专利名称：：微波陶瓷元器件半成品微调仪的制作方法
技术领域：
：本实用新型涉及一种微波陶瓷元器件谐振频率的调整，尤其是涉及一种微波陶瓷元器件半成品微调仪。
背景技术：
：微波陶瓷(或微波介质陶瓷，MWDC)是指应用于微波频段(主要是UHF、SHF频段，300MHz300GHz)电路中作为介质材料并完成一种或多种功能的陶瓷，是近年来国内外对微波介质材料研究领域的热点。利用微波陶瓷材料制作的滤波器、双工器、GPS天线、片式电容器等，具有体积小、重量轻、温度稳定性好、价格便宜等优点，是现代通信设备小型化、集成化的关键部件。微波陶瓷制作的元器件，如圆柱型、同轴型等形状的介质谐振器，广泛应用在滤波器、双工器、GPS天线等电路中，实现了现代通讯设备小型化、集成化。因此，制作出高具有可靠性的介质谐振器，是上述器件(如滤波器等)实现的重要基础。微波陶瓷材料制作的元器件，其尺寸控制存在一定的精度问题一方面，微波陶瓷的烧结受炉膛内温度很难完全均匀的影响，直径的精确度较难控制；另一方面，微波陶瓷的厚度虽然可以通过后期的抛光等工序加以调整，但普遍存在厚度控制连续性差、手工抛光效率低等问题。公开号为CN1136861的中国发明专利申请公开了一种介质谐振器，该谐振器包括一个圆柱形谐振体，该谐振体包括一个同心的圆柱形凹坑，一个谐振频率调节器包括一个调节机构和一个圆柱形介电调节体，借助于该调节机构该调节体在谐振体的凹坑内可轴向运动以便调节谐振频率。该发明的频率调节器还包括一个安装到调节机构上并布置在调节体内的介电微调体，因此通过调节机构的运动可以调节微调体在谐振体中的凹坑内调节体的端部处的伸出。因而，该频率调节器具有两个调节频率，借此由于是两个调节体的运动所以调节迅速，并且由于微调功能所以调节也非常精确，当较小的调节体单独运动时实现微调功能。
发明内容本实用新型的目的在于针对现有的制作介质谐振器等微波陶瓷元器件存在的加工精度不高、手工磨制费时费力等问题，提供一种可实现调节过程自动化、元器件参数的实时检测和存储、可明显提高产品合格率的微波陶瓷元器件半成品微调仪。本实用新型设有开放型平行板谐振腔、样品传送装置、挡板、步进电机驱动电路、步进电机控制电路、电源、矢量网络分析仪、计算机和激光机。开放型平行板谐振腔设有上平行板和下平行板，上平行板中心设有用于透过激光光束的孔，上平行板与下平行板之间设支撑件，微波陶瓷元器件半成品放置于上平行板与下平行板中间。样品传送装置设有步进电机、主齿轮、传动齿轮、传送带和轴承，主齿轮设于步进电机主轴上，传送带的两端分别与主齿轮和传动齿轮连接，传动齿轮设于轴承上，传送带中轴线上间隔设置样品容器，传送带两侧分别留有传动齿轮耦合孔，在步进电机齿轮的带动下，进行样品的传送。挡板设于传送带的样品投放端，以避免激光刻蚀时产生的强光对眼睛造成伤害。步进电机控制电路的输入端外接外部输入设备的指令输出端，步进电机控制电路的控制信号输出端接步进电机驱动电路的输入端，步进电机驱动电路的输出端接步进电机。电源分别与步进电机控制电路和步进电机驱动电路电连接。矢量网络分析仪通过GPIB接口卡与计算机连接，在计算机控制下，矢量网络分析仪的扫频信号输出端接第1同轴电缆一端，设于第1同轴电缆另一端的耦合环放置于上平行板与下平行板之间，第2同轴电缆的一端接矢量网络分析仪的输入端，设于第2同轴电缆另一端的耦合环放置于上平行板与下平行板之间，设于第1同轴电缆另一端的耦合环和设于第2同轴电缆另一端的耦合环分别放置在微波陶瓷元器件半成品两侧。