具有單個導螺桿的多滑座阻抗調諧器的制作方法

本申請要求于2014年06月02日提交的美國臨時申請號62/006,708和于2015年05月28日提交的美國申請14724079的權益，其全部內容通過引用并入本文。

背景技術：

阻抗調諧器經常被用于電子設備的測試、調諧和校準。另外，阻抗調諧器是用于測試無線電頻率(RF)和微波(MW)放大器性能測量的最常見的方法。阻抗調諧器可以被用在微波頻率和毫米波頻率處的負載牽引和噪聲測量。

阻抗調諧器包括傳輸線，諸如板狀線、同軸線或波導。沿著傳輸線的諸如探針的電容性物體的放置改變了由被測器件(DUT)看到的阻抗或電子資料，該被測器件被連接或耦合至調諧器傳輸線。可以沿著傳輸線軸向地放置該物體以影響相位，同時橫向于傳輸線的該物體的移動將改變阻抗大小或伽馬效應。在自動化調諧器中，電機被用于沿著傳輸線和橫向于傳輸線定位電容性物體。

多諧波自動化調諧器結合多個滑座以同時對基頻和諧波頻率執行測量。基頻是多諧波自動化調諧器的基礎。諧波頻率是基頻的倍數，諧波頻率的周期符合基頻周期跨度。一個示例可以是二次諧波，其在一個基頻周期的時間內完成兩個頻率周期。

在諧波頻率處設置不同的阻抗點不能使用用于設置基頻阻抗點的相同的滑座而被完成。因此，需要加入附加的滑座。具有兩個滑座的阻抗調諧器能夠在兩個頻率(即，基頻和諧波頻率)處獨立設定阻抗。相似地，具有三個滑座的阻抗調諧器能夠在三個頻率(即，基頻和兩個諧波頻率)處獨立設定阻抗。每個附加的滑座允許一個附加的頻率被獨立調諧。然而，加入附加的滑座單元將加入驅動單元部件(即，電機、導螺桿、導螺桿螺母)，因此在限制區域的空間中加工調諧器變成更大的挑戰。每個滑座需要被控制以與第一滑座成比率地分別但是準確地定位。通過加入附加驅動部件，允許一個滑座與另一個滑座同步移動的變量被加入。

附圖說明

當結合附圖閱讀時，本領域技術人員將從以下詳細描述容易地理解本公開的特征和優點，在附圖中：

圖1示出了用于阻抗調諧器的示例性的單個滑座組件。

圖2示意性地描繪了用于阻抗調諧器的一個附加滑座單元和驅動部件的添加。

圖3示出了使用具有多個滑座單元的相同導螺桿的阻抗調諧器的雙單元滑座組件的示例性實施例。

圖4A和圖4B示出了在一個導螺桿上的多滑座阻抗調諧器的兩個滑座電機的實施例。

圖5和圖6是示出使用安裝在內部并由電機轉子驅動以實現滑座的運動的導螺桿螺母的示意性截面圖。

圖7A圖示了雙滑座阻抗調諧器的示例性實施例。圖7B圖示了包含使用應用軟件和調諧器驅動軟件被編程的控制器/計算機的控制系統。

圖8圖示了單個螺桿驅動系統的示例性實施例，在該單個螺桿驅動系統中，在每個調諧器滑座上的電機驅動電機外部的導螺桿螺母。

具體實施方式

在以下詳細描述中以及在附圖的幾個圖中，相同的元素由相同的附圖標記標識。附圖可能不是按比例的，并且為了說明的目的，相對的特征尺寸可能被夸大。

圖1示出了用于阻抗調諧器的示例性單個滑座組件。滑座組件(2)被機械耦合至阻抗調諧器(1)。在該示例中，滑座組件(2)被電機(3)驅動，該電機(3)使正時帶輪(4)、正時帶(5)旋轉并且傳遞旋轉至導螺桿(6)。固定導螺桿螺母(7)被附接至滑座單元(2)，當導螺桿(6)被旋轉時，該滑座單元(2)允許滑座單元(2)的向前/反向移動。通常地，滑座被安裝在導軌(未在圖1中示出)上。

圖2示意性地描繪了用于阻抗調諧器的一個附加滑座單元和驅動部件的添加。與在圖1中示出的滑座組件和導螺桿相似，基礎滑座(2A)被導螺桿6A驅動，同時諧波滑座(2B)是由導螺桿6B驅動的附加滑座單元。該雙滑座單元能夠沿著調諧器傳輸線獨立地移動每個滑座，并且被用于在基頻和諧波頻率處同時設定獨立的阻抗點。驅動諧波滑座(2B)將要求單獨的驅動部件以移動諧波滑座組件(2B)至與基礎滑座(2A)的位置不同的位置。

圖2示出具有兩組驅動部件的雙單元滑座組件。驅動滑座的每一項具有與加工或操作相關聯的它自己的誤差。示例性潛在誤差的列表在以下列出。

(i)附接至電機的帶輪未被安裝為與電機軸完全同軸。

(ii)夾住帶輪的帶“齒”能夠從齒槽的前部滑動至后部。

(iii)帶由彈性材料制成，該彈性材料能夠隨著時間和施加的壓強變形。

(iv)用于從帶向螺桿軸傳遞旋轉的軸承具有同軸度誤差。

圖3示出阻抗調諧器的雙單元滑座組件100的示例性實施例，多個滑座單元(2A、2B)使用相同的(即，單個)導螺桿(6A)。部分的減少改進了基礎滑座與諧波滑座之間的同步性。在圖3的實施例中，采用電機，每個電機將導螺桿螺母并入它的轉子。這樣減少了被需要用來將多個滑座添加到基頻的驅動部件上的部分，但是在另一個實施例中，電機能夠驅動分離的齒輪或帶驅動以轉動外部的導螺桿螺母。

