專利名稱：微波共面波導測試夾具的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種元器件檢測裝置，尤其是涉及一種射頻及微波陶瓷元器件(其中包括諧振器、濾波器、雙工器、電容和電感等)在并聯(lián)、串聯(lián)、點頻、掃頻等不同狀態(tài)下的多參數(shù)無損傷檢測的夾具。
背景技術：
近幾年來，隨著毫米波與亞毫米波技術的發(fā)展，共面波導(CPW)受到了關注(周希朗，變型共面波導的保角變換分析[J]，通信學報，1997，18(11)65-70；Carlsson E.Confomalmapping of the field and charge distributions in multi-layered substrateCPW’s[J].IEEE T rans，MTT，1999，47(8)1544-1552)，其原因是因為相對于常規(guī)微帶線來說，共面波導用于砷化鎵單片微波集成電路(GaA sMMIC)時具有突出的優(yōu)點，對于各種有源或無源兩端器件，都很容易實現(xiàn)串聯(lián)或并聯(lián)連接而不必在基片上鉆孔。共面波導不僅可以應用在微波集成電路中，而且可以應用在毫米波和光學集成電路中(房少軍，王百鎖，金紅，背敷金屬化層非對稱共面波導的分析與測試[J]，大連海事大學學報，2001，27，(3)67-70)。網絡分析儀除主要從頻域方面對網絡的特性進行表征外，還可以對網絡進行時域方面的測試，從時間關系上對網絡特性進行表征。
隨著射頻及微波在通信等領域的廣泛應用，射頻及微波陶瓷元器件(包括諧振器、濾波器、雙工器、電容和電感等)的研制及生產迅速增長，急需研制精確、方便和造價低的檢測裝置，尤其是用于上述裝置的測試夾具。目前國內外一般采用將被測元器件放置于同軸腔內進行檢測，其缺點是操作復雜和使用面窄，要求元器件尺寸在10mm左右，小于2mm的微波陶瓷片式電容未見有合適的測試夾具，這對射頻和微波陶瓷元器件自主產品的研制、開發(fā)和生產造成一定的影響。

發(fā)明內容
本實用新型的目的是針對現(xiàn)有技術中缺乏用于微波陶瓷元器件檢測裝置的微波共面波導測試夾具的問題，提供一種適用性廣、無損傷、操作方便、重復性好、價格低的用于微波陶瓷元器件檢測裝置的微波共面波導測試夾具。
本實用新型設有
微波共面波導，微波共面波導設有波導底座、高頻印刷電路板和緊固件，高頻印刷電路板由緊固件固定在波導底座上，在高頻印刷電路板上設有短路開路校準通道、匹配校準通道、并聯(lián)檢測通道和串聯(lián)檢測通道，短路開路校準通道的一端為短路校準負載，另一端為開路校準負載，在短路開路校準通道上設有短路線；匹配校準通道為匹配校準負載，在匹配校準通道上并接匹配電阻，獲50Ω匹配負載；并聯(lián)檢測通道用于測試被測元器件的吸收峰，被測元器件放置于并聯(lián)檢測通道的內導體上，通過探針與并聯(lián)檢測通道外導體形成并接迴路；串聯(lián)檢測通道用于測試被測元器件的諧振峰，被測元器件跨接于串聯(lián)檢測通道的內導體斷面兩端，通過探針緊壓被測元器件與串聯(lián)檢測通道內導體的斷面緊密接觸；樣品定位片，樣品定位片設于微波共面波導的高頻印刷電路板上的并聯(lián)檢測通道或串聯(lián)檢測通道上，樣品定位片上設有用于固定被測元器件樣品的樣品槽；檢測探針架，檢測探針架設有可調支架、探針、探針座、彈簧和閉合板，可調支架的底端跨接在微波共面波導的并聯(lián)檢測通道或串聯(lián)檢測通道上，可調支架上設有縱向開槽，探針座兩側與可調支架連接并可在可調支架的縱向開槽上調整上下位置，用于調整探針與微波共面波導的間距，探針穿過探針座中心通孔，彈簧套設于探針座中心通孔內，閉合板設于探針座頂部，用于固定探針在探針座中的位置；SMA接頭，SMA接頭設8對，分別對應于短路開路校準通道、匹配校準通道、并聯(lián)檢測通道和串聯(lián)檢測通道，SMA接頭固定于波導底座的前后兩側，SMA接頭的內導體與微波共面波導內導體連接，SMA接頭的外導體與微波共面波導外導體連接，SMA接頭用于與輸入同軸電纜和輸出同軸電纜連接。
