CN102576037B - 高频测试棒 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高频测试棒，包括一外壳(10)和一用于与一样品的至少一个接触点电接触的接触单元(12)，其中，一与该外壳(10)和该接触单元(12)机械、且电连接的高频同轴线缆(14)设置于所述外壳与接触单元之间，所述线缆具有一外部导体(16)，一与该外部导体(16)同轴设置的内部导体(18)，及一设置于该外部导体(16)与内部导体(18)之间的电介质(20)，其特征在于该外部导体(16)设计为由刚性且可发生弹性变形的材料制成的中空轮廓部，其中，该内部导体(18)相对所述中空轮廓部同轴设置，该电介质(20)为气体或者真空。

Description

高频测试棒
本发明涉及一种高频测试棒，根据权利要求1，该高频测试棒包括一外壳和一用于与一样品的至少一个接触点电接触的接触单元，其中，一与该外壳和接触单元机械、且电连接的高频同轴线缆设置于该外壳与接触单元之间，所述线缆具有一外部导体，一与该外部导体同轴设置的内部导体，及一设置于该外部导体与内部导体之间的电介质。
对于上述类型的高频测试棒，该具有相应接触元件的接触单元用于建立与一样品的例如是平面导体结构的接触点间的电接触关系，为了建立该种电接触关系，接触面和接触力是必须的。为了可重复施加预设定的接触力，通常在高频测试棒的接触单元上设置弹性加载接触元件。但是，在高频情况下，出于与电气相关的原因，这些接触元件必须短，以致于到使得接触元件本身不再能够获得足够的弹性行程。
公开号为US 2007/0159196 A1的文献公开了该种类型的测试棒，其中，高频线缆设计为同轴线缆的形式。因此，该同轴线缆也可为接触单元的接触提供弹性作用。但这存在的缺陷是，由于同轴线缆的长度由温度决定，因此，无法令影响被传输高频信号的相位的阻抗和电气长度无法保持必要的精确性。该同轴线缆在变形和回弹时出现滞回滞后现象，这也将以不可预知的方式影响接触的电气特性。
本发明的目的在于解决上述类型的测试棒存在的问题，提供一种即使在110GHz或者更高频率的应用中，接触单元也可实现可靠接触，且信号也可经其进行可靠传输的测试棒。
根据本发明，通过具有权利要求1特征的上述类型的测试棒解决这种问题。其他权利要求说明了本发明的有利实施方式。
根据本发明，对于上述类型的测试棒，将该外部导体设计为由刚性(rigid)且可发生弹性变形的材料制成的中空轮廓部，其中，该内部导体相对所述中空轮廓部同轴设置，该电介质为气体或者真空。
该种结构的有益效果是，仅设计为中空轮廓部的外部导体在测试棒进行接触时履行弹性作用，这样就可通过选择该中空轮廓部的材料的类型、长度和厚度非常精确地调整弹性行程和弹性接触。有效避免了发生弹性变形期间的滞后现象。以该种方式，可获得高频同轴线缆的精确预设定的阻抗和电气长度，其中，阻抗和电气长度很大程度地独立于弹性行程和周围温度。该接触单元本身现在仅需要提供高度补偿。
在优选的实施方式中，该高频线缆具有至少二个或者更多的内部导体及/或外部导体。
由于该内部导体在中空轮廓部的至少一段预设定的区段上自支撑地设置于该中空轮廓部内，因此，可使内部导体特别好地与发挥弹性作用功能去耦相隔绝。
由于该内部导体的一端与该外壳固连，另一端与该接触单元固连，因此，可将该内部导体稳定地固定于中空轮廓部内。
由于该内部导体被该中空轮廓部在其位于该外壳与该接触单元间的整个长度上以同轴的方式环绕，且该内部导体与该中空轮廓部之间间隔设置，所以，可获得特别好的信号传输效果。
为了调整该高频线缆的预设定的电气特性，该内部导体及/或形成该外部导体的中空轮廓部的横截面为多边形、矩形、三角形、椭圆形或圆形。
由于该外部导体被设计为一管，因此，可获得特别好的信号传输效果。
以下将参照附图更为详细地说明本发明，其中：
图1为根据本发明的优选实施方式的立体示意图；
图2为根据本发明测试棒的一种优选实施方式的高频导体的横截面示意图；
图3为根据本发明测试棒的另一种优选实施方式的高频导体的横截面示意图。
根据图1，根据本发明的测试棒的优选实施方式包括外壳10和用于与样品(未示出)的至少一个接触点电接触的接触单元12。外壳10与接触单元12之间设置有高频同轴线缆14，高频同轴线缆14与外壳10和接触单元12机械、且电连接。
根据图2所示，该高频同轴线缆14具有外部导体16、与该外部导体同轴设置的内部导体18和设置于外部导体16与内部导体18之间的电介质20。根据本发明，该电介质20为气体或者真空，该气体特别是空气或者氮气；外部导体16设计为具有圆形横截面的管的形式的中空轮廓部，并由刚性且可发生弹性变形的材料制成。因此，与传统同轴线缆相比，电介质不具有使内部导体18保持于外部导体16中的保持作用。内部导体18自支撑地设置于刚性管16内，即在该刚性管的整个长度上自支撑地设置于其内，内部导体18与该刚性管16在内部导体18的位于外壳10与接触单元12间的整个长度上间隔有一定的距离，且并未设置用于支撑内部导体18的与刚性管16接触的支撑件。为了安装内部导体18，可简单地使内部导体18与外壳10和接触单元12机械、且电连接。在可替换的实施方式中，也可提供支撑件，该种实施例在图中并未示出。
该接触单元12具有三个接触元件22，每个接触元件22均具有用于与样品上的接触点相接触的自由端，三个接触元件22可适应将经测试棒传输的高频信号的频率。三个接触元件仅是一个例子，在此也可设置二个、四个、五个或者更多的接触元件22。对于例如是大于或等于110GHz的高频，这些接触元件22非常短。虽然这些接触元件22在置于样品的相对应的接触点上时可在接触点之间进行高度补偿，但在测试棒置于样品上时，这些接触元件22的长度将不足以利用恢复至非工作位置的相应的弹性复位作用提供相应的且可重复的相同的接触压力。
根据本发明的测试棒的设计，其可利用弹性作用产生预设定的且可重复的接触压力，并通过以管的形式设计的外部导体16在接触点与接触单元22之间提供接触面。然而，仅外部导体16为弹性安装，而自支撑设置的内部导体18基本上相对外部导体16去耦。这意味着，仅通过选择外部导体16的材料及外部导体的长度、形状和壁厚就可调整接触压力。
如果电介质为空气或氮气，则高频同轴线缆14是空气线缆。
根据本发明设计的外部导体16在无滞后的情况下从偏离位置回弹至其非工作位置。恰当地选择制作外部导体16的材料使高频同轴线缆14的阻抗和电气长度具有低温度敏感性。这样，可精确地调整和保持阻抗，并且阻抗仅具有低损耗。
在图2所示的实施例中，内部导体18具有圆形横截面。根据另一实施方式，该内部导体具有矩形横截面，如图3的实施例所示。
根据本发明的测试棒具有低的生产成本，在大批量生产时也可保证高精度，并且可提供阻抗控制，这样，在进行测量而与例如是样品的平面结构接触时具有低反射。接触单元12的接触元件22设计为共面电路。根据本发明的测试棒对于110GHz和更高的操作频率的应用效果是显著的，其中，阻抗基本在接触单元12的整个共面导体结构上自由分散，即阻抗与操作频率无关。尽管接触元件22具有对于该目的不足够的短的弹性行程，但外部导体16的独立于内部导体18的自由弹性加载设计意味着可在接触单元12的共面导体结构的所有导体22与待测试设备的相应接触点间保证高接触质量，由此，接触质量对于测试棒以一角度置于样品的平面结构的接触点上是不敏感的。由于为了采用高频(大于或等于110GHz)HF信号而将这些接触元件22制作的非常短的技术必要性，出现了接触元件22弹性行程不足的情况。

