CN103199388B - 具有应变消除的接地弹簧 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及具有应变消除的接地弹簧。具体地，描述了一种用于接收高频测试探头的接地端的接地弹簧。所述接地弹簧包括：大致环形的基部；以及从所述基部延伸的许多个细长弹性的指形物。这些指形物从所述基部大致径向向内延伸，并且具有内端面，这些内端面一起限定在所述接地弹簧的中心部分的大体上圆形的开口。每个指形物具有锥形形状，所述锥形形状包括较宽的基部端和较窄的内端。每个指形物具有相对于基准线倾斜的纵向轴线，所述基准线从所述接地弹簧的中心延伸至每个指形物的所述基部的中心。还描述了测试和测量装置以及包括所述接地弹簧的BMA连接器。

Description

具有应变消除的接地弹簧
相关申请的交叉引用
本申请要求于2012年1月4日提交的美国临时专利申请No. 61/582,967的权益，该申请的内容以引用的方式结合到本文。
技术领域
本发明涉及测试和测量装置，并且更具体地，涉及用于测试和测量装置的高精度接地弹簧，该接地弹簧允许该仪器精确地测量高频信号。
背景技术
测试和测量装置通过测试导线接收信号并且对所述信号进行测量。导线通过连接器被联接到该装置。一种形式的连接器被称为BMA导线，其代表“盲配A”连接器，这种连接器是接收具有高频的测试信号的RF（无线电频率或射频）连接器，所述高频例如是在0.3 GHz至300 GHz范围内的微波无线电频率。
接地弹簧是与BMA连接器的接地部接触的弹簧。接地弹簧功能在于提供至BMA连接器的电连接，使得信号可以相对于该接地部被测量。当前的接地弹簧存在可靠性问题。这些接地弹簧时常未能实现与接地连接部的充分连接，这导致了测试信号中、尤其是具有比大约20 GHz更高的频率的信号中的数据丢失。当前的接地弹簧在连接器插入和移除的仅数个循环之后就可能丧失其弹簧功能。
本发明的实施方式解决了现有技术中的这些问题以及其他问题。
发明内容
因此，本发明涉及一种用于接收高频测试探头的接地端的接地弹簧。所述接地弹簧包括：大致环形的基部；以及从所述基部延伸的多个细长弹性指形物。这些细长弹性指形物大致径向向内辐射状地延伸，并且具有内端面，这些内端面一起限定在所述接地弹簧的中心处的大体上圆形的开口。这些指形物中的每一个都具有锥形形状，所述锥形形状包括较宽的基部端和较窄的内端。这些指形物中的每一个都具有相对于基准线倾斜的纵向轴线，所述基准线从所述接地弹簧的中心延伸至每个指形物的基部端的中心。
在每个相邻的指形物之间形成有间隙，所述间隙随着其从所述接地弹簧的环形基部朝向所述接地弹簧的中心延伸而变窄。所述接地弹簧包括具有大约0.017英寸高度的大致碟状形状。从基部延伸的细长弹性指形物中的每一个都是大致平面状的。接地弹簧优选地由在其上镀金的铜铍合金制成，其中细长弹性指形物是大约0.0025英寸厚。这些细长弹性指形物中的每一个都具有相对于基准线倾斜大约40度的纵向轴线，所述基准线从所述接地弹簧的中心延伸至所述基部的中心。
所述接地弹簧设置在BMA连接器的凹部中，所述凹部具有用于接收适配的BMA连接器的凸部的大致筒形的接收器部分。所述接地弹簧接收所述适配的BMA连接器的所述凸部的接地端。所述接地弹簧包括：大致环形的基部；以及从所述基部延伸的多个细长弹性指形物。这些细长弹性指形物大致径向向内辐射状地延伸，并且具有内端面，这些内端面一起限定在所述接地弹簧的中心处的大体上圆形的开口。这些指形物中的每一个都具有锥形形状，所述锥形形状包括较宽的基部端和较窄的内端。这些指形物中的每一个都具有相对于基准线倾斜的纵向轴线，所述基准线从所述接地弹簧的中心延伸至每个指形物的基部端的中心。
