CN112305277B - 基于无射频测试座测试射频信号的内嵌调谐电路板探针 - Google Patents

Abstract

本发明为基于无射频测试座测试射频信号的内嵌调谐电路板探针，应用于无射频测试座的测试系统；包括调谐组件，调谐组件电连接有信号针，信号针和待测试主板的天线匹配电路连接，调谐组件还设置连接端口，连接端口用于连接射频测试电缆和调谐组件的控制线，通过射频测试电缆与外界的测试仪表连接，调谐组件的控制线用于接收控制信号，使调谐组件与天线匹配电路进行阻抗匹配；达到了免去射频测试座的目的；将调谐组件嵌入在射频测试针内，将信号针和连接端口均连接在调谐组件上，减少射频测试探针及射频线带来的阻抗干扰，使得整个通路阻抗匹配的操作复杂度降低，节省调节时间和验证时间，保证了检测效果的有效性；还减少了结构体积，应用方便。

Description

基于无射频测试座测试射频信号的内嵌调谐电路板探针

技术领域

本发明涉及射频信号测试技术领域，尤其涉及一种基于无射频测试座测试射频信号的内嵌调谐电路板探针。

背景技术

近年来，随着通信技术的不断发展，无线产品的普及程度越来越高，每年全球生产的无线产品的数量也不断增加，人们的生产生活日趋便捷。无线产品(以手机为代表)主要是指通讯频率工作在300kHz～300GHz，该频段范围内的通讯信号又叫做射频信号。为了保证无线产品主板上的射频信号质量，以满足无线产品一系列最基本的无线通信需求，通常需要对主板上的射频芯片进行板级射频测试。

如图1所示，传统的板级射频测试方案，是通过设计开发阶段在无线产品的主板上增加射频测试座，并在测试时将射频测试探针的一端和无线产品主板上的射频测试座进行机械结构的扣合，射频测试探针的另一端通过射频测试线缆连接到测试仪表，最后通过测试仪表的测量结果来判定无线产品板级射频测试是否合格，无线产品的主板是良品，还是不良品来进行筛选，以保证射频信号质量。以手机为代表的的无线产品已经发展到了5G时代，无线产品主板上使用的射频信号频率范围越来越广，为了保证无线产品的通讯质量，这就需要在无线产品上市前做更完备的板级射频测试以覆盖无线产品上市后使用到的所有射频信号频率范围。当前是通过设计开发阶段在无线产品的主板上增加更多的射频测试座；2～4G时代无线产品主板上的射频测试座的数量以个位数来计算，5G时代这个数量会上升到10个以上来满足传统板级射频测试的需求；对于设计越来越复杂，性能越来越高，用户体验越来越好的无线产品，主板上的设计空间非常有限，而10个以上的射频测试座仅仅是为了满足无线产品上市前保证射频信号质量的测试需求，在上市后并没有改善无线产品板上射频信号的收发质量。反而要在无线产品设计阶段在有限的主板空间上预留10个以上板级射频测试座的安装空间，而且增加了无线产品的物料成本。所以需要开发出一种无需射频测试座的板级射频信号测试系统，以方便测试射频信号，并且节约上游设计中关于射频测试座的成本。

在节约了射频测试座设计后的基础上，发明人发现可以通过直接机械接触天线弹片上进行测试，其间需要进行一定的阻抗匹配调节，以满足测试的前提条件，从而有良好的测试效果，因为无线产品主板传统的板级测试通路，是通过阻抗均为50欧姆的射频测试座、射频探针和射频线缆构建的，整个通路阻抗连续，但是当使用射频测试探针和无线产品主板的天线弹片机械接触进行无线产品主板的射频测试时，射频芯片和天线弹片之间的天线匹配电路构件的测试通路阻抗并非在50欧姆连续，同时一块主板上会有多个天线弹片，并且同一快天线弹片上会对应不用的天线匹配电路，所以在射频测试探针之后需要设置阻抗匹配进行调谐使得整个板级通路具有可测试性，但是在研究中发现，具有调谐功能的模块在电路中的设置位置也会影响到阻抗匹配的效果，如果在射频测试探针之后加上该调谐模块，则会由于射频测试探针本身具有的50欧姆阻抗传输线而减弱阻抗匹配的效果；所以在以上所述的技术背景之下，还需要解决射频测试探针和调谐模块电路板相对位置关系如何设置的问题，以保证在免去射频测试座的测试下阻抗匹配效果不会受到影响。

发明内容

针对上述技术中存在的如：在板级射频信号测试中，还未有一种无需射频测试座的测试系统，更具体的说，在进行无射频测试座的测试过程中，还未有一种测试、调谐效果好的射频测试探针、调谐电路板结构。

