包括以下测试步骤：

a)、将两组标准波导同轴转换器机械接口对接装配，测得回波损耗RL₀1、插入损耗IL₀1；

b)、将两组双工耦合器测试结构机械接口对接装配，测得回波损耗RL_c2、插入损耗IL_c2；

c)、将两组标准波导同轴转换器分别装联于双工耦合器上的滤波器两侧，射频接口方向同向，测得滤波器的回波损耗RL_f、插入损耗IL_f；

d)、沿轴心旋转双工耦合器测试结构的安装接口，使之与双工耦合器成90°进行装配，即双工耦合器测试结构内的调谐薄膜片与双工耦合器内部隔片过轴心正交，在双工耦合器的发射端接入50Ω标准负载，此时双工耦合器的发射端与双工耦合器测试结构的测试端口正交隔离，双工耦合器测试结构的测试端口即射频信号输出端与滤波器另一侧接收端口平行，即可测得接收端通路的回波损耗RL_rx、传输系数TL_rx；

e)、沿轴心旋转双工耦合器测试结构的安装接口，使之与双工耦合器成0°进行装配，即双工耦合器测试结构内的调谐薄膜片与双工耦合器内部隔片过轴心共面，在双工耦合器的接收端接入50Ω标准负载，此时双工耦合器的接收端与双工耦合器测试结构的测试端口正交隔离，双工耦合器测试结构的测试端口即射频信号输出端与发射端口平行，即可测得发射端通路的回波损耗RL_tx、传输系数TL_tx；

利用双工耦合器测试结构，按照上述a)～e)步骤的测试方法进行测量计算，即准确获得双工耦合器接收端以及发射端的回波损耗RL_r、传输系数TL_r。

本发明针对双工耦合器设计及测试要求进行分析研究，并进行了详细的仿真设计分析，计算并设计了最佳几何尺寸的调谐隔膜片、芯轴尾端紫铜匹配环的有效匹配直径、波导转换半基座的中心凹槽深度、过渡波导腔的有效测试长度，实现了双工耦合器关键参数的有效测量，打破了传统的微带电路模块以及阶梯匹配结构的测试方式，有效避免了谐振过多所导致的滞机现象，同时可有效避免谐振出现在工作频带内所造成的产品异常工作，最终保证测试结果的有效性和准确性，最终确保了型号任务的批产及批量测试的高效开展。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。