Claims (9)

1.高频测试棒包括一外壳(10)和一用于与一样品的至少一个接触点电接触的接触单元(12)，其中，一与该外壳(10)和该接触单元(12)机械、且电连接的高频同轴线缆(14)设置于所述外壳与接触单元之间，所述线缆具有一外部导体(16)，一与该外部导体(16)同轴设置的内部导体(18)，及一设置于该外部导体(16)与内部导体(18)之间的电介质(20)，其特征在于，该外部导体(16)设计为由刚性且可发生弹性变形的材料制成的中空轮廓部，其中，该内部导体(18)相对所述中空轮廓部同轴设置，该电介质(20)为气体或者真空。
2.根据权利要求1的高频测试棒，其特征在于，该高频同轴线缆(14)具有至少二个或者更多的内部导体(18)。
3.根据权利要求1或2的高频测试棒，其特征在于，该高频同轴线缆(14)具有至少二个或者更多的外部导体(16)。
4.根据权利要求1的高频测试棒，其特征在于，该内部导体(18)在该中空轮廓部的至少一段预设定的区段上自支撑地设置于该中空轮廓部内。
5.根据权利要求1的高频测试棒，其特征在于，该内部导体(18)的一端与该外壳(10)固连，另一端与该接触单元(12)固连。
6.根据权利要求1的高频测试棒，其特征在于，该内部导体(18)被该中空轮廓部在其位于该外壳(10)与该接触单元(12)间的整个长度上以同轴的方式环绕，且该内部导体(18)与该中空轮廓部之间间隔设置。
7.根据权利要求1的高频测试棒，其特征在于，该内部导体(18)的横截面为多边形、矩形、三角形、椭圆形或圆形。
8.根据权利要求1的高频测试棒，其特征在于，形成外部导体(16)的中空轮廓部的横截面为多边形、矩形、三角形、椭圆形或圆形。
9.根据权利要求1的高频测试棒，其特征在于，该外部导体(16)设计为一管。
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