一种声表面波滤波器动态老炼系统、装置和方法

技术领域

本发明涉及电子元器件可靠性试验技术领域，特别涉及一种声表面波滤波器动态老炼系统、装置和方法。

背景技术

声表面波滤波器广泛应用于无线通信、遥测遥控等领域，其质量的可靠性直接影响整个系统的优良，为保证声表面波滤波器的质量可靠性，通常需对其进行可靠性筛选和考核试验。可靠性筛选试验里的高温老炼试验可剔除其早期失效产品，而考试试验中包括了高温寿命试验，两者都需要高温动态老炼系统对声表面波滤波器开展相关试验。

现有的声表面波滤波器老炼技术主要为非标老炼，针对需老炼的声表面波滤波器临时搭建测试系统，根据被老炼的声表面波滤波器选择合适的信号源提供信号，且后级无功率放大器，为了保证输出信号功率，老炼工位较少，滤波器输出一般直接接负载，不能实时监控滤波器的性能状态。只能在老炼试验完成后，对滤波器进行测试，无法第一时间发现失效的声表面波滤波器。

发明内容

本发明的目的在于提供一种声表面波滤波器动态老炼系统、装置和方法，可根据声表面波滤波器的工作频率，提供合适的射频功率信号，在预设的高温下对其进行动态老炼，并可通过开关系统切换，用功率计实时监控声表面波滤波器的性能状态，第一时间发现失效的声表面波滤波器。

为了达到上述技术效果，本发明的技术方案是：提供一种声表面波滤波器动态老炼系统，包括主控计算机、信号源、功率放大器、功分器、高温试验箱、负载、微波开关阵列、微波开关和功率计；所述高温箱中的老炼板设置有8个并联的工位，每个工位均可安装有一个声表面波滤波器；所述微波开关阵列共8组，每组两路，其中一路连接负载，另一路连接所述微波开关；

所述信号源与所述功率放大器连接，用于向其输出射频信号；

所述功率放大器与所述功分器连接，对接收的射频信号放大后输出给所述功分器；

所述功分器与所述高温箱中的老炼板8个工位微带线路相连接，将接收到的放大的射频信号平均分配到老炼板上的每个声表面波滤波器；

每个声表面波滤波器的输出端均连接一组微波开关阵列；所述主控计算机与所述微波开关阵列和微波开关连接，用于控制所述微波阵列开关和微波开关的开合；

系统处于正常老炼状态时，所述主控计算机控制8组微波开关阵列连接负载；系统处于检测某路声表面波滤波器性能状态时，所述主控计算机控制微波开关阵列和微波开关，使该路声表面波滤波器与功率计相连接，其余路声表面波滤波与负载相连接；

所述功率计与微波开关相连接，用于监控检测老炼过程中，声表面波滤波器输出信号的监控检测，由主控计算机控制；

所述主控计算机用于对微波开关阵列和微波开关切换的控制，对功率计检测状态的控制以及检测数据的记录；在主控计算机上设置检测频率和功率判据、老炼总时间、滤波器性能检测间隔时间；主控计算机根据检测间隔时间，定时控制微波开关切换，使得声表面波滤波器的输出端逐个与所述功率计连接，功率计对声表面波滤波器的输出信号功率进行检测，并将检测数据和对应的老炼的时间上传至计算机，计算机根据预先设置的检测要求自动判断测试结果。

进一步的，各部件之间均采用射频电缆相连接，接口均为SMA射频连接器；

所述信号源的输出频率范围为10MHz～3GHz，输出功率-20dBm～13dBm；

所述功率放大器的频率范围为10MHz～3GHz，最高输出功率30dBm。

进一步的，所述高温试验箱为声表面波滤波器提供老炼时所需的环境温度，最高可提供150℃试验温度；所述高温试验箱内设置有放置老炼板的卡位，高温箱试验箱的箱体具有开孔的结构，箱内置的老炼板可通过该孔，用耐高温射频电缆伸出高温试验箱，与前级的功分器和后级的微波开关阵列相连接。

进一步的，所述老炼板基板采用陶瓷基板，可承受较高的环境温度，在高温箱长期老炼时保持结构性能稳定；

所述老炼板上电路采用微带薄膜工艺，能在18GHz频率内良好匹配于50Ω系统；所述老炼板上安装声表面波滤波器的插座根据声表面波滤波器的封装尺寸而定。

本发明的另一个技术方案提供一种声表面波滤波器动态老炼方法，应用于上述的声表面波滤波器动态老炼系统，包括如下步骤：

S1、根据声表面波滤波器封装选择老炼板，并将其逐个安装在老炼板上；

S2、将所述老炼板安装在高温箱内，并在高温箱上设置老炼的温度；

S3、根据被老炼的声表面波滤波器工作频率、功率，设置信号源的输出频率和功率；

S4、在所述主控计算机内设置声表面波滤波器的老炼时间、滤波器性能状态监控检测时间以及功率计检测信号频率及功率判据；

S5、当声表面波滤波器处于正常老炼状态时，主控计算机控制微波开关阵列切换使滤波器输出端与负载相连接；当处于滤波器状态监控时间时，计算机控制微波开关切换，使滤波器输出端逐个与功率计相连接；

