CN109889282A - 一种射频印刷电路板材无源互调耦合馈电快测夹具及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种射频印刷电路板材无源互调耦合馈电快测夹具及方法，该夹具包括同轴法兰、同轴介质、镀银金属插针、介质支架以及具有中空腔体且两端及顶部开口的金属屏蔽壳；其中，介质支架上开设有两层中空结构，上层为用来固定待测件的矩形中空结构，下层为用来固定镀银金属插针的矩形凹槽；测试时，待测件固定在矩形中空结构内，两个镀银金属插针的一端对称设置在矩形凹槽内，且两个镀银金属插针之间留有缝隙，每个镀银金属插针的另一端均由内至外依次套装有同轴介质和同轴法兰，并通过同轴法兰与介质支架紧固在一起。本发明在标准PIM测试方法的基础上，提出了一种新的无源互调快速标定方法，并结合电磁仿真结果验证了该方法的可行性与通用性。

Description

一种射频印刷电路板材无源互调耦合馈电快测夹具及方法

技术领域

本发明属于射频板材非线性标定领域，具体涉及一种射频印刷电路板材无源互调耦合馈电快测夹具及方法，利用耦合馈电方式使得板材的无源互调测试具有可重复性，同时节省成本，快速测试。

背景技术

PIM测试的方法主要有两个基本类型：反射PIM测量法，传输PIM测量法。PIM测试方法的具体细节根据DUT结构和测试目的而有所变化。其中最常用的两种测试场景，是针对腔体无源器件的腔体PIM测试和针对开放场天线单元的辐射PIM测试。

腔体PIM测试方法的DUT不能对外界产生辐射，所有信号必须从腔体的端口输入或者输出，DUT必须与载波保持阻抗匹配。两路载波经过功放后被滤除谐波干扰信号，经过合路器合并后，通过双工器接入DUT。从DUT输出的载波经过双工器最终被低PIM负载吸收。

辐射PIM测试方法的DUT主要以天线或者天线反射面为主，载波功率馈入天线并向外界辐射，天线周围必须提供足够大的低PIM暗室环境。DUT后端用低PIM吸波材料或者接收天线替代负载，包括暗室在内的整个DUT测试环境都要作为测试系统的一部分，为保证系统的剩余互调足够低，天线反射面不能与定向天线口过近，并且需要使用绝缘介质支撑天线及反射面。

传统板材的无源互调测试基于腔体PIM测试方法，对板材上的微带线馈入两路43dBm的射频信号进行测试，其中馈电端口通过同轴线缆焊接馈入。这种测试方式不具可重复性，无法对待测对象进行多次重复测试，排除环境因素对测试的干扰。测试过程中需要耗费大量线缆和板材，成本很高。同时为了保证馈电端口与微带线的可靠连接，焊接过程中需要花费大量时间检测。焊接完成后为了防止温度对无源互调测试结果的影响，需要等板材散热至室温后再进行测试。

耦合测试在PIM测试中暂时没有得到广泛的应用，但因为这种馈电方式在待测件和测试装置之间没有直接的电连接，所以测试过程更加省时省力。

发明内容

本发明的目的是针对介质厚度为1.524mm，介电常数为3，覆铜为35μm的射频板材在1800MHz下的PIM测试，提供了一种射频印刷电路板材无源互调耦合馈电快测夹具及方法。该夹具不同于传统的同轴焊接馈电方式，利用耦合馈电方式，通过机械结构保证电性能和测试稳定性。这样使得板材的无源互调测试具有可重复性，同时节省成本，做到快速测试。

本发明采用如下技术方案来实现的：

一种射频印刷电路板材无源互调耦合馈电快测夹具，包括同轴法兰、同轴介质、镀银金属插针、介质支架以及具有中空腔体且两端及顶部开口的金属屏蔽壳；其中，

介质支架上开设有两层中空结构，上层为用来固定待测件的矩形中空结构，下层为用来固定镀银金属插针的矩形凹槽，测试时，待测件固定在矩形中空结构内，两个镀银金属插针的一端对称设置在矩形凹槽内，且两个镀银金属插针之间留有缝隙，每个镀银金属插针的另一端均由内至外依次套装有同轴介质和同轴法兰，并通过同轴法兰与介质支架紧固在一起。

