CN101067636B - 柔性测试电缆 - Google Patents

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Abstract

一种柔性测试电缆具有中心导体(210)、有效电气长度等于感兴趣频率的四分之一波长奇数倍的导电套筒(240)、位于导电套筒(240)之内用于阻止中心导体的一部分电气耦合至导电套筒的介电隔离物(230)、以及用于将中心导体的一部分维持在导电套筒(240)的一端的中间的介电接头(220)。导电套筒(240)可以具有不同的截面形状。介电隔离物(230)可以由刚性或可压缩介电材料形成为不同的形状。同样，介电接头(220)可以由刚性或可压缩介电材料形成为不同的形状。使用介电接头(220)将多个导电套筒(240)连在一起，从而得到在感兴趣频率具有电气透明性的柔性测试电缆(200)。

Description

柔性测试电缆
本申请是于2005年3月22日提交的、申请号为200510055962.8的、题为“柔性测试电缆”的专利申请的分案申请。
技术领域
本发明总的来说涉及消声电磁场测试室，更具体而言，涉及在这种测试室中使用的、用于测试电子装置的电缆。
背景技术
消声室用于测试诸如无线电话、寻呼机和无绳电话等电子装置的射频(RF)发射。这些室包括屏蔽罩和吸收体材料、用于被测装置(DUT)的定位器和支架、以及电缆。这些组件的每一个都必须精密实施，以制作高质量的消声室。理想的是这些组件是可重复使用并可重新配置的，以便能够在不同的环境中测试一系列装置。有时，向环境中添加一个人体模型(有时称为“幻影”)来近似人体对于DUT的RF发射的影响。
在屏蔽封闭罩、提供高质量吸收体材料以及开发在消声室中使用的DUT定位器和支架等领域中进行了大量研究与开发。然而，在电缆铺设方面的开发还很少。因此，存在一种机会，在感兴趣的RF频带进行几乎RF不可见(RF invisible)(有时称为“RF透明”)的电缆铺设。另外，存在一种机会，进行柔性的并因而可用在各种测试配置中的电缆铺设。
一旦仔细考虑下面的附图和详细说明书，本发明的各个方面、特征和优点对于本领域的技术人员将会更加明显。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供一种电缆，其包括：
第一刚性段，其有效电气长度等于感兴趣频率的四分之一波长的奇数倍；
柔性接头，耦合至所述第一刚性段的一端；
第二刚性段，其有效电气长度等于感兴趣频率的四分之一波长的奇数倍，耦合至所述柔性接头；以及
线形导体，位于所述第一刚性段、柔性接头和第二刚性段之内。
该电缆为柔性，并且可以在各种环境下与刚性电缆结合使用。
附图说明
图1示出了在射频(RF)测试环境中的根据优选实施例的柔性测试电缆。
图2示出了根据第一实施例的图1所示柔性测试电缆的刚性电缆段。
图3示出了根据第二实施例的图1所示柔性测试电缆的刚性电缆段。
图4示出了在另一个射频(RF)测试环境中的根据优选实施例的柔性测试电缆。
具体实施方式
柔性测试电缆包含中心导体、具有等于所感兴趣频率的四分之一波长奇数倍(odd quarter wavelength)的有效电气长度的导电套筒、位于导电套筒之内用于阻止中心导体的一部分与导电套筒电气耦合的介电隔离物、以及用于将中心导体的一部分维持在导电套筒一端的中间的介电接头。导电套筒可以具有各种截面形状。介电隔离物可以由刚性或可压缩介电材料做成各种形状。同样，介电接头可以由刚性或可压缩介电材料做成各种形状。使用介电接头将多个导电套筒连在一起就得到了在感兴趣频率具有电气透明性的柔性测试电缆。