本實用新型與微波網絡分析儀配合，可用于對射頻和微波陶瓷元器件進行相關的測試。使用時，輸入同軸電纜的輸入端接微波網絡分析儀的微波信號輸出端口，輸入同軸電纜的輸出端接微波共面波導測試夾具的SMA接頭，輸出同軸電纜的輸入端接微波共面波導測試夾具的SMA接頭，輸出同軸電纜的輸出端接微波網絡分析儀的微波信號輸入端口。先將輸入同軸電纜和輸出同軸電纜分別連接短路開路校準通道與微波網絡分析儀，進行開路與短路校準檢測；再將輸入同軸電纜和輸出同軸電纜分別連接匹配校準通道與微波網絡分析儀，進行匹配負載校準，當微波網絡分析儀顯示Congratulations字樣后，進行數(shù)據測量；其次將輸入同軸電纜和輸出同軸電纜分別連接并聯(lián)檢測通道與微波網絡分析儀，對被測元器件進行并接檢測；再將輸入同軸電纜和輸出同軸電纜分別連接串聯(lián)檢測通道與微波網絡分析儀，對被測元器件進行串接檢測；最后打開電腦，進入相應測試軟件，對測試數(shù)據分析、計算、處理和保存。
測試軟件可采用VC6.0軟件開發(fā)工具，編制Windows系統(tǒng)下不同被測元器件相應的測試軟件，軟件對測試步驟進行提示，對測試數(shù)據進行運算分析及誤差處理，提供人機對話界面，可給出清楚的表格和曲線，將測試結果全面反映并保存、打印。
本實用新型針對現(xiàn)有技術中缺乏用于微波陶瓷元器件檢測裝置的微波共面波導測試夾具的問題，提供了一種適用性廣、無損傷、操作方便、重復性好、價格低的微波共面波導測試夾具，通過微波共面波導測試夾具與微波網絡分析儀(例如HP8714型、E8362B型等)聯(lián)接，實現(xiàn)射頻及微波陶瓷元器件(包括諧振器、濾波器、雙工器、電容和電感等)在并聯(lián)、串聯(lián)、點頻、掃頻等不同狀態(tài)下的多參數(shù)檢測。該夾具可采用相關的軟件進行計算分析及誤差處理，測試結果數(shù)據準確，適用于科研院校及工廠企業(yè)中對射頻及微波陶瓷元器件的開發(fā)研制及產品檢測。例如，通過使用本實用新型可得到微小片式電容并聯(lián)測試結果。


圖1為本實用新型結構立體示意圖。
圖2為本實用新型結構主視示意圖。
圖3為本實用新型的微波共面波導與SMA接頭的結構與連接關系圖。
圖4為圖3的右視圖。
圖5為本實用新型檢測探針架與樣品定位片結構分解示意圖。
圖6為微波陶瓷元器件檢測裝置組成方框圖。
圖7為典型片式電容并接測量時傳輸參數(shù)(S21)曲線圖。在圖7中，橫坐標為頻率(MHZ)，縱坐標為傳輸功率(db)。頻率從0.300MHZ開始(Start)，3000.000MHZ停止(Stop)。
圖8為典型片式電容串接測量時反射參數(shù)(S11)曲線圖。在圖8中，橫坐標為頻率(MHZ)，縱坐標為傳輸功率(db)。頻率從0.300MHZ開始(Start)，3000.000MHZ停止(Stop)。
具體實施方式
以下實施例將結合附圖對本實用新型作進一步的說明。
參見圖1-5，微波共面波導測試夾具設有微波共面波導1、樣品定位片2、檢測探針架3和SMA接頭4。微波共面波導1設有波導底座11、高頻印刷電路板12和緊固件，高頻印刷電路板12由緊固件固定在波導底座11上，在高頻印刷電路板12上設有短路開路校準通道121、匹配校準通道122、并聯(lián)檢測通道123和串聯(lián)檢測通道124，短路開路校準通道121的一端為短路校準負載，另一端為開路校準負載，在短路開路校準通道上設有短路線1211；匹配校準通道122為匹配校準負載，在匹配校準通道上并接匹配電阻1221，獲50Ω匹配負載；并聯(lián)檢測通道123用于測試被測元器件的吸收峰，被測元器件放置于并聯(lián)檢測通道123的內導體上，通過探針與并聯(lián)檢測通道123的外導體形成并接迴路；串聯(lián)檢測通道124用于測試被測元器件的諧振峰，被測元器件跨接于串聯(lián)檢測通道124的內導體斷面兩端，通過探針緊壓被測元器件與串聯(lián)檢測通道124的內導體的斷面緊密接觸。