所述接地弹簧被实施在测试和测量仪器中，所述测试和测量仪器具有处理器，所述处理器构造成接受输入信号并且从该输入信号产生输出。所述测试和测量仪器具有：显示单元，所述显示单元构造成显示来自所述处理器的输出；以及输入单元，所述输入单元包括BMA连接器的凹部。所述BMA连接器的凹部包括：用于接收适配的BMA连接器的凸部的大致筒形的接收器部分；以及接地弹簧，所述接地弹簧用于接收所述适配的BMA连接器的所述凸部的接地端。所述接地弹簧包括：大致环形的基部；以及从所述基部延伸的多个细长弹性指形物。这些细长弹性指形物大致径向向内辐射状地延伸，并且具有内端面，这些内端面一起限定在所述接地弹簧的中心处的大体上圆形的开口。这些指形物中的每一个都具有锥形形状，所述锥形形状包括较宽的基端和较窄的内端。这些指形物中的每一个都具有相对于基准线倾斜的纵向轴线，所述基准线从所述接地弹簧的中心延伸至每个指形物的基部端的中心。
当结合所附权利要求书和附图阅读时，本发明的目的、优势和新颖特征从下述详细说明将显而易见。
附图说明
图1是根据本发明实施方式的包括了接地弹簧的BMA连接器的立体剖视图。
图2是图1的BMA连接器的被放大的立体局部剖视图，以便看出接地弹簧的附加细节。
图3是常规接地弹簧的俯视图。
图4是根据本发明实施方式的接地弹簧的俯视图。
图5是图3的接地弹簧的侧视图。
图6是根据本发明实施方式的包括了接地弹簧的测试和测量装置的框图。
具体实施方式
图1和图2是根据本发明实施方式的包括了接地弹簧的BMA连接器10的立体剖视图。
BMA连接器10包括可以手动地彼此分离或者彼此连接的凸部12和凹部14。典型地，凹部14被安装到测试和测量装置上，并且凸部12可移除地连接到该凹部。BMA连接器的凸部12还可以被称为探头。
当将BMA连接器10的凸部12连接到凹部14时，该凸部被插入或插塞到该凹部中。凸部12的凸出销20被接收在凹部14的相应接收器22中。凸部12的接地部30包括侧接地部32和端接地部34。当被插入时，侧接地部32接触鼓形弹簧42（图1），如所示的那样。凸部12的端接地部34接触接地弹簧44。如上所述，重要的是，接地弹簧44与BMA连接器10的凸部12形成良好的接地连接，使得接地信号可以由BMA连接器10被联接到的测试和测量装置正确地解释。
如图2更佳地所示，当BMA连接器10的凸部12被完全插入到凹部中时，端接地部34与接地弹簧44实现物理接触。这使得接地弹簧44的指形物将如下文详细描述的那样弯曲。接地弹簧44的指形物的返回弹性力将该接地弹簧保持成恒定地接触BMA连接器的凸部12的端接地部34，由此形成供所述测试和测量装置使用的可靠电连接。
图3是常规接地弹簧70的俯视图。接地弹簧70包括环形部72和一系列延伸部74。虽然未示出，但是延伸部74从环形部72以碟状设置（dish）。当BMA连接器10的凸部12被插入到凹部14中并且被接收在常规接地弹簧70处时，延伸部74趋于屈服。换句话说，插入BMA连接器的凸部的应力对延伸部74施力以使所述延伸部弯曲超过其弹性极限，即超过这些延伸部在其不被加载时将返回其初始位置的极限。当延伸部74弯曲超过该极限时，这些延伸部永久地变形，并且不能与BMA连接器10的凸部12形成良好的接地接触。这导致了测量信号中的信号丢失。一些丢失可能由如下原因引起：由于先前的屈服，并非全部的延伸部74都能够接触BMA连接器10的凸部12。
图4是根据本发明实施方式的接地弹簧100的俯视图。该接地弹簧100与常规弹簧70具有相同的外形和尺寸，从而能够不加修改地装配在标准BMA连接器中。
接地弹簧100包括大致环形基部102以及从该基部延伸的许多个细长弹性指形物110。指形物110从基部102大致径向向内延伸，并且具有内端面112，这些内端面112一起限定在该接地弹簧100的中心部的大体上圆形的开口。每个指形物110具有锥形形状，该锥形形状包括较宽的基部114端以及较窄的内端部115。
