专利名称：实验室测试用射频差分探头及其构成的差分测量系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及实验室测试用射频差分探头及其构成的差分测量系统。
背景技术：
在射频测试领域，已有多家知名厂商提供精确的差分测试方案。但是这类探头一般都价格昂贵，易损坏，而且均为复杂度较高的有源探头，测试时需要相关测试仪器配合。 还没有一个针对实验室快速定位测量，高可靠，易维护的射频差分探头。

实用新型内容本实用新型提供了一种实验室测试用射频差分探头及其构成的差分测量系统，可用于3MHz到800MHz频率范围差分100 Ω电路测量，以便解决低阻电路存在的问题，包括信号电平测量，杂散信号的定位，杂散信号和谐波电平的测量，故障放大器或者故障滤波器的判断。本实用新型为解决技术问题主要通过以下技术方案实现实验室测试用射频差分探头，主要由基板、以及设置在基板上的探针、阻抗转换电路、直流保护电路、差分单端转换电路、接头构成，所述探针、阻抗转换电路、直流保护电路、差分单端转换电路、接头依次连接。所述差分单端转换电路包括高性能宽带巴伦。高性能宽带巴伦被封装为可更换组件。所述接头为SMA隔层连接器。所述探针为半刚性同轴电缆。所述阻抗转换电路为阻值可选电路，当要求测量点功率准确时，直接选用O Ω电阻导通，测量端的差分输入阻抗视为100Ω，则测量100Ω的标准电路时，测得的功率为实际功率的一半再加上3dB。当要求测量时电路保持良好的工作状态，选择阻值与电路阻抗比为20:1的电阻。所述基板为屏蔽性能良好的印制电路板。所述差分单端转换电路输出的信号为单端信号。差分测量系统，主要由上述实验室测试用射频差分探头、以及与实验室测试用射频差分探头连接的被测电路和频谱仪构成。所述被测电路与实验室测试用射频差分探头的探针连接，频谱仪与实验室测试用射频差分探头的接头连接。基于上述内容，本探头设计的阻抗转换电路，可根据测量电路的阻抗简单计算出需要添加的电阻值，以完成较精确的测量。探头提供的差分单端转换电路可以很方便的完成电路差分到频谱仪单端的直接测量，转换的差损很小且为固定值，可预先校对提高测量准确度。可根据测试需求更换匹配电路，完成低于3GHz全频段的分段测量，特别适用于故障定位和杂散分析。[0015]进一步的，本实用新型是利用探针采集信号，阻抗转换电路变换阻抗，直流保护电路隔绝直流信号，差分单端转换电路将差分信号变为单端信号，接头固定在基板、以及接头连接外部测试设备，基板支撑整个探头。本实用新型的设计原理是利用阻抗转换电路针对被测电路调整阻抗，减小测量损耗，提高测量准确度。利用直流保护电路滤除直流信号和低频干扰，同时进行宽带阻抗匹配，保证宽带测量性能。利用高性能宽带巴伦完成差分单端转换电路的单端信号输出，具有损耗小，宽带平坦的特点，且可根据测试频段需求更换高性能宽带巴伦。其中基板使用屏蔽性能良好的印制电路板，其厚度与SMA隔层连接器相匹配，以测量时易固定为标准。探头的制作过程简单，可批量制造，对任意部件均可单独拆卸更换，易于维护，整体坚固耐用。本探头设计的尺寸长6. 5cm*宽Icm*高O. 7cm。重量20g。本实用新型与现有技术相比具有以下优点和有益效果可用于3MHz到800MHz频率范围差分100Ω电路测量，以便解决低阻电路存在的问题，包括信号电平测量，杂散信号的定位，杂散信号和谐波电平的测量，故障放大器或者故障滤波器的判断。

图I是本实用新型实验室测试用射频差分探头的单元示意图。
具体实施方式
以下结合附图，对本实用新型进行具体的说明，但本实用新型并不局限于下述实施例。实施例如图I所示；本实用新型为验室测试用射频差分探头，主要由基板、以及设置在基板上的探针、阻抗转换电路、直流保护电路、差分单端转换电路、接头构成，所述探针、阻抗转换电路、直流保护电路、差分单端转换电路、接头依次连接。所述差分单端转换电路包括高性能宽带巴伦。高性能宽带巴伦被封装为可更换组件。所述接头为SMA隔层连接器。所述基板为屏蔽性能良好的印制电路板。所述差分单端转换电路输出的信号为单端信号。差分测量系统，主要由上述实验室测试用射频差分探头、以及与实验室测试用射频差分探头连接的被测电路和频谱仪构成。所述被测电路与实验室测试用射频差分探头的探针连接，频谱仪与实验室测试用射频差分探头的接头连接。以此对上述附图I的描述可得知，本实用新型设计的探头由探针，阻抗转换电路， 直流保护电路，差分单端转换电路，接头和基板组成。