图1示出了在射频(RF)测试环境100中的根据优选实施例的柔性测试电缆150。RF测试环境100包括幻影头部110和安装在幻影头部110耳部附近的被测装置(DUT)190。尽管没有示出，但该环境的封闭罩是被屏蔽的，并且按照通用的RF测试程序在封闭罩的所有内表面放置有锥形吸收体材料。在测试期间，柔性测试电缆150向DUT 190提供电力、控制及其它测试信号。由于用于这个RF测试环境100的测试电缆必须从测试工程师的工作台通到DUT 190，其中工作台通常位于消声室外，而DUT 190通常朝着消声室的中央，所以当测量全向天线的RF辐射模式的时候，没有地方用于电气隐藏这些测试电缆。这种全向天线常见于无线电话，因此DUT 190示出为无线电话。当然，柔性测试电缆150可以用于其他类型的DUT以及其他类型的天线。
柔性测试电缆150包括至少一个刚性电缆段158。刚性电缆段158具有感兴趣频率的四分之一波长奇数倍(1/4λ，3/4λ等)的有效电气长度。为了提供最大的灵活性，示出的刚性电缆段158为1/4λ；然而，四分之一波长的其他奇数倍提供类似的RF不可见性，并可根据诸如电缆灵活性要求、电缆强度要求、测试环境和感兴趣频率等因素来适当使用。
在柔性测试电缆150端部的末端刚性电缆段159在低电磁场中的一点耦合至DUT 190机壳。在柔性电缆150的另一端，始端刚性电缆段157耦合至具有整体直角连接器的套筒156。连接器对155将套筒156耦合至在刚性测试电缆上的另一个套筒154。另一个连接器152使得柔性测试电缆150能够电连接至另一个电缆，例如另一个刚性测试电缆。可用不同的连接器配置来替代这里所示的连接器，以便适应其他的测试环境。
这种柔性测试电缆150解决了许多问题。首先，在柔性测试电缆150的始端的各种连接器152、155和套筒154、156为柔性测试电缆提供强度和稳定性，使得电缆150能够在不过度给DUT支架(未示出)施力的情况下耦合至DUT 190。其次，测试电缆150足够灵活，可用于在各种测试环境中的各种DUT类型。以前，由于不同的DUT尺寸，甚至当不同的DUT都具有相同的感兴趣频率时，不同的DUT通常需要不同的测试电缆。而且以前，即使对于相同的DUT，有时对于不同的测试环境也需要不同的电缆。最后，柔性测试电缆150在感兴趣的频率几乎是RF不可见的，因为刚性电缆段158具有四分之一波长奇数倍的有效电气长度。因此，每一个刚性电缆段158具有高阻抗端，其可使得柔性测试电缆150与DUT 190解除耦合。
图2示出了根据第一实施例的图1所示柔性测试电缆150的刚性电缆段200。在该第一实施例中，中心导体210被球形介电隔离物230包围，介电隔离物230提供中心导体210与四分之一波长奇数倍扼流套筒(choke sleeve)240的适当隔离。
中心导体210可以是单根导线或多根导线，这取决于图1所示柔性测试电缆150的实施方式。柔性测试电缆150的一种常见实施方式是同轴电缆。作为替换，中心导体210可以包括封闭并屏蔽单根导线或一组导线的导线编织层。中心导体210穿过四分之一波长奇数倍扼流套筒240。
套筒240由导电材料构成，并且在一端具有衬圈(bushing)225，以将中心导体210电气耦合至套筒240。套筒240的另一端227是开口的。由于套筒240为四分之一波长奇数倍，所以开口端227具有高阻抗，这使得柔性测试电缆150中的RF信号能够与图1所示的DUT 190解除耦合。在该第一实施例中，套筒是圆柱形的，具有环形截面。然而，替代形状也是可用的，例如正方形截面、椭圆形截面或六边形截面套筒。