具体为一种基于无射频测试座测试射频信号的内嵌调谐电路板探针，应用于无射频测试座的测试系统；包括调谐组件，所述调谐组件电连接有信号针，所述信号针用于和待测试主板的天线匹配电路连接，所述调谐组件还设置有连接端口，所述连接端口用于连接射频测试电缆和所述调谐组件的控制线，通过所述射频测试电缆与外界的测试仪表连接，所述调谐组件的控制线用于接收控制信号，使所述调谐组件与天线匹配电路进行阻抗匹配。

作为优选，还包括封装壳体，所述调谐组件设置于所述封装壳体内，所述封装壳体设置有第一通孔，所述信号针从所述第一通孔伸出与天线匹配电路中的天线弹片连接；所述封装壳体远离所述第一通孔的一端设置有所述连接端口。

作为优选，所述连接端口包括射频测试连接口和调谐控制接口，所述射频测试连接口的一端与所述调谐组件电连接，另一端用于连接射频测试电缆；所述调谐控制接口的一端与所述调谐组件电连接，另一端用于连接控制线。

作为优选，所述封装壳体远离所述第一通孔的一端设置有固定座，所述固定座设置有第二通孔，所述射频测试连接口自所述第二通孔伸出；所述固定座还设置有沉槽，所述沉槽与所述第二通孔相邻，所述调谐控制接口自所述沉槽伸出。

作为优选，所述信号针接触所述天线弹片的端面设置有内弧面，所述内弧面与天线弹片设置的凸起相抵接。

作为优选，所述封装壳体还设置有多个第三通孔，所述第三通孔与所述第一通孔相邻设置，所述第三通孔用于插入接地针，所述接地针与所述调谐组件电连接。

作为优选，所述调谐组件为PCB板、柔性PCB板中的一种。

作为优选，所述PCB板/所述柔性PCB板上设置有可变电容、可变电感、可变电阻中的一种或多种；以形成匹配电路和天线匹配电路阻抗匹配。

作为优选，所述匹配电路包括电连接的对称电路和调谐电路；对称电路与天线匹配电路构成对称形式，天线匹配电路与对称电路之间设置有调谐电路；调谐电路为T型匹配网络或π型匹配网络。

作为优选，所述调谐电路上还设置有切换开关，所述切换开关用于调整所述匹配电路中元器件数量，所述匹配电路与不同频段的天线匹配电路构成对称形式的双端口射频通路。

本发明的有益效果是：本发明所提出的一种基于无射频测试座测试射频信号的内嵌调谐电路板探针，应用于无射频测试座的测试系统；包括调谐组件，调谐组件电连接有信号针，信号针用于和待测试主板的天线匹配电路连接，调谐组件还设置有连接端口，连接端口用于连接射频测试电缆和调谐组件的控制线，通过射频测试电缆与外界的测试仪表连接，调谐组件的控制线用于接收控制信号，使调谐组件与天线匹配电路进行阻抗匹配；

首先，达到了免去射频测试座的目的，并在免去测试座后通过调谐组件的阻抗匹配使得测试可以正常进行；

其次，将调谐组件嵌入在射频测试针内，将信号针和连接端口均连接在调谐组件上，减少了射频测试探针及射频线带来的阻抗干扰，使得整个通路阻抗匹配的操作复杂度降低，节省了调节时间和验证时间，同时保证了检测效果的有效性；于此同时还减少了结构体积，应用方便。

附图说明

图1为现有技术中射频信号的板级检测示意图；

图2为现有技术中利用射频测试座检测射频信号的系统框图；

图3为本发明的B1频段匹配后电路原理图；

图4为本发明的B1频段匹配后S参数图；

图5为本发明的B1频段加入射频测试探针的电路原理图；

图6为本发明的B1频段加入射频测试探针的S参数图；

图7为本发明整体结构示意图；

图8为本发明爆炸图；

图9为本发明系统架构图；

图10为本发明验证例中电路原理图；

图11为本发明验证例的S参数图；

图12为本发明的实施例1中电路原理图；

图13为本发明的实施例1中N79全频段双端口S参数曲线图；

图14为本发明的实施例1中N78低频段双端口S参数曲线图；

图15为本发明的实施例1中N78中频段双端口S参数曲线图；

图16为本发明的实施例1中N78高频段双端口S参数曲线图；

图17为本发明的实施例2中电路原理图；

图18为本发明的实施例2中B5频段双端口S参数曲线图；

图19为本发明的实施例2中B40、B41频段双端口S参数曲线图；

图20为本发明的其中一个实施例电路架构图；

图21为本发明的其中一个实施例电路架构图；

图22为本发明的其中一个实施例电路架构图；

图23为本发明的图17中A部分电路放大图；

图24为本发明的图17中B部分电路放大图；

图25为本发明的图17中C部分电路放大图。

附图标记说明

1、调谐组件；11、信号针；111、内弧面；12、连接端口；121、射频测试连接口；122、调谐控制接口、2、待测试主板；21、天线匹配电路；211、天线弹片；3、测试仪表；4、封装壳体；41、第一通孔；42、固定座；421、沉槽；422、第二通孔；43、接地针。