S6、主控计算机控制功率计逐个检测滤波器的输出信号功率，记录检测结果，并与事先在主控计算机内部预设的功率判据进行比对，若滤波器输出信号功率不符合判据要求，则判定该滤波器失效。

进一步的，所述老炼时间判断方法为：

获取声表面波滤波器的工作寿命系数、关键程度系数、可靠性设计系数；根据所述声表面波滤波器的工作寿命系数、关键程度系数、可靠性设计系数，分别获取所述声表面波滤波器的老炼试验时间与所述工作寿命系数、所述关键程度系数、所述可靠性设计系数的对应关系；根据所述声表面波滤波器的老炼试验时间与所述工作寿命系数、所述关键程度系数、所述可靠性设计系数的对应关系，确定所述器件的老炼试验时间。

本发明的又一个技术方案提供一种声表面波滤波器动态老炼装置，用于实现上述的声表面波滤波器动态老炼方法，设置于所述主控计算机中；包括：

时间控制模块，用于控制老炼总时间以及滤波器性能检测间隔时间；

温度获取模块，用于在进行老炼测试时，获取声表面波滤波器的实时工作温度；

功率计状态检测模块，用于实时监测功率计的状态；

微波开关阵列和微波开关控制模块，用于对微波开关阵列和微波开关进行控制；

测试结果判断模块。

本发明提供的声表面波滤波器动态老炼系统、装置和方法取得的有益效果是：

1)本发明为一种标准老炼装置，可根据被老炼的声表面波滤波器调节输入射频信号的频率、功率大小，针对不同封装的滤波器，只需要更换老炼板；

2)本发明可通过微波开关的切换，用功率计实时检测监控被老炼声表面波滤波器的性能状态，第一时间发现失效的滤波器。

附图说明

下面结合附图对发明作进一步说明：

图1为本发明一种声表面波滤波器动态老炼系统结构原理图；

图2为声表面波滤波器老炼流程图。

图3为主控计算机软件原理图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的声表面波滤波器动态老炼系统、装置和方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

实施例1

本实施例中提供一种声表面波滤波器动态老炼系统，克服了现有非标老炼系统无法实时监控滤波器性能状态的确定，实现了声表面波滤波器的动态老炼及实时监控，结构原理如图1所示，主要由主控计算机及控制软件、信号源、功率放大器、功分器、高温试验箱、老炼板、负载、微波开关阵列、微波开关和功率计，可满足频率范围为10MHz～3GHz，推荐工作功率在20dBm以内声表面波滤波器高温动态老炼和寿命试验。

信号源、功率放大器、功分器、老炼板、微波开关阵列、负载、微波开关和信号源之间采用射频电缆相连接，接口均为SMA连接器，可满足高频信号的传输。主控计算机通过网线与微波开关阵列、微波开关以及功率计相连接，通过控制软件发出指令控制微波开关阵列、微波开关以及功率计工作。

老炼系统中的老炼板置于高温箱中，其余结构部件在高温箱外，避免了其他结构部件由于长期工作于高温环境下导致的性能下降。通过耐高温射频同轴电缆与前端的功分器，以及后端的微波开关阵列相连接。老炼板有8个工位，可安装8只声表面波滤波器，老炼板基板采用陶瓷，可满足老炼时的高温环境要求，老炼板上线路采用薄膜工艺的50Ω微带线，声表面波滤波器的安装插座输入输出端与50Ω微带线相连接，安装插座可根据声表面波滤波器的封装尺寸定制。当进行不同封装尺寸的声表面波滤波器老炼时，可根据其封装尺寸更换不同的老炼板。

高温箱为声表面波滤波器老炼提供适合的环境温度，具备长时间稳定工作能力，能在1000h时间下持续稳定的提供高至150℃的环境温度，可满足声表面波滤波器动态老炼时的高温环境要求。

信号源为老炼系统提供特定频率、功率的射频信号。由于声表面波滤波器的工作频率大多在3GHz内，因此本系统选用的信号源可调节的频率范围为10MHz～3GHz，功率范围-20dBm～13dBm，具备1000h时间以上持续稳定的工作能力。在老炼时，可根据声表面波滤波器的中心频率和功率，以及后级功率放大器的增益、功分器的插入损耗设定老炼所需要的射频信号频率和功率。

由于信号源的输出功率不够高，老炼板有8个工位，直接分配给每个声表面波滤波的信号功率不足，需要经功率放大器将信号功率放大后再分配给声表面波滤波器。功率放大器前级输入端与信号源相接，后级输出端与功分器连接，对信号源发出的射频信号功率放大后输出给所述功分器，功率放大器的频率范围为10MHz～3GHz，最高输出功率30dBm，同样具备1000h时间以上持续稳定的工作能力。