本发明进一步的改进在于，金属屏蔽壳的纵向截面呈U型状，使得介质支架能够镶嵌在金属屏蔽壳的中空腔体内。

本发明进一步的改进在于，测试时，待测件通过尼龙螺钉固定在介质支架的矩形中空结构内。

本发明进一步的改进在于，同轴法兰与介质支架通过金属螺钉紧固在一起。

本发明进一步的改进在于，测试时，该夹具两端的镀银金属插针通过DIN头与测试系统连接。

一种射频印刷电路板材无源互调耦合馈电快测方法，该方法基于上述一种射频印刷电路板材无源互调耦合馈电快测夹具，包括以下步骤：

Step 1，通过尼龙螺钉将待测件固定在夹具上方的介质支架上；

Step 2，用矢量网络分析仪测试包含待测件的夹具S参数，如果满足测试条件则进行下一步；

Step 3，将包含待测件的夹具接入PIM测试回路中；

Step 4，读出PIM指标。

本发明具有如下有益的技术效果：

本发明提供的一种射频印刷电路板材无源互调耦合馈电快测夹具，包括同轴法兰、同轴介质、镀银金属插针、介质支架以及具有中空腔体且两端及顶部开口的金属屏蔽壳，测试时，待测件固定在矩形中空结构内，两个镀银金属插针的一端对称设置在矩形凹槽内，且两个镀银金属插针之间留有缝隙，每个镀银金属插针的另一端均由内至外依次套装有同轴介质和同轴法兰，并通过同轴法兰与介质支架紧固在一起，因此，本发明具有尺寸小，便携，方便测试的优点，且该夹具可多次重复使用。

通过有限元仿真该夹具电性能在1800MHz附近有接近100MHz的带宽，满足测试要求。由仿真结果可知相同输入功率下，本发明与传统的互调测试连接方式相比较，将待测件上的最大表面电流密度提高到原本的2.7倍。比如当输入功率为1W时传统测试中待测件上的最大表面电流密度约为30A/m，本发明中待测件上最大表面电流密度约为80A/m。即有可能通过校准比对，实现在更小的输入功率进行标准测试。因此本发明也更节能环保。

本发明提供的一种射频印刷电路板材无源互调耦合馈电快测方法，测试过程中不需要更改线路连接端口，只需要拆卸待测样，测试效率更高，且能够在小功率下实现标准测试，节能环保

综上所述，本发明实现了非破坏性测试，测试后的板材可重复利用，极大降低测试成本。

附图说明

图1是测试系统框架图。

图2是传统板材无源互调测试焊接馈电实物图。

图3是射频印刷电路板材无源互调耦合馈电快测夹具的分解图。

图4是射频印刷电路板材无源互调耦合馈电快测夹具的装配图。

图5是射频印刷电路板材无源互调耦合馈电快测夹具电参数仿真结果。

图6是传统互调测试方法与本发明中待测样面电流密度对比图，其中，图6(a)为传统互调测试方法中待测样面电流密度，图6(b)为本发明中待测样面电流密度。

图7是射频印刷电路板材无源互调耦合馈电快测夹具主要尺寸图，图7(a)为俯视图，图7(b)为侧视图。

附图标记说明：

1-同轴法兰，2-同轴介质，3-镀银金属插针，4-介质支架，5-金属屏蔽壳，6-尼龙螺钉，7-待测件。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。

图1给出的系统框架图，两路载波经过功放后被滤除谐波干扰信号，经过合路器合并后，通过1号双工器的ANT端口接入DUT，从DUT输出的载波经过2号双工器最终被低PIM负载吸收。反射PIM测量，是指高灵敏度接收机在1号双工器的RX端口进行PIM测量。传输PIM测量，是指高灵敏度接收机在2号双工器的RX端口进行PIM测量。

图2是传统板材无源互调测试焊接馈电实物图，其中馈电端口通过同轴线缆焊接馈入。这种测试方式不具可重复性，无法对待测对象进行多次重复测试，排除环境因素对测试的干扰。测试过程中需要耗费大量线缆和板材，成本很高。同时为了保证馈电端口与微带线的可靠连接，焊接过程中需要花费大量时间检测。焊接完成后为了防止温度对无源互调测试结果的影响，需要等板材散热至室温后再进行测试。

本发明考虑微带几何结构及馈电要求，采用类似微带的结构进行电耦合，周围介质用作阻抗匹配和物理支撑。馈电结构上导体截断可以增加测试夹具与待测件之间的电耦合度。夹具两端通过DIN头与测试系统连接，待测件通过尼龙螺钉固定在夹具上，防止位移偏差和板材翘曲。