激光机输入端通过激光机控制卡与计算机主板PCI插槽连接，激光机的启动信号和工作过程的激光强度由计算机控制。上平行板和下平行板最好采用镀银的紫铜板，上平行板与下平行板之间的支撑件可采用4根支撑圆柱。传送带及样品容器的材料最好为介电常数er=1.82.2的电介质。当使用本实用新型进行所述的微波陶瓷元器件半成品微调时，可采用以下方法1)开启激光机，对激光机进行对焦，通过调节激光机的样品台的高度，将激光机光束的焦点聚集在微波陶瓷元器件半成品的上表面；2)将微波陶瓷元器件半成品放入样品容器中；3)启动步进电机，通过步进电机的驱动，传送带将微波陶瓷元器件半成品送至上平行板与下平行板之间；4)通过矢量网络分析仪，将微波陶瓷元器件半成品的参数采集到计算机上，并与预先设定的调节参数进行对比，查看是否符合成品要求；5)当微波陶瓷元器件半成品参数不符合设定要求时，计算机启动激光机，按照预先设定的刻蚀位置及刻蚀形状，对微波陶瓷元器件半成品进行刻蚀，并由计算机通过矢量网络分析仪实时获取微波陶瓷元器件半成品的微调参数，同时与设定加工参数进行比较，比对结果一致时，计算机立即停止激光机的刻蚀进程；6)计算机存储微波陶瓷元器件半成品加工后的参数，并控制步进电机进行传送下一个微波陶瓷元器件半成品；7)重复步骤2)步骤6)，直至微波陶瓷元器件半成品微调加工完毕。采用本实用新型进行元器件的微调时，可以采用如VEE、LABVIEW等商业虚拟仪器软件，开发出自动微调的控制软件，实现微波陶瓷元器件半成品微调的自动化，提高微调精度。微调过程中元器件的各种参数通过计算机进行显示、存储、打印等。自动微调过程由计算机控制。通过编写控制程序，微调过程在计算机控制下，采用如激光等设备对微波陶瓷元器件的半成品进行精细微调，并由计算机控制网络分析仪对微波陶瓷元器件的半成品的微调参数进行实时采集、显示、存储。步进电机在步进电机控制电路及步进电机驱动电路的控制下，带动传送带进行样品的传送，实现微调过程的自动化。该装置可应用于微波陶瓷元器件半成品的精细加工过程中，提高产品的合格率，适用于工厂企业的生产线中。图1为本实用新型实施例的组成方框图。图2为本实用新型实施例的主视示意图。图3为本实用新型实施例的俯视示意图。图4为图3中的A-A剖面示意图。图5为本实用新型实施例的结构分解示意图。图6为图1中的步进电机控制器及步进电机驱动器示意图。图7为介质谐振器谐振频率的开波导法求解模型。图8为激光刻蚀圆柱型介质谐振器的一种刻蚀方法示意图。具体实施方式以下实施例将结合附图对本实用新型作进一步的说明。参见图l，本实用新型包括带有传送装置的开放型平行板谐振腔Ol、步进电机控制电路及步进电机驱动电路02、矢量网络分析仪03、计算机04及激光机05。步进电机机控制电路及步进电机驱动电路02的输入端接计算机04，步进电机控制及步进电机驱动器02的输出端接带有传送装置的开放型平行板谐振腔01，矢量网络分析仪03通过GPIB接口卡与计算机04连接，在计算机04控制下，矢量网络分析仪03的扫频信号输出端接带有传送装置的开放型平行板谐振腔Ol的输入端，带有传送装置的开放型平行板谐振腔01的激励信号输出端经过另一同轴电缆接矢量网络分析仪03。激光机05的激光束通过带有传送装置的开放型平行板谐振腔01的上平行板中央的小孔作用于微波陶瓷元器件半成品上。利用GPIB接口卡将矢量网络分析仪03与计算机04连接在一起，在计算机04控制下，矢量网络分析仪03将扫频信号经同轴电缆，输入带有传送装置的开放型平行板谐振腔01，激励待加工的半成品，激励后的信号经过另一条同轴线，将耦合信号输出至矢量网络分析仪03，经计算机04处理，判断当前半成品的参数是否与预先设置的加工参数一致，以此决定激光机05的加工进程。