快速進(jìn)行RF傳輸路徑測(cè)試

　　麻薩諸塞州Lowell是美國(guó)東北部一個(gè)小城，曾以制造紡織品而聞名?，F(xiàn)在，它是Tyco Electronics公司的總部所在地。該公司是一家國(guó)防和航天RF元件和子系統(tǒng)制造商?，F(xiàn)在，Tyco Electronics M/A-COM已不再是Tyco International的子公司，它以Adams-Russell、Phoenix Microwave和Anzac等品牌生產(chǎn)自己的產(chǎn)品，這些品牌都來(lái)自于被Tyco Electronics并購(gòu)的公司。

　　在Lowell總部，工程師設(shè)計(jì)各種形狀和尺寸的天線(xiàn)，最高頻率達(dá)60GHz，這些天線(xiàn)多數(shù)都安裝在飛機(jī)、導(dǎo)彈和武器上。該公司還生產(chǎn)電纜部件。它從原材料開(kāi)始設(shè)計(jì)自己的電纜產(chǎn)品，并在其廠(chǎng)房?jī)?nèi)制造電纜連接器。

　　該公司的RF元件包括頻率轉(zhuǎn)換器、放大器、倍頻器、混頻器和交換器。其中許多元件用于如現(xiàn)場(chǎng)可更換單元（LRU）和電子戰(zhàn)（EW）系統(tǒng)這類(lèi)的子系統(tǒng)。Tyco Electronics還生產(chǎn)一種用來(lái)干擾自制爆炸裝置（Improvisational Explosive Devices）無(wú)線(xiàn)電信號(hào)的設(shè)備，用來(lái)保護(hù)伊拉克人的生命。

　　測(cè)試航天和國(guó)防應(yīng)用中的RF元件和系統(tǒng)時(shí)，Tyco Electronics的工程師需要使用多種技術(shù)。他們不僅要檢驗(yàn)高頻信號(hào)的精確性，還必須考慮到預(yù)計(jì)工作環(huán)境下的惡劣條件。Tyco Electronics為航天和國(guó)防部門(mén)設(shè)計(jì)產(chǎn)品，這些產(chǎn)品批量不大。對(duì)這些產(chǎn)品而言，幾千件就可以被當(dāng)作是大批量。這些測(cè)試中既包括每項(xiàng)測(cè)試長(zhǎng)達(dá)數(shù)小時(shí)的對(duì)所有單元100%特性的表征測(cè)試，也包括耗時(shí)僅數(shù)秒的簡(jiǎn)單合格/不合格的測(cè)試。

　　天線(xiàn)增益

　　Tyco Electronics的天線(xiàn)用于通信、電子戰(zhàn)和導(dǎo)航系統(tǒng)。它們還被用來(lái)發(fā)送遙測(cè)信號(hào)或接收GPS信號(hào)。對(duì)于新設(shè)計(jì)，需要對(duì)天線(xiàn)所有特性進(jìn)行完全的表征。天線(xiàn)工程經(jīng)理Mark Marden領(lǐng)導(dǎo)一批工程師測(cè)量天線(xiàn)的方向圖（pattern）、增益和電壓駐波比（VSWR）。圖1顯示了兩個(gè)安裝在運(yùn)載火箭上的螺旋天線(xiàn)。天線(xiàn)的直徑?jīng)Q定其頻率范圍。其它形狀的天線(xiàn)有平板形和錐形，但其具體形狀和尺寸差別很大。天線(xiàn)工程師使用六個(gè)室內(nèi)消聲室中的一個(gè)來(lái)表征各種天線(xiàn)。這些天線(xiàn)的尺寸從12立方英尺到60英尺×24英尺×24英尺不等。對(duì)飛機(jī)、航天飛船、導(dǎo)彈和武器上安裝的天線(xiàn)，需要進(jìn)行全球面測(cè)試，而地基天線(xiàn)則只需要進(jìn)行半球面測(cè)試。

　　工程師設(shè)計(jì)了一種方法，可以在消聲室內(nèi)測(cè)量天線(xiàn)360°輻射方向圖。他們將被測(cè)天線(xiàn)相對(duì)于一個(gè)固定天線(xiàn)做360°轉(zhuǎn)動(dòng)。圖2顯示了一個(gè)消聲室的設(shè)備布局，工程師用該消聲室改變被測(cè)天線(xiàn)的方位角和仰角。典型情況下，定位器以0.5°和更小的間隔移動(dòng)被測(cè)天線(xiàn)。雖然在測(cè)試中固定天線(xiàn)的位置不變，但其高度是可調(diào)的，因?yàn)樗惭b在一個(gè)可伸縮的桿上。“被測(cè)天線(xiàn)變成了‘宇宙的中心’”，Marden這樣描述。