基礎滑座(2A)被電機(3-1)驅動，該電機(3-1)具有內置的導螺桿螺母。現在電機的轉子旋轉所容納的螺母，同時導螺桿(6A)是固定的。在導螺桿是固定的情況下，可以被添加第二滑座組件(2B)。第二滑座組件被它自己的具有內置導螺桿螺母的分離齒輪驅動，但是其使用相同的固定導螺桿(6A)。諧波滑座的驅動不影響基礎滑座的驅動，因而獨立操作能夠發生。因而，每個可移動滑座包括電機，該電機被對應的導螺桿螺母耦合至單個導螺桿，并且被配置成施加旋轉力到導螺桿螺母以轉動導螺桿上的螺母，并且將旋轉力轉化為螺母和滑座沿著單個導螺桿的線性移動。

圖3的實施例采用連接至單個導螺管的兩個滑座，但是本發明不限于僅僅兩個滑座。任何數目的滑座可以被連接至相同的導螺桿，并且每個滑座能夠從連接至相同導螺桿的所有其他滑座獨立地移動。獨立運動可能是同時間的獨立運動。

在圖3的實施例100中采用的電機將通常地被阻抗調諧器控制器控制，該阻抗調諧器控制器可以產生控制或驅動信號以驅動滑座電機以及安裝于滑座的任何探針電機來以橫向于阻抗調諧器傳輸線軸的方向定位阻抗探針。具有電子控制器、應用軟件、驅動器、電機和滑座的示例性阻抗調諧器被描述，例如，在題為Systems and Methods for Impedance Tuner Initialization，'970公開的US2012/0049970中，其全部內容通過引用并入本文。

圖3中的多個滑座能夠攜載阻抗調諧器的探針，該探針將沿著每個滑座的傳輸線移動，并且通常每個滑座還可能攜載電機以橫向于傳輸線移動探針。

圖4A和圖4B示出了在一個導螺桿(6A)上的兩個滑座電機(3-1和5-1)(為清晰，滑座部件已經被掩藏)的實施例。概略截面圖(圖2B、圖5和圖6)示出了安裝在內部并且被電機的轉子驅動以實現運動的導螺桿螺母(3-1A；5-1A)的使用。在該示例中，螺母與轉子集成，因為螺母隨轉子旋轉。基礎滑座(3-1)與諧波滑座(5-1)之間的位置變化是導螺桿誤差的總變化。附加誤差(諸如，在正時帶輪、帶和軸承中的公差)被去除。具有內導螺管螺母的電機是市場上有售的。

'970公開的圖2A示出了示例性的阻抗調諧器50，并且對應的示圖在本文被示出為圖7A。'970公開的圖2B示出了示例性控制器/計算機的示意圖，該控制器/計算機控制諸如調諧器50之類的阻抗調諧器的操作，并且對應的示意圖在本文被示出為圖7B。

圖7A圖示了具有滑座60和70的雙滑座阻抗調諧器50的示例性實施例。調諧器50包括一對相對的或末端壁52和54，在壁52和54上，中心導體10由電介質套管(未示出)支撐。末端壁安裝至底板55。相對的導電接地平面12、14在末端壁之間支撐，使得該示例中的RF傳輸線是包括中心導體和相對的導電接地平面的板狀線(slabline)。提供RF連接器56、58以使得電力連接至調諧器相對側上的中心導線。通常地，連接器56被連接或耦合至被測器件(DUT)。

仍然參照圖7A，探針滑座60和70被安裝用于沿著平行于中心導體10的軸線移動。通常地，滑座被安裝在導軌(未在圖7A中示出)上。

圖7B圖示了控制系統200，其包括控制器/計算機202，利用應用軟件和調諧器驅動軟件編程，并且傳感器240包含有限的傳感器。盡管圖7B圖示了用于雙滑座系統(滑座1和滑座2)的調諧器控制系統的示例，其中每個滑座具有兩個探針，但是系統可以被用于具有多于兩個滑座的、每個滑座具有一個或多個探針的調諧器。在圖7B中示出的示例中，傳感器240包括位置傳感器，該位置傳感器通過接口電路210連接至控制器/計算機，并且還可選地連接至電機220A、220B、220C、230A、230B、230C的一些或全部，并且也連接至電機控制電路222A、222B、222C、232A、232B、232C的一些或全部。滑座1和2、電機220A、230A被配置來平行于傳輸線移動滑座1和2。每個滑座可以包括兩個探針和探針電機220B、220C、230B、230C，其被配置成以橫向于傳輸線的方向移動相應的探針。盡管可以采用諸如DC電機之類的其他電機類型，但是電機可以是步進電機。

如上所注釋的，對于阻抗調諧器的單個導螺管驅動系統，導螺管螺母可以處于滑座電機的外部。圖8概略地圖示了示例性多滑座驅動系統，其采用相應的安裝有滑座的電機3-1’和5-1’，通過相應的帶3-1C’和5-1C’，電機3-1’和5-1’的轉子軸3-1B’和5-1B’驅動導螺桿螺母3-1A’和5-1A’。適用的支撐系統(未示出)將導螺管螺母連接至相應的滑座，使得在固定導螺桿6A上螺母的運動導致相應滑座的獨立移動。

盡管前述是本主題具體實施例的描述和圖示，但是在沒有背離本發明的范圍和精神的情況下，它們的各種修改和變化能夠被本領域的技術人員實現。