為了加強磁耦合，在C形環附近添加去地的反向C形微帶線結構以加強耦合，並調節耦合平坦度。根據仿真模型製作了實物，探針置於被測微帶傳輸線上方可獲得耦合信號
，在X波段範圍內
，耦合量在-19～-23dB之間。

 

 

微波組件向著集成、小型化方向發展，很多組件采用裸芯片工藝進行貼裝（比如T/R組件），常規的測試排故方法已難以滿足現代化測試要求
，比如射頻板通過焊接半截線引出信號測試的方法
，已完全不適合高集成度
、高淨化度的組件測試。據此
，本文開展了X波段非接觸式射頻探針的研究工作，以利於微波組件的調試[1]。

 

 

 

信(xin)號(hao)在(zai)微(wei)帶(dai)傳(chuan)輸(shu)線(xian)上(shang)傳(chuan)輸(shu)時(shi)，在(zai)其(qi)周(zhou)圍(wei)存(cun)在(zai)閉(bi)環(huan)的(de)磁(ci)場(chang)
，當(dang)外(wai)部(bu)線(xian)圈(quan)或(huo)外(wai)部(bu)微(wei)帶(dai)線(xian)圈(quan)住(zhu)一(yi)定(ding)磁(ci)通(tong)量(liang)時(shi)，變(bian)化(hua)的(de)磁(ci)場(chang)就(jiu)產(chan)生(sheng)變(bian)化(hua)的(de)電(dian)流(liu)，進(jin)而(er)就(jiu)可(ke)通(tong)過(guo)耦(ou)合(he)的(de)方(fang)式(shi)探(tan)測(ce)出(chu)信(xin)號(hao)。相(xiang)比(bi)於(yu)半(ban)截(jie)線(xian)測(ce)試(shi)射(she)頻(pin)信(xin)號(hao)時(shi)
，這(zhe)種(zhong)磁(ci)耦(ou)合(he)方(fang)式(shi)無(wu)需(xu)額(e)外(wai)接(jie)地(di)。一(yi)般(ban)情(qing)況(kuang)下(xia)，當(dang)該(gai)非(fei)接(jie)觸(chu)式(shi)探(tan)針(zhen)與(yu)被(bei)測(ce)對(dui)象(xiang)接(jie)觸(chu)時(shi)，短(duan)路(lu)危(wei)險(xian)係(xi)數(shu)較(jiao)低(di)（與微帶線不直接接觸）[2]。另外
，X波段信號耦合量小於-15dB時，對主路信號無影響


，在探測信號的同時不影響係統正常工作[3,4]。

 

 

bentanzhencaiyongdeweidaixingshijiejiandanjizitianxianshejifangfa，jiangyongyutancedeweidaixiandibudediqudiao，congerxingchengkaifangdedianciouhejiegou。tiaozhengyongyutancedeweidaixiandechangduyukuandukejiangkongjianbozukangbianhuandao50ohm，從而實現匹配。本文創新點在於采用C形xing環huan達da到dao空kong間jian磁ci耦ou合he目mu的de，從cong而er將jiang近jin場chang能neng量liang轉zhuan化hua為wei電dian流liu
，達da到dao測ce試shi信xin號hao功gong率lv的de目mu的de。本ben文wen還hai有you一yi個ge創chuang新xin點dian在zai於yu采cai用yong互hu補bu磁ci耦ou合he環huan結jie構gou，不bu僅jin加jia強qiang了le耦ou合he，還hai可ke以yi調tiao節jie耦ou合he平ping坦tan度du。該gai微wei帶dai探tan針zhen不bu僅jin可ke以yi應ying用yong於yuX波段信號探測，對於其他頻段信號也可以探測（耦合度需要測試），因(yin)此(ci)該(gai)探(tan)針(zhen)也(ye)能(neng)作(zuo)為(wei)測(ce)試(shi)電(dian)磁(ci)泄(xie)漏(lou)的(de)工(gong)具(ju)，在(zai)電(dian)磁(ci)空(kong)間(jian)探(tan)測(ce)領(ling)域(yu)具(ju)有(you)一(yi)定(ding)的(de)應(ying)用(yong)價(jia)值(zhi)。該(gai)探(tan)針(zhen)所(suo)采(cai)用(yong)的(de)結(jie)構(gou)能(neng)被(bei)其(qi)他(ta)頻(pin)段(duan)射(she)頻(pin)探(tan)針(zhen)設(she)計(ji)借(jie)鑒(jian)
，是(shi)實(shi)用(yong)性(xing)很(hen)強(qiang)的(de)產(chan)品(pin)。