樣品定位片2設于微波共面波導1的高頻印刷電路板12上的并聯(lián)檢測通道123或串聯(lián)檢測通道124上，樣品定位片2上設有樣品槽21，用于固定被測元器件樣品。
檢測探針架3設有可調支架31、探針32、探針座33、彈簧34、閉合板35和緊固螺釘，可調支架31的底端可根據測試要求方便地跨接在微波共面波導1的并聯(lián)檢測通道123或串聯(lián)檢測通道124上，并由緊固螺釘鎖定。可調支架31上設有縱向開槽311，探針座33兩側與可調支架31通過緊固螺釘連接，使探針32與微波共面波導1的間距可隨被測元器件A的厚度進行調整。探針32穿過探針座33中心通孔331，彈簧34套設于探針座33的中心通孔331內，閉合板35設于探針座33頂部，用于固定探針32在探針座33中的位置。
SMA接頭4設8對，分別對應于短路開路校準通道121、匹配校準通道122、并聯(lián)檢測通道123和串聯(lián)檢測通道124，SMA接頭4固定于波導底座11的前后兩側，SMA接頭4的內導體與微波共面波導1內導體連接，SMA接頭4的外導體與微波共面波導1外導體連接，SMA接頭4用于與輸入同軸電纜和輸出同軸電纜連接。
微波共面波導的內導體在串聯(lián)測試點的斷面為平面或錐面等形狀，可滿足各種尺寸的微波陶瓷元器件的串聯(lián)檢測要求。通常，微波共面波導的內導體寬度可設為2mm，內外導體間距為0.4mm；高頻印刷電路板長度可選為27mm，厚度為1mm，高頻印刷電路板相對介電常數(shù)為2.6，微波共面波導的特性阻抗為50Ω。以上數(shù)據可根據被測元器件的要求重新計算調整。
參見圖6，微波陶瓷元器件檢測裝置設有微波網絡分析儀101、微波共面波導測試夾具102、輸入同軸電纜103和輸出同軸電纜104，輸入同軸電纜103的輸入端接微波網絡分析儀101的微波信號輸出端口，輸入同軸電纜103的輸出端接微波共面波導測試夾具102的SMA接頭，輸出同軸電纜104的輸入端接微波共面波導測試夾具102的SMA接頭，輸出同軸電纜104的輸出端接微波網絡分析儀101的微波信號輸入端口。
當檢測微波陶瓷元器件時，可采用如下檢測方法。將輸入同軸電纜和輸出同軸電纜分別連接短路開路校準通道與微波網絡分析儀，進行開路與短路校準檢測；將輸入同軸電纜和輸出同軸電纜分別連接匹配校準通道與微波網絡分析儀，進行匹配負載校準，當微波網絡分析儀顯示Congratulations字樣后，進行數(shù)據測量；將輸入同軸電纜和輸出同軸電纜分別連接并聯(lián)檢測通道與微波網絡分析儀，對被測元器件進行并接檢測；將輸入同軸電纜和輸出同軸電纜分別連接串聯(lián)檢測通道與微波網絡分析儀，對被測元器件進行串接檢測；打開電腦，進入相應測試軟件，對測試數(shù)據分析、計算、處理和保存。
為使每次測量被測元器件A所受接觸力一致，將探針座33的中心通孔331設計為階梯狀圓孔。當按下探針32并關上閉合板35時，探針32與被測元器件A的接觸力由檢測探針架內的彈簧34的彈力決定?？筛鶕粶y元器件尺寸及檢測方式，配備多種探針，例如，當被測元器件為諧振器、濾波器和雙工器時，探針針頭加工成為圓錐狀；當被測元器件為電容和電感片狀小尺寸時，探針針頭加工成針狀；當并聯(lián)檢測時，探針采用黃銅制作；當串聯(lián)檢測時，探針采用聚苯乙烯或聚乙烯制作。測量時將被測元器件放入并固定在微波共面波導上的高頻印刷電路板中心槽內，使被測元器件電極與4通道的激勵電極和耦合電極對接。