由于测试一般要接触电路板上差分线的两端，差分线的间距并不是固定的，测试时需要进行适当的调节，所以探头的两根探针必须具有一定机械强度保证良好接触的同时，还要具有一定柔性。为保证测量准确性，抑制干扰，探针选用半刚性同轴电缆。较短的同轴电缆能够提供良好的射频性能，而较长的同轴电缆则有更多的焊接表面，可加强机械强度，实际选取的长度对两者进行了权衡。探针裸露的长度也通过实际测量进行了调整。所述阻抗转换电路为阻值可选电路，当要求测量点功率准确时，直接选用0Ω电阻导通，测量端的差分输入阻抗视为100 Ω，则测量100 Ω的标准电路时，测得的功率为实际功率的一半再加上3dB。当要求测量时电路保持良好的工作状态，选择阻值与电路阻抗比为20:1的电阻。假定100Ω的低阻抗电路与2ΚΩ中间阻抗组成一个简单的 100 Ω /2100 Ω的分压器，那么在SMA连接器处测量的功率电平理论上应该比探头处的功率电平低-26.4dB。此外，假定探头的2ΚΩ阻抗与高性能宽带巴伦的100 Ω阻抗(对应频谱分析仪的50Ω阻抗)相加后再与电路的100Ω阻抗并联，这样在理想的情况下，该探头对 100 Ω负载电路进行测量时对被测电路只有-O. 2dB的影响。为消除差分信号中存在的直流分量，还有低频的闪烁噪声，避免对损害仪器和干扰测量，需要用到直流保护电路。所选择的耦合电容要保证其自谐振频率时工作频带的中间值，保证相对于所选择的电阻值呈现为低阻特性，保证宽带平坦特性。也设计了保留位置，可进一步根据测试频段需求，加入LC滤波器进行匹配。差分单端转换电路使用高性能宽带巴伦完成差分100 Ω到单端50 Ω转换。测量的带宽主要由此高性能宽带巴伦决定，可根据测量需求更换。选择的基板带有50 Ω标准微带传输线，双面铺地，信号传输路径有很好的过孔屏蔽，其厚度要求满足标准SMA隔层连接器。接头选用标准的SMA隔层连接器，SMA隔层连接器适用于绝大多数测试场合，保证到频谱仪的无缝对接；其隔层插座可以夹紧基板，测量时可以避免因线缆扭力过大损坏接头。如上所述便可较好的实现本实用新型。
权利要求1.实验室测试用射频差分探头，其特征在于，主要由基板、以及设置在基板上的探针、 阻抗转换电路、直流保护电路、差分单端转换电路、接头构成，所述探针、阻抗转换电路、直流保护电路、差分单端转换电路、接头依次连接。
2.根据权利要求I所述的实验室测试用射频差分探头，其特征在于，所述差分单端转换电路包括高性能宽带巴伦。
3.根据权利要求2所述的实验室测试用射频差分探头，其特征在于，高性能宽带巴伦被封装为可更换组件。
4.根据权利要求I所述的实验室测试用射频差分探头，其特征在于，所述接头为SMA隔层连接器。
5.根据权利要求I所述的实验室测试用射频差分探头，其特征在于，所述探针为半刚性同轴电缆。
6.根据权利要求I所述的实验室测试用射频差分探头，其特征在于，所述阻抗转换电路为阻值可选电路，当要求测量点功率准确时，直接选用0Ω电阻导通，测量端的差分输入阻抗视为100 Ω，则测量100 Ω的标准电路时，测得的功率为实际功率的一半再加上3dB，当要求测量时电路保持良好的工作状态，选择阻值与电路阻抗比为20:1的电阻。
7.根据权利要求I所述的实验室测试用射频差分探头，其特征在于，所述基板为屏蔽性能良好的印制电路板。
8.根据权利要求I所述的实验室测试用射频差分探头，其特征在于，所述差分单端转换电路输出的信号为单端信号。
9.差分测量系统，其特征在于，主要由上述实验室测试用射频差分探头、以及与实验室测试用射频差分探头连接的被测电路和频谱仪构成。
10.根据权利要求9所述的差分测量系统，其特征在于，所述被测电路与实验室测试用射频差分探头的探针连接，频谱仪与实验室测试用射频差分探头的接头连接。
专利摘要本实用新型公开了实验室测试用射频差分探头，主要由基板、以及设置在基板上的探针、阻抗转换电路、直流保护电路、差分单端转换电路、接头构成，所述探针、阻抗转换电路、直流保护电路、差分单端转换电路、接头依次连接。本实用新型与现有技术相比具有以下优点和有益效果可用于3MHz到800MHz频率范围差分100Ω电路测量，以便解决低阻电路存在的问题，包括信号电平测量，杂散信号的定位，杂散信号和谐波电平的测量，故障放大器或者故障滤波器的判断。
文档编号G01R31/28GK202351392SQ20112054323
公开日2012年7月25日 申请日期2011年12月22日 优先权日2011年12月22日
发明者罗俊, 陈小荣 申请人:成都芯通科技股份有限公司