在套筒240之内，一个或多个介电隔离物230包围中心导体210的一段长度。在该第一实施例中，介电隔离物230被配置为直径小于套筒240的直径的球体，并且在介电隔离物230的至少一部分和套筒240的内表面之间产生空隙250。中心导体210穿过每一个球体的直径，并且被介电隔离物230电气和物理保护。介电球体结构允许中心导体210的一部分在套筒240内弯曲和活动，而不会电气耦合到套筒240，并且不会使导体210产生显著应变。尽管介电隔离物230被示为连续封闭着中心导体210，但是这种连续封闭不是所有应用必须的。换句话说，在相邻的介电隔离物230之间可能存在空隙。介电隔离物230的替代配置包括卵形物和盘状物。介电隔离物可以由刚性介电材料或例如开放式泡沫塑料的柔软、可压缩的介电材料构成。
介电接头220位于套筒240的开口端227附近，以便将中心导体210的位置维持在扼流套筒240的开口端227的中间。示出的介电接头220为球形，其允许刚性电缆段158相对于彼此进行大范围的运动(图1所示)，而不会在中心导体210上产生太大的应变。用于介电接头220的替换形状包括由刚性或可压缩介电材料构造的半球形、卵形和圆盘形。在终端刚性电缆段159(图1所示)上的介电接头能够被定制设计来形成到DUT 190(图1所示)的电连接。
为了更高的强度，衬圈225上包括一个半球形的介电端盖(dielectric cover)226。其他的端盖226形状是可用的，包括由刚性或可压缩介电材料形成的卵形和正方形。省略端盖226也是可以的，同时潜在地降低刚性电缆段之间的灵活性和强度。
球形介电材料230和球形介电接头220的组合为整个测试电缆150(图1所示)提供了灵活性及强度。根据测试环境，柔性测试电缆150(图1所示)可以被放置在DUT支架、定位器、幻影和测试环境的其他组件的上方、周围或下面。另外，测试电缆150的灵活性和强度允许测试电缆在大量测试环境中为大量DUT重复使用。
图3示出了根据第二实施例的图1所示柔性测试电缆150的刚性电缆段300。在该第二实施例中，中心导体310被介电隔离物330包围，介电隔离物330形状为固体介电管，位于四分之一波长奇数倍扼流套筒340的内部。在该第二实施例中，套筒是圆柱形的，具有环形截面。然而，替代形状也是可用的，例如正方形截面、椭圆形截面或六边形截面的套筒。
中心导体310可以是单根导线或多根导线，这取决于图1所示柔性测试电缆150的实施方式。柔性测试电缆150的一种常见实施方式是同轴电缆。作为替换，中心导体310可以包括围绕并屏蔽单根导线或一组导线的导线编织层。中心导体310穿过四分之一波长奇数倍扼流套筒340。
套筒340由导电材料构成，并且在一端具有衬圈325，以将中心导体310电气耦合至套筒340。套筒340的另一端327是开口的。由于套筒340为四分之一波长奇数倍，所以开口端327具有高阻抗，这使得柔性测试电缆150中的RF信号能够与图1所示的DUT 190解除耦合。
在套筒340之内，一个或多个介电隔离物330包围中心导体310的一段长度。中心导体310沿介电隔离物330的纵轴松弛放置。在该第二实施例中，单个介电隔离物330被配置为固体介电管，其外部周边与套筒340的内表面接触，其内径大于中心导体310的直径。因此，在介电隔离物330的至少一部分和中心导体310之间产生空隙350。具有管状空隙的介电管结构允许中心导体310的一部分在套筒340内弯曲和活动，而不会电气耦合到套筒340，并且不会使导体310产生显著应变。尽管介电隔离物330显示为在套筒340内连续封闭着中心导体310，但是这种连续封闭不是所有应用必须的。换句话说，介电隔离物330可以由具有套筒340的长度的一根管或几根相邻(但不必接触)的管构成。介电隔离物330可以由刚性介电材料或例如开放式泡沫塑料的柔软、可压缩的介电材料构成。
介电接头320位于套筒340的开口端327附近，以便将中心导体310的位置维持在扼流套筒340的开口端327的中间。示出的介电接头320为球形，其允许刚性电缆段158相对于彼此大范围的运动(图1所示)，而不会在中心导体310上产生太大的应变。用于介电接头320的替换形状包括由刚性或可压缩介电材料构造的半球形、卵形和圆盘形。在终端刚性电缆段159(图1所示)上的介电接头能够被定制设计来形成到DUT 190的电连接(图1所示)。