8只SMA接頭5分別固定于波導底座1的前后兩側，SMA接頭5的內導體與微波共面波導2內導體連接，SMA接頭5的外導體與微波共面波導2外導體連接，并將內外導體間的絕緣材料向內縮短1mm，達最佳匹配狀態(tài)。可根據測試場所的不同情況，為微波共面波導測試夾具配備合適的夾具底座，夾具底座用于固定微波共面波導測試夾具與輸入輸出同軸電纜，起到穩(wěn)定測試操作的作用。可采用8714型或E8362B型等微波網絡分析儀。
圖7給出一種1mm×1mm×0.5mm典型片式電容并接測量時傳輸參數(shù)(S21)曲線圖。由圖7表明，通過使用微波共面波導測試夾具可得到微小片式電容并聯(lián)測試結果。
圖8給出一種1mm×1mm×0.5mm典型片式電容串接測量時傳輸參數(shù)(S11)曲線圖。由圖8表明，通過使用微波共面波導測試夾具可得到微小片式電容串聯(lián)測試結果。
通過對一種介質濾波器(TQM23型)并接測量其傳輸參數(shù)(S21)曲線表明，使用本發(fā)明所述的微波共面波導測試夾具可得到介質濾波器、雙工器等并聯(lián)測試結果。
權利要求1.微波共面波導測試夾具，其特征在于設有微波共面波導，微波共面波導設有波導底座、高頻印刷電路板和緊固件，高頻印刷電路板由緊固件固定在波導底座上，在高頻印刷電路板上設有短路開路校準通道、匹配校準通道、并聯(lián)檢測通道和串聯(lián)檢測通道，短路開路校準通道的一端為短路校準負載，另一端為開路校準負載，在短路開路校準通道上設有短路線；匹配校準通道為匹配校準負載，在匹配校準通道上并接匹配電阻，獲50Ω匹配負載；并聯(lián)檢測通道用于測試被測元器件的吸收峰，被測元器件放置于并聯(lián)檢測通道的內導體上，通過探針與并聯(lián)檢測通道外導體形成并接迴路；串聯(lián)檢測通道用于測試被測元器件的諧振峰，被測元器件跨接于串聯(lián)檢測通道的內導體斷面兩端，通過探針緊壓被測元器件與串聯(lián)檢測通道內導體的斷面緊密接觸；樣品定位片，樣品定位片設于微波共面波導的高頻印刷電路板上的并聯(lián)檢測通道或串聯(lián)檢測通道上，樣品定位片上設有用于固定被測元器件樣品的樣品槽；檢測探針架，檢測探針架設有可調支架、探針、探針座、彈簧和閉合板，可調支架的底端跨接在微波共面波導的并聯(lián)檢測通道或串聯(lián)檢測通道上，可調支架上設有縱向開槽，探針座兩側與可調支架連接并可在可調支架的縱向開槽上調整上下位置，用于調整探針與微波共面波導的間距，探針穿過探針座中心通孔，彈簧套設于探針座中心通孔內，閉合板設于探針座頂部，用于固定探針在探針座中的位置；SMA接頭，SMA接頭設8對，分別對應于短路開路校準通道、匹配校準通道、并聯(lián)檢測通道和串聯(lián)檢測通道，SMA接頭固定于波導底座的前后兩側，SMA接頭的內導體與微波共面波導內導體連接，SMA接頭的外導體與微波共面波導外導體連接，SMA接頭用于與輸入同軸電纜和輸出同軸電纜連接。
專利摘要微波共面波導測試夾具，涉及一種元器件檢測裝置，提供一種適用性廣、無損傷、操作方便、重復性好、價格低的微波共面波導測試夾具。設有微波共面波導、樣品定位片、檢測探針架和SMA接頭，共面波導設有波導底座和高頻印刷電路板，電路板固定在波導底座上，電路板上設短路開路校準、匹配校準、并聯(lián)檢測和串聯(lián)檢測4路通道；樣品定位片設于并聯(lián)或串聯(lián)檢測通道上，樣品定位片上設有樣品槽；檢測探針架設有可調支架、探針、探針座、彈簧和閉合板，支架底端接并聯(lián)或串聯(lián)檢測通道上，探針穿過探針座中心通孔，彈簧套于通孔內，閉合板設于探針座頂部；SMA接頭設于波導底座兩側，其內導體與共面波導內導體連接，外導體與微波共面波導外導體連接。
文檔編號G01R31/00GK2864685SQ20062000259
公開日2007年1月31日 申請日期2006年1月5日 優(yōu)先權日2006年1月5日
發(fā)明者肖芬, 駱超藝, 陳銳 申請人:廈門大學