 

 

 

四si分fen之zhi一yi波bo長chang單dan極ji子zi天tian線xian要yao求qiu延yan伸shen出chu的de輻fu射she電dian長chang度du為wei四si分fen之zhi一yi波bo長chang，其qi輻fu射she場chang分fen為wei近jin場chang與yu遠yuan場chang，近jin場chang是shi比bi較jiao複fu雜za的de電dian磁ci耦ou合he轉zhuan換huan環huan境jing。本ben節jie所suo設she計ji的de類lei單dan極ji子ziC形缺地探針長度也為四分之一波長，利用近場的磁生電的原理進行信號探測。其結構圖如下圖1所示

，主體由微帶50ohm饋線和C形缺地線組成：

 

圖1 C形缺地探針結構示意圖

 

C形缺地線電長度為四分之一波長：

 

 

其中，c為光速，f為工作頻率，Er為相對介電常數。

 

該結構的探針耦合度主要取決於與探測對象之間的距離以及C形環的開口大小。注意：該探針C形環必須與所測對象平行！

 

下麵仿真分析了探測對象與C形環的距離對耦合度的影響。當C形環與背測微帶信號線平行相距1mm、1.2mm、1.4mm時
，其耦合度在10GHz分別達到-19.45dB
、-21.74dB
、-23.46dB
，其仿真結果如下圖2所示：

 

（1）相距1mm

 

（2）相距1.2mm

 

（3）相距1.4mm

 

圖2探針與被測對象的不同耦合距離的仿真結果

 

仿真結果表明，當隨著耦合間距的加大
，耦合度也在減小
，而且x波段耦合度不平坦，達到7dB以上的幅度波動。由於C形環長度較小，且與頻率相關，因此本節不對C形環的長度做相關仿真分析。

 

 

由上節分析可知

，C形環探測信號的耦合度受製於耦合間距。在間距達到1mm的情況下，在10GHz才達到-19.45dB。為了增強耦合度，本節在C形環旁邊添加了與它相反的C形環
，達到電磁耦合互補，增加耦合度的作用。其結構示意圖如下圖3所示。

 

圖3 增強型C形缺地探針結構示意圖

 

添加的C形環受到相同的磁場耦合
，產生與主線相反的電流，從而對主線進行二次耦合，增強了主線的耦合度。仿真了1mm耦合間距的耦合度，仿真結果如下圖4所示。在10GHz耦合-18.72dB，x波段耦合度-17.25~-19.27dB
，波動2dB左右。

 

圖4 增強型C形缺地探針1mm耦合間距仿真結果

 

由仿真結果分析可知
，添加的反向C形環不僅增加了耦合度
，而且具備調節耦合平坦度的功能。

 

 

根據上節仿真結果製作了實物

，如下圖5所示。下方微帶直通線與探針平行耦合的間距為1mm，測得X波段探針耦合度為-19dB~-23dB，與仿真值偏離不大。

 

圖5 C形微帶探針實物圖

 

 

針對微波組件的探測需求，提出一種X波段非接觸式微帶探針結構
，以便於信號檢測。bentanzhencaiyongdeweidaixingshijiejiandanjizitianxianshejifangfa
，jiangyongyutancedeweidaixiandibudediqudiao
，congerxingchengkaifangdedianciouhejiegou。tiaozhengyongyutancedeweidaixiandechangduyukuandukejiangkongjianbozukangbianhuandao50ohm，從而實現匹配。該結構形式易於實現
，對工藝無特殊要求
，可適合於微組裝產品的測試排故。

 

 

1、Arriola W A, et al. Wideband 3 dB branchline co upler basedon ( / 4 open circuited coupled lines [ J] . IEEE MicrowaveandWireless Component Letters, 2011, 21( 9) : 486- 488.

 

2、 Reed J.and Wheeler G..J..A method ofanalysis of symmetrical four-port networks[J].IEEE Transactions on MicrowaveTheory and Techniques,1956,50(4):246-252

 

3、Shry-Sann Liao,Pou-Tou Sun,Nien-ChungChin,and Jen-Tee Peng,“A Novel Compact-SizeBranch-LineCoupler,”IEEETrans.Microw.TheoryTech.,vol.15,no.9,pp.588–590,Sep.2005.

 

4、 陳振國等. 微波技術基礎與應用. 人民郵電出版社.





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