注意，在该第二实施例中示出的衬圈325上没有介电端盖。结果是增加在中心导体310上应变的危险。根据柔性测试电缆的应用，这种冒险可能是可接受的。
图4示出了在另一个射频(RF)测试环境400中根据优选实施例的柔性测试电缆450。该RF测试环境400包括安放在支撑物480上的幻影头部410和安装在幻影头部410的耳部附近的被测装置(DUT)490。因为DUT 490被安放在支撑物480上，所以刚性测试电缆460与柔性测试电缆450结合使用以便在测试期间给DUT 490提供电力、控制和任何其他测试信号。尽管没有示出，该环境的封闭罩是受到屏蔽的，并且按照通用的RF测试程序在封闭罩的所有内表面放置有锥形吸收体材料。由于用于这个RF测试环境400的测试电缆必须从测试工程师的工作台通到DUT 490，其中工作台通常位于消声室外，而DUT 490通常朝着消声室的中央，所以当测量全向天线的RF辐射模式的时候，没有地方用于电气隐藏这些测试电缆。这种全向天线常见于无线电话，因此DUT 490示出为无线电话。当然，柔性测试电缆450可以用于其他类型的DUT以及其他类型的天线。
刚性测试电缆460是感兴趣频率的四分之一波长奇数倍(1/4λ，3/4λ等)，以使得刚性测试电缆460与柔性测试电缆450解除耦合。因此，刚性测试电缆460(其更易于制造并且成本较低)与柔性测试电缆450的组合在各种测试环境中提供在感兴趣的频率上几乎不可见的电缆铺设。
随着不同的仿真被研制出来，随着使用不同的支撑物，并且随着DUT的改变，柔性测试电缆对于大量不同的测试环境是可重复使用的。通过将柔性测试电缆与刚性测试电缆结合，可以以合理的成本得到进一步的测试环境。
当然，对于不同的感兴趣频率，四分之一波长奇数倍会更长或更短；然而，单个柔性测试电缆能够在该感兴趣频率上的不同的测试环境中提供电力、控制或其他测试信号。不同的介电隔离物、空隙和介电接头允许以中心导体上可接受的应变来操纵柔性测试电缆。在操纵柔性测试电缆期间和之后，导电套筒、介电隔离物和介电接头还维持柔性测试电缆的刚性电缆段的电子扼流配置。
尽管本公开包括当前被认为是本发明的的优选实施例和最佳模式，并以确立发明者的所有权和使本领域的技术人员能够制造和使用本发明的方式对其进行了说明，应该理解并认识到，存在许多这里公开的优选实施例的等效方案，可以进行这些修改和变化，而不脱离本发明的范围和主旨，不以这些优选实施例而是以所附的权利要求来限定本发明，包括在本申请的待决期间进行的任何修改和发布的这些权利要求的等效物。
还应该理解，如果有任何相关术语的使用，例如第一和第二、顶部和底部等等，只是用于将一个从另一个实体、项目或行为区分开，而不必在这样的实体、项目或行为之间需要或含有任何实际的这种关系或顺序。

Claims (4)

1.一种电缆，其包括：
第一刚性段，其有效电气长度等于感兴趣频率的四分之一波长的奇数倍；
柔性接头，耦合至所述第一刚性段的一端；
第二刚性段，其有效电气长度等于感兴趣频率的四分之一波长的奇数倍，耦合至所述柔性接头；以及
线形导体，位于所述第一刚性段、柔性接头和第二刚性段之内。
2.根据权利要求1的电缆，进一步包括：
第一介电隔离物，位于所述第一刚性段之内；以及
第二介电隔离物，位于所述第二刚性段之内。
3.根据权利要求1的电缆，其中，所述第一刚性段包括导电套筒，所述导电套筒的一端电气耦合至所述线形导体。
4.根据权利要求3的电缆，其中，所述柔性接头包括介电部件，所述介电部件将所述线形导体的一部分维持在所述导电套筒的中间。
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