每个指形物110具有相对于基准线125倾斜的纵向轴线120，所述基准线125从接地弹簧100的中心130延伸到每个指形物的基部114的中心。在优选的实施方式中，基准线125和纵向轴线120之间的角度在30和50度之间，优选地是大约40度。当然，其他偏移角度也可以根据本文所公开的相同原理操作，并且具体角度选择可以是实施时的选择。
要注意，与图2的延伸部74相比，接地弹簧100的指形物110要长得多，这减少了当BMA连接器10的凸部12被插入并接触弹簧100时指形物110的应力。
接地弹簧100优选地由铜铍合金制成，并且还可利用常规方法由镀金层涂覆。接地弹簧优选地在基部114和内端115处都是大约0.0025英寸厚。接地弹簧100可由任何合适方法来形成，并且优选地通过使用放电加工（EDM）技术来形成。在弹簧100的大体形状由EDM切出之后，该弹簧例如通过设置成碟状而成形为将在下文参考图5描述的形状。在设置成碟状之后，接地弹簧100被化学腐蚀，然后被热处理以增加该弹簧的总强度。最后，接地弹簧100可以电镀以金并且具有镍底板。
两个相邻指形物110之间的间隙120包括圆角端122以及敞开端124，该敞开端124通向接地弹簧100的中心部。随着间隙120从接地弹簧的环形基部102朝向中心130延伸，该间隙变窄。
如图5所示，接地弹簧100可以形成为具有大致碟状形状，该碟状形状通过在过渡环104（图4）处弯曲指形物100来形成。在一个实施方式中，碟状形状的厚度140在大约0.014英寸至0.017英寸之间。从过渡环104的内边缘，指形物110优选地是大致扁平的。换句话说，指形物110沿着从过渡环104的内边缘朝向接地弹簧100的中心130的平面延伸，并且通过使得接地弹簧在过渡环104中变形来实现该弹簧的碟状形状。优选地，指形物110在每个指形物的宽度上也是扁平的，使得在指形物110的横向平面上不存在弯曲形状。该形状有助于将插入BMA连接器10的凸部12的应力散布到整个弹簧100上，从而将指形物110保持在弹簧的弹性极限内。这允许弹簧100被使用成百上千次，并且在BMA连接器被移除之后返回至其初始偏转设置。
图6是包括了根据本发明实施方式的接地弹簧的测试和测量装置600的框图。该测试和测量装置包括BMA连接器610，BMA连接器的凸部或探头620可以被插入该BMA连接器610中。BMA连接器610包括图4的接地弹簧100，以接触BMA连接器的凸部并且实现良好接触。只要被测试，那么待由测量装置600测试的信号就沿测试导线被运送到该接收的BMA连接器610。
一旦测试和测量装置600在测试下接收到信号，那么处理器640就对该信号或其他信号（未绘出）进行各种操作和处理。该处理可以由用户借助使用常规方法通过用户接口630来控制。于是，测试和测量装置600的输出可能被引向显示器650或其他形式的输出，以由装置600的用户使用。
在参考所述实施方式描述并说明了本发明的原理之后，将认识到的是，所述实施方式能够在布置和细节方面被修改而不脱离这种原理，并且能够以任何期望方式来组合。并且虽然前述说明关注于具体实施方式，但是构想到了其他构造。具体地，即使在本文使用诸如“根据本发明的实施方式”等的表述，但是这些短语意味着总体上参考实施方式可能性，并且不旨在将本发明限制与具体的实施方式构造。如本文所使用的，这些术语可以指代可被结合到其他实施方式中的同一实施方式或不同实施方式。
因此，基于本文所述的实施方式的各种各样的排列，所述详细描述和随附材料仅旨在是描述性的，并且应被认为不限制本发明的范围。因此，本发明要求保护可能落入下述权利要求书及其等同物的范围和精神内的全部这种变型。

Claims (19)

1.一种接地弹簧，所述接地弹簧用于接收高频测试探头的接地端，所述接地弹簧包括：
大致环形的基部；以及