参见图25，由镀银的紫铜上平行板7和下平行板1组成的开放型谐振腔上平行板开有一个小孔9，用于激光光束的通过，上下两平行板通过固定杆3固定在底座26上，两平行板的间距可通过螺丝8进行调节。待加工的微波陶瓷元器件半成品6放置于样品容器5中，通过步进电机23上的齿轮21带动传送带进行样品的传送。步进电机带动传送带将样品传送到平行板谐振腔的中心，网络分析仪通过同轴线4探针对待加工的半成品进行信号的激励和耦合接收，网络分析仪将采集到的数据通过接口卡传输到计算机上。底盘两边为耦合同轴线4的固定线座1018，固定线夹16上开有两个不同尺寸的三角槽，以满足不同线径的固定所设计，当螺丝14旋出时，整个固定线夹15和16可方便地上下调节，连接片18将丝杆12与固定杆13连接，并由螺丝19和20将连接片18锁定在固定杆13上。传送带2上刻有小孔28，传送带的固定支架2932，两根支架29上开有小孔，螺丝30将滑轮31固定在支架29上，整个支架固定在底盘32上。由支架24、螺丝25固定的步进电机23的转轴22上固定有两个齿轮21，齿轮21可以带动传送带进行样品的传送。挡板27可以挡住样品刻蚀时产生的强光，避免工作人员的眼睛受到伤害。参见图6，步进电机控制电路由单片机61为主控制单元，步进电机的控制信号由计算机04提供，配以显示设备62，实现步进电机运行步数、运行速度、运行方向的可调节及调节过程的可视化。单片机61输出的控制脉冲信号经光电隔离器63输给步进电机驱动器64，步进电机驱动器64将脉冲信号放大后输送给步进电机65。步进电机65采用较小的步进角，如1.8°或0.9°，以实现半成品位置的准确定位，方便微波信号的准确采集。以下以圆柱型介质谐振器频率微调为例给出微波陶瓷元器件半成品的自动微调原理介质谐振器的工作模式可以有TE、TM及HEM等，其谐振频率可以采用开波导法求解。用开波导法求解圆柱形介质谐振器时，可把介质谐振器看成一段沿z方向的圆柱波导，两端为阶梯突变，如图7所示。图中1区是介质谐振器的内域，沿r、z两方向都呈驻波场；2区是磁壁l—2丄，r^"间的谐振器外域，沿r呈驻波场，沿正负z呈衰减场；3区是r^"，Iz^i内谐振器上下端的区域，沿z呈驻波场，沿r呈衰减场；；4区是不属于本模型的区域；即忽略了其中的电磁场。用开波导法求解TE模时，可据Hz的亥姆霍兹方程解和边界条件，图7的区域I、2、3中的Hz为:<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>(1)其中<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>(2)式中i^("^)为第二类m阶变态Bessel函数，它表示沿径向衰减的场(消散模)，而^(<V)=^C0m+1i^Oc/0(当-;r<argac<-S时)。实宗量的Hankel函数Hm代表沿径/z2向的传播波，虚宗量时变为变态Bessel函数Km，代表沿径向的衰减波。在r-"扣—l的边界上，切向场连续，即//21=/^3，^=&3由此可得<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>(3)这是确定本征值&的超越特征方程之一，为了求得另一个特征方程，要用到一|=*，r<a的边界条件，即i^-i/,"由此可得-2，"^1W";r+2,g-'(^)-Cs+^);r(s=0，l，2,..)