图3和图4是射频印刷电路板材无源互调耦合馈电快测夹具的结构示意图。测试过程中，在介质支架4周围安装金属屏蔽壳5提高测试可靠性，同轴法兰2与金属屏蔽壳5之间通过螺钉连接，镀银金属插针3被介质支架4和同轴介质2固定。其中介质支架4分为两层中空结构，上层为矩形中空结构，用来固定待测件7，下层的矩形凹槽用来固定镀银金属插针3。两个镀银金属插针之间留有缝隙，即能实现阻抗匹配，也可以使装配更简单快捷。通过有限元仿真该装置电性能在1800MHz附近有接近100MHz的带宽，满足测试要求。仿真结果如图5所示，详细结构及标号如图7所示。

由仿真结果可知相同输入功率下，本发明与传统的互调测试连接方式相比较，将待测件上的最大表面电流密度提高到原本的2.7倍。比如当输入功率为1W时传统测试中待测件上的最大表面电流密度约为30A/m，本发明中待测件上最大表面电流密度约为80A/m，如图6所示。因此有可能通过校准比对，实现在更小的输入功率进行标准测试。因此本发明也更节能环保。

本发明的装配步骤如下：

Step 1:将介质支架4嵌入金属屏蔽壳5中。

Step 2:将镀银金属插针3插入介质支架4中。

Step 3:将镀银金属插针3插入同轴介质2中。

Step 4:将同轴介质2插入同轴法兰1中。

Step 5:用金属螺钉将同轴法兰1固定在金属屏蔽壳5上。

本发明提供的一种射频印刷电路板材无源互调耦合馈电快测方法，具体步骤如下：

Step 1:用4个尼龙螺钉6将待测件7固定在夹具上方，防止位移偏差和板材翘曲。

Step 2:用矢量网络分析仪测试包含待测件的夹具S参数，如果在1700MHz到1900MHz内反射系数接近0dB，插损小于-15dB，则满足测试条件，继续进行下一步。

Step 3:将固定好待测件7的夹具接入PIM测试回路中。

Step 4:读出PIM指标。

Claims (6)

1.一种射频印刷电路板材无源互调耦合馈电快测夹具，其特征在于，包括同轴法兰(1)、同轴介质(2)、镀银金属插针(3)、介质支架(4)以及具有中空腔体且两端及顶部开口的金属屏蔽壳(5)；其中，

介质支架(4)上开设有两层中空结构，上层为用来固定待测件(7)的矩形中空结构，下层为用来固定镀银金属插针(3)的矩形凹槽，测试时，待测件(7)固定在矩形中空结构内，两个镀银金属插针(3)的一端对称设置在矩形凹槽内，且两个镀银金属插针(3)之间留有缝隙，每个镀银金属插针(3)的另一端均由内至外依次套装有同轴介质(2)和同轴法兰(1)，并通过同轴法兰(1)与介质支架(4)紧固在一起。

2.根据权利要求1所述的一种射频印刷电路板材无源互调耦合馈电快测夹具，其特征在于，金属屏蔽壳(5)的纵向截面呈U型状，使得介质支架(4)能够镶嵌在金属屏蔽壳(5)的中空腔体内。

3.根据权利要求1所述的一种射频印刷电路板材无源互调耦合馈电快测夹具，其特征在于，测试时，待测件(7)通过尼龙螺钉(6)固定在介质支架(4)的矩形中空结构内。

4.根据权利要求1所述的一种射频印刷电路板材无源互调耦合馈电快测夹具，其特征在于，同轴法兰(1)与介质支架(4)通过金属螺钉紧固在一起。

5.根据权利要求1所述的一种射频印刷电路板材无源互调耦合馈电快测夹具，其特征在于，测试时，该夹具两端的镀银金属插针(3)通过DIN头与测试系统连接。

6.一种射频印刷电路板材无源互调耦合馈电快测方法，其特征在于，该方法基于权利要求1至5中任一项所述的一种射频印刷电路板材无源互调耦合馈电快测夹具，包括以下步骤：

Step 1，通过尼龙螺钉(6)将待测件(7)固定在夹具上方的介质支架(4)上；

Step 2，用矢量网络分析仪测试包含待测件(7)的夹具S参数，如果满足测试条件则进行下一步；

Step 3，将包含待测件(7)的夹具接入PIM测试回路中；

Step 4，读出PIM指标。