具体实施方式

为了更清楚地表述本发明，下面结合附图对本发明作进一步地描述。

射频测试座的功能是在无线产品做板级射频性能测试时，通过将射频探针和射频测试座的机械扣合构成电性连接；那么在无线产品主板上射频芯片发送或接收的射频信号时，信号将会通过射频测试座和射频探针传递至测试仪表中进行射频信号的测试；测试完成以后，将探针拔出；射频芯片的收发信号通路则变成从射频芯片经由射频测试座到达天线弹片，由天线弹片发送射频信号达到无线通讯的目的；请参阅图2，所以，射频测试座的功能仅仅是为了测试天线匹配电路中射频信号质量的测试需求，并没有对改善射频信号质量本身作出贡献；但是随着5G时代的来临，主板设计越来越复杂，性能要求越来越高，用户需要体验越来越好的无线产品，主板上的设计空间本就非常有限，而射频测试座这一鸡肋设计也成了掣肘；同时增加了无线产品的物料成本。并且，由于天线匹配电路的设计由来已久，在生产和设计射频测试座都形成了固定的产业链，久而久之，在射频信号的测试领域，技术人员普遍是直接认同了射频测试座必须存在的客观事实，或者说技术人员无法找到一种更为优选的替代方案；为了改善现在的天线匹配电路的设计现状，节省射频测试座的设计空间和生产成本，同时保证射频信号的测试简便，发明人设计出一种无需射频测试座的板级射频信号测试系统。在此之前，先行介绍本领域中常用到的技术概念名词：

回波损耗(S11)，又称为反射损耗。是天线匹配电路中由于阻抗不匹配，或者不连续所产生的反射，可以用反射信号和入射信号的比来进行其数值表示。不匹配主要发生在连接器的地方，也可能发生于天线匹配电路中特性阻抗发生变化的地方。在采用了射频测试座的天线匹配电路中，由于天线匹配电路的阻抗一般为行业内通用的50Ω阻抗大小，将射频测试座的阻抗大小设置为天线匹配电路的阻抗大小，并且探针与射频测试座适配，那么就可以保证回波损耗会在一个标准内进行射频测试；但是在省去射频测试座后，在天线匹配电路中天线弹片之前不同状态的天线匹配会改变天线匹配电路通用的50Ω阻抗大小，需要解决不同阻抗的天线匹配电路设计中如何匹配的问题。

插入损耗(S21)，插入损耗指在传输系统的某处由于元件或器件的插入而发生的负载功率的损耗，它表示为该元件或器件插入前负载上所接收到的功率与插入后同一负载上所接收到的功率以分贝为单位的比值。

发明人在实际工程应用中发现，请参阅图3，某一无线产品主板B1频段(1.9-2.2GHz)的匹配电路由串联电容器C6和并联电感器L6构成，Term1可以理解为传统射频测试座所在的观测点位1，如果我们直接针对这组天线匹配电路做阻抗匹配，可以使用串联电容器C5(1.0pF)和并联电感器L5(3.2nH)将阻抗匹配到50欧姆附近，那么就可以吧Term2记为从调谐组件端流向射频芯片这一方向的观测点2，对应的请参阅图4，为该方案中的S22(＜-10dB)的匹配效果图样。

一般情况下，在无射频测试座的主板测试实际应用中，还需要用到50欧姆阻抗的射频测试探针，所以在验证时在电路中也采用射频测试探针TL1进行等效电路模拟，基于上述的B1频段，加入射频测试探针的等效电路原理图请参阅图5，阻抗匹配的处理时在TL1之后加上并联电感器L2(3.2nH)和串联电容器C2(1.0pF)，其S22的曲线图如图6所示，可以看到此时S22的匹配效果大打折扣，因为TL1——50欧姆同轴电缆等效电路的引入使得同类的阻抗处于失配状态，使得原本有效阻抗的匹配网络失效。