　　圖3顯示了一個(gè)在消聲室內(nèi)測(cè)試的錐形天線(xiàn)。由一個(gè)激光瞄準(zhǔn)裝置將被測(cè)天線(xiàn)對(duì)準(zhǔn)固定天線(xiàn)，并在測(cè)試期間保持被測(cè)天線(xiàn)旋轉(zhuǎn)中心的位置不變。圖4顯示了一個(gè)在消聲室內(nèi)的固定喇叭天線(xiàn)。

　　工程師通過(guò)Agilent 網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)量電磁場(chǎng)振幅和相位（不是所有用戶(hù)都要求進(jìn)行相位測(cè)量）。每個(gè)頻率進(jìn)行約3萬(wàn)次測(cè)量。每次測(cè)試在覆蓋天線(xiàn)頻率范圍的8個(gè)~10個(gè)頻率下進(jìn)行。一次測(cè)試需要進(jìn)行30分鐘~2小時(shí)。測(cè)試的安裝和校準(zhǔn)工作則需要約4個(gè)小時(shí)。

　　在將被測(cè)天線(xiàn)裝到消聲室內(nèi)之前，工程師使用一個(gè)已知增益的天線(xiàn)為基準(zhǔn)對(duì)設(shè)備進(jìn)行校準(zhǔn)。這樣可以提供一組參考測(cè)量值，工程師可以與此被測(cè)天線(xiàn)的響應(yīng)進(jìn)行比較。

　　天線(xiàn)環(huán)境

　　用于航天和國(guó)防領(lǐng)域的天線(xiàn)需要在很寬的溫度范圍下工作，還必須能耐受沖擊、振動(dòng)和壓力。在使天線(xiàn)經(jīng)受環(huán)境考驗(yàn)之前，工程師先進(jìn)行名為“驗(yàn)收測(cè)試”的基準(zhǔn)測(cè)量。通過(guò)該測(cè)試，可以向用戶(hù)證明天線(xiàn)符合規(guī)格要求。然后，將天線(xiàn)置于惡劣環(huán)境下重復(fù)性能測(cè)試，該測(cè)試被稱(chēng)為“認(rèn)可測(cè)試”。

　　認(rèn)可測(cè)試包括溫度、振動(dòng)和壓力測(cè)試以及高加速壽命測(cè)試。工程師可能同時(shí)設(shè)置天線(xiàn)的多個(gè)環(huán)境條件。在環(huán)境實(shí)驗(yàn)室中，用一個(gè)帶加熱器和LN2（冷卻用）的溫控箱使天線(xiàn)處于±300°F的溫度下。該溫控箱可以放在一個(gè)振動(dòng)臺(tái)上，這樣工程師們就可以使天線(xiàn)同時(shí)經(jīng)受溫度和振動(dòng)了。

　　環(huán)境實(shí)驗(yàn)室還有幾個(gè)熱電偶溫控箱，其中包括一個(gè)溫度沖擊箱。一臺(tái)升降機(jī)可使部件通過(guò)高溫和低溫箱，以產(chǎn)生熱應(yīng)力。還有一個(gè)溫度/高度箱使部件經(jīng)受寬溫度范圍和10萬(wàn)英尺高度的考驗(yàn)。濕度箱則模擬干燥和潮濕的氣候。

　　Marden組的工程師還可以進(jìn)行生產(chǎn)測(cè)試。“用戶(hù)對(duì)生產(chǎn)測(cè)試的要求差別很大，” Marden稱(chēng)?！瓣P(guān)鍵任務(wù)用的天線(xiàn)，如運(yùn)載火箭用的天線(xiàn)，需要對(duì)每個(gè)單元都進(jìn)行100%的方向圖、增益及VSWR測(cè)量?！?BR>
　　該公司的許多軍用天線(xiàn)是美國(guó)政府的保密項(xiàng)目，為了保證測(cè)試數(shù)據(jù)的安全，工程師們通常將測(cè)量值保存在一個(gè)帶移動(dòng)硬盤(pán)的計(jì)算機(jī)上。該移動(dòng)硬盤(pán)保存在保險(xiǎn)箱內(nèi)。