多个细长弹性的指形物，这些指形物从所述基部大致径向向内延伸，并且具有内端面，这些内端面一起限定在所述接地弹簧的中心的大体上圆形的开口，这些指形物中的每一个都具有锥形形状，所述锥形形状包括较宽的基部端和较窄的内端，并且这些指形物中的每一个都具有相对于基准线倾斜的纵向轴线，所述基准线从所述接地弹簧的中心延伸至每个指形物的所述基部端的中心。
2.根据权利要求1所述的接地弹簧，其中，两个相邻的指形物之间具有间隙，随着所述间隙从所述接地弹簧的环形基部朝向所述中心延伸，所述间隙变窄。
3.根据权利要求1所述的接地弹簧，其中，所述弹簧具有大致碟状形状。
4.根据权利要求3所述的接地弹簧，其中，所述碟状形状的高度是大约0.017英寸。
5.根据权利要求1所述的接地弹簧，其中，所述接地弹簧由铜铍合金制成。
6.根据权利要求1所述的接地弹簧，其中，所述指形物具有大约0.0025英寸的厚度。
7.根据权利要求1所述的接地弹簧，还包括镀金。
8.根据权利要求1所述的接地弹簧，其中，所述指形物是大体上平面状的。
9.根据权利要求1所述的接地弹簧，其中，所述纵向轴线从所述基准线倾斜大约40度。
10.一种BMA连接器的凹部，所述凹部包括：
用于接收适配的BMA连接器的凸部的大致筒形的接收器部分；以及
接地弹簧，所述接地弹簧用于接收所述适配的BMA连接器的所述凸部的接地端，所述接地弹簧包括：
大致环形的基部；以及
多个细长弹性的指形物，这些指形物从所述基部大致径向向内延伸，并且具有内端面，这些内端面一起限定在所述接地弹簧的中心的大体上圆形的开口，所述指形物中的每一个都具有锥形形状，所述锥形形状包括较宽的基部端和较窄的内端，并且所述指形物中的每一个都具有相对于基准线倾斜的纵向轴线，所述基准线从所述接地弹簧的中心延伸至每个指形物的所述基部端的中心。
11.根据权利要求10所述的BMA连接器的凹部，其中，所述接地弹簧的两个相邻的指形物之间具有间隙，随着所述间隙从所述接地弹簧的环形基部朝向所述中心延伸，所述间隙变窄，并且其中，所述指形物是大体上平面状的。
12.根据权利要求10所述的BMA连接器的凹部，其中，所述接地弹簧具有大约0.017英寸高度的大致碟状形状。
13.根据权利要求10所述的BMA连接器的凹部，其中，所述接地弹簧由镀金的铜铍合金制成。
14.根据权利要求10所述的BMA连接器的凹部，其中，所述指形物具有大约0.0025英寸的厚度。
15.一种测试和测量仪器，所述测试和测量仪器包括：
处理器，所述处理器构造成接受输入信号并且从所述输入信号产生输出；
显示单元，所述显示单元构造成显示来自所述处理器的所述输出；以及
输入单元，所述输入单元包括BMA连接器的凹部，所述BMA连接器的所述凹部包括：
用于接收适配的BMA连接器的凸部的大致筒形的接收器部分；
接地弹簧，所述接地弹簧用于接收所述适配的BMA连接器的所述凸部的接地端，所述接地弹簧包括：
大致环形的基部；以及
多个细长弹性的指形物，这些指形物从所述基部大致径向向内延伸，并且具有内端面，这些内端面一起限定在所述接地弹簧的中心的大体上圆形的开口，所述指形物中的每一个都具有锥形形状，所述锥形形状包括较宽的基部端和较窄的内端，并且所述指形物中的每一个都具有相对于基准线倾斜的纵向轴线，所述基准线从所述接地弹簧的中心延伸至每个指形物的所述基部端的中心。
16.根据权利要求15所述的测试和测量仪器，其中，所述接地弹簧的两个相邻的指形物之间具有间隙，随着所述间隙从所述接地弹簧的环形基部朝向所述中心延伸，所述间隙变窄，并且其中，所述指形物是大体上平面状的。
17.根据权利要求15所述的测试和测量仪器，其中，所述接地弹簧具有大约0.017英寸高度的大致碟状形状。
18.根据权利要求15所述的测试和测量仪器，其中，所述接地弹簧由镀金的铜铍合金制成。
19.根据权利要求15所述的测试和测量仪器，其中，所述指形物具有大约0.0025英寸的厚度。
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