(4)从以上求解过程可以看出，介质谐振器的谐振频率与其几何参数半径、长度有关系，因此，可以通过对其几何上的改变，如用激光机通过刻蚀圆柱型介质谐振器的端面(即改变长度l)，来实现频率微调。釆用激光机(激光机可釆用型号为LSF10/20的激光机)，对同一批介质谐振器半成品进行如图8所示的环形刻蚀，介质谐振器谐振频率激光微调结果如表1。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>表1为某材料的陶瓷介质谐振器样品调节前后数据，f01、f02分别为微调前后的谐振频率，Af为谐振频率的改变量。权利要求1.微波陶瓷元器件半成品微调仪，其特征在于设有开放型平行板谐振腔、样品传送装置、挡板、步进电机驱动电路、步进电机控制电路、电源、矢量网络分析仪、计算机和激光机；开放型平行板谐振腔设有上平行板和下平行板，上平行板中心设有用于透过激光光束的孔，上平行板与下平行板之间设支撑件，微波陶瓷元器件半成品放置于上平行板与下平行板中间；样品传送装置设有步进电机、主齿轮、传动齿轮、传送带和轴承，主齿轮设于步进电机主轴上，传送带的两端分别与主齿轮和传动齿轮连接，传动齿轮设于轴承上，传送带中轴线上间隔设置样品容器，传送带两侧分别留有传动齿轮耦合孔，在步进电机齿轮的带动下，进行样品的传送；挡板设于传送带的样品投放端；步进电机控制电路的输入端外接外部输入设备的指令输出端，步进电机控制电路的控制信号输出端接步进电机驱动电路的输入端，步进电机驱动电路的输出端接步进电机；电源分别与步进电机控制电路和步进电机驱动电路电连接；矢量网络分析仪通过GPIB接口卡与计算机连接，在计算机控制下，矢量网络分析仪的扫频信号输出端接第1同轴电缆一端，设于第1同轴电缆另一端的耦合环放置于上平行板与下平行板之间，第2同轴电缆的一端接矢量网络分析仪的输入端，设于第2同轴电缆另一端的耦合环放置于上平行板与下平行板之间，设于第1同轴电缆另一端的耦合环和设于第2同轴电缆另一端的耦合环分别放置在微波陶瓷元器件半成品两侧；激光机输入端通过激光机控制卡与计算机主板PCI插槽连接，激光机的启动信号和工作过程的激光强度由计算机控制。2.如权利要求1所述的微波陶瓷元器件半成品微调仪，其特征在于上平行板和下平行板采用镀银的紫铜板。3.如权利要求1所述的微波陶瓷元器件半成品微调仪，其特征在于上平行板与下平行板之间的支撑件采用4根支撑圆柱。4.如权利要求1所述的微波陶瓷元器件半成品微调仪，其特征在于传送带及样品容器的材料为介电常数er=1.82.2的电介质。专利摘要微波陶瓷元器件半成品微调仪，涉及一种微波陶瓷元器件谐振频率的调整。提供一种可实现调节过程自动化、元器件参数的实时检测和存储、可明显提高产品合格率的微波陶瓷元器件半成品微调仪。设有谐振腔、样品传送装置、挡板、电机驱动与控制电路、电源、矢量网络分析仪、计算机和激光机；谐振腔设有上下平行板，微波陶瓷元器件半成品放置于上下平行板中间；样品传送装置设有步进电机、主齿轮、传动齿轮、传送带和轴承，挡板设于传送带的样品投放端；步进电机控制电路输入端外接外部输入设备指令输出端，步进电机驱动电路输出端接电机；分析仪通过GPIB接口卡接计算机；激光机输入端通过激光机控制卡与计算机主板PCI插槽连接。文档编号H01P11/00GK201262976SQ200820102629公开日2009年6月24日申请日期2008年6月13日优先权日2008年6月13日发明者张邦成,杨国山,芬肖,郑建森申请人:厦门大学