功分器的作为是将1路射频信号均等的分为多路，本系统中，由于射频信号由一个信号源发出，为了实现多个声表面波滤波器的老炼，需要功分器将信号分配成多路后，再提供给声表面波滤波器。由于老炼板采用的是8工位设计，因此本系统中功分器选用的1分8功分器，连接器为SMA同轴接头，通过射频同轴电缆与前级的功率放大器，以及后级的老炼板相连接，频率范围10MHz～3GHz，将由功率放大器放大后的1路射频信号等分为8路，提供给后级的老炼板上的滤波器。

声表面波滤波器实际工作中，输入输出端均接入50Ω的射频系统线路，在本发明中，声表面波滤波器前端接入的是50Ω信号输入线路，后端须端接一个50Ω的匹配负载，用于吸收声表面波滤波器的输出信号。考虑到老炼系统的工作频率为10MHz～3GHz，因此系统中采用匹配负载工作频率也10MHz～3GHz，通过射频电缆与微波开关阵列相连接，正常老炼状态下，微波开关阵列切换至滤波器输出端与负载相连接，使射频信号能稳定的通过滤波器进行动态老炼。

微波开关阵列中包含了8个单刀双掷微波开关，8个微波开关的输入端与老炼板中的8个声表面波滤波器的输出端相连接，微波开关的2个输出端，其中一路接匹配负载，另一路再连接后级的微波开关。微波开关阵列后级的微波开关为单刀8掷开关，该微波开关的8路切换端与前级的微波开关阵列中的8个微波开关相连接，后级与功率计相连接。微波开关阵列和微波开关之间的切换可使滤波器输出端分别连接至匹配负载和功率计，使声表面波滤波处于正常老炼状态和检测监控状态之间的切换。。当滤波器处于正常老炼状态时，开关切换使滤波器输出端与负载相连接；当处于滤波器状态监控时间时，计算机控制微波开关切换，使滤波器输出端逐个与功率计相连接。

当声表面波滤波器处于性能监控状态时，需要对其输出信号功率进行检测，判断滤波器的性能是否在老炼过程中失效。在本系统中，采用功率计对声表面波滤波器的输出信号进行检测。功率计与微波开关相连接，用于监控检测老炼过程中，声表面波滤波器输出信号的监控检测，由主控计算机控制。功率计的检测间隔时间、检测信号频率由主控计算机上的控制软件设置，当处于声表面波滤波器性能状态监控时间时，控制软件根据预先设置的检测信号频率，控制功率计对声表面波滤波器的输出信号进行检测，并记录检测数据。

主控计算机通过网线与微波开关和功率计相连接，由控制软件对微波开关以及功率计进行控制，功能包括了对微波开关阵列和微波开关切换的控制，对功率计检测状态的控制以及检测数据的记录；在软件上设置检测频率和功率判据、老炼总时间、滤波器性能检测间隔时间；软件根据检测间隔时间，定时控制微波开关切换，使得声表面波滤波器的输出端逐个与所述功率计连接，功率计对声表面波滤波器的输出信号功率进行检测，并将检测数据和对应的老炼的时间上传至计算机，计算机根据预先设置的检测要求自动判断测试结果。

实施例2

本实施例提供一种声表面波滤波器动态老炼方法，包括如下步骤：

S1、根据声表面波滤波器封装选择老炼板，并将其逐个安装在老炼板上；

S2、将所述老炼板安装在高温箱内，并在高温箱上设置老炼的温度；

S3、根据被老炼的声表面波滤波器工作频率、功率，设置信号源的输出频率和功率；

S4、在所述主控计算机内设置声表面波滤波器的老炼时间、滤波器性能状态监控检测时间以及功率计检测信号频率及功率判据；

S5、当声表面波滤波器处于正常老炼状态时，主控计算机控制微波开关阵列切换使滤波器输出端与负载相连接；当处于滤波器状态监控时间时，计算机控制微波开关切换，使滤波器输出端逐个与功率计相连接；

S6、主控计算机控制功率计逐个检测滤波器的输出信号功率，记录检测结果，并与事先在主控计算机内部预设的功率判据进行比对，若滤波器输出信号功率不符合判据要求，则判定该滤波器失效。

老炼时间判断方法为：

获取声表面波滤波器的工作寿命系数、关键程度系数、可靠性设计系数；根据所述声表面波滤波器的工作寿命系数、关键程度系数、可靠性设计系数，分别获取所述声表面波滤波器的老炼试验时间与所述工作寿命系数、所述关键程度系数、所述可靠性设计系数的对应关系；根据所述声表面波滤波器的老炼试验时间与所述工作寿命系数、所述关键程度系数、所述可靠性设计系数的对应关系，确定所述器件的老炼试验时间。

本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。