通过以上实例，请参阅图7-图9，发明人知道需要在阻抗匹配的同时去减小射频测试探针带来的阻抗失配，因此开发出一种基于无射频测试座测试射频信号的内嵌调谐电路板探针，应用于无射频测试座的测试系统；包括调谐组件1，调谐组件1电连接有信号针11，信号针11用于和待测试主板2的天线匹配电路21连接，调谐组件1还设置有连接端口12，连接端口12用于连接射频测试电缆和调谐组件的控制线，通过射频测试电缆与外界的测试仪表3连接，调谐组件1的控制线用于接收控制信号，使调谐组件1与天线匹配电路21进行阻抗匹配；可以理解的是，通过将起到阻抗匹配的电路集成在调谐组件上，并且将信号针、连接端口直接和调谐组件连接，使得射频信号无需先通过射频测试探针、电缆线然后传递至调谐组件，最后到达测试仪表，而是直接在射频测试针处，直接通过信号针流向调谐组件，然后打到测试仪表，也就尽可能的减少了射频测试探针带来的阻抗失配。其中，传统的射频测试探针由信号针、金属外壳及尾部线缆构成，本发明其外形类似于传统的射频测试探针，直接在探针的内部嵌入调谐组件，仅使用信号针连接调谐组件，减少调谐组件与天线匹配电路之间的通路距离；同时其外形也可以适用原规格的射频测试探针夹具；方便用户进行使用和更换。下面通过验证例进行说明。

验证例

采用了本发明的方案后，因为信号针之后并未通过射频线缆连接到调谐组件上，而是直接焊接在调谐组件上，所以相当于将阻抗匹配网络设置在靠近B1天线匹配电路的位置，请参阅10，在匹配网络之后再加入同轴射频测试探针等效电路模型TL1，请参阅图11为S22(＜-10dB)曲线图，可见阻抗匹配达到了很好的效果。

在本实施例中，还包括封装壳体4，调谐组件1设置于封装壳体4内，封装壳体4设置有第一通孔41，信号针11从第一通孔41伸出与天线匹配电路21中的天线弹片211连接；封装壳体4远离第一通孔41的一端设置有连接端口12。封装壳体可以是与传统射频测试探针的外壳形状，也可以是其它如长方体、不规则柱体的形状。连接端口12包括射频测试连接口121和调谐控制接口122，射频测试连接口122的一端与调谐组件1电连接，另一端用于连接射频测试电缆；调谐控制接口122的一端与调谐组件电连接，另一端用于连接控制线。将两个接口进行分开设置，方便调整控制线的设置方式。

在本实施例中，封装壳体4远离第一通孔41的一端设置有固定座42，固定座42设置有第二通孔422，射频测试连接口自第二通孔伸出；固定座还设置有沉槽421，沉槽4与第二通孔相邻，调谐控制接口自沉槽伸出，可以防止两个端口的连接线发生绕线。

在本实施例中，信号针11接触天线弹片的端面设置有内弧面111，内弧面与天线弹片设置的凸起相抵接。现在的天线弹片设计中，因为需要顶接在外壳上，所以在天线弹片上会有一个凸起结构的设计，所以在实际的连接过程中，就算对接位置不是最恰当的位置，但是由于内弧面的直径大于凸起的直径，所以能够保证晃动的过程中内弧面和凸起也是稳定接触的，且接触的面积也不会出现很大的偏差，也就不会对射频信号的测试过程造成影响；能够稳定的应用在无射频测试座的射频信号测试中。

在本实施例中，封装壳体4还设置有多个第三通孔，第三通孔与第一通孔相邻设置，第三通孔用于插入接地针43，接地针与调谐组件电连接。因为内部嵌入有调谐组件，所以需要进行接地处理，但是由于该零件体积比较小，所以其接地位置也是需要进行考量的，而第三通孔设有多个就是为了适应不同的产品。

作为更优选的一个实施例，调谐组件为PCB板、柔性PCB板中的一种，PCB板/柔性PCB板上设置有可变电容、可变电感、可变电阻中的一种或多种；以形成匹配电路和天线匹配电路阻抗匹配。匹配电路为T型匹配网络或π型匹配网络；并且PCB板/柔性PCB板上还设置有切换开关，切换开关用于调整匹配电路中元器件数量，匹配电路与不同频段的天线匹配电路构成对称形式的双端口射频通路。

根据上述说明我们可以知道，由于射频通路需要验证双端口的通路性能，才能比较准确的衡量通路的射频传输质量，将调谐组件内嵌在封装壳体中，将射频测试针及其射频连接线的阻抗影响降到了最低，但是调谐组件的形式也是决定阻抗匹配效果和验证效果的。从本领域技术可以得知，S参数来表征传输质量；在工程中，通常将射频芯片标记为端口1，将测试仪表端标记为端口2，除了上述的S11和S21参数，还具有S22和S12参数用于验证；具体的，

S11：端口2匹配时，端口1的反射系数；

S22：端口1匹配时，端口2的反射系数；

S12：端口1匹配时，端口2到端口1的反向传输系数；

S21：端口2匹配时，端口1到端口2的正向传输系数。

在这个基础上，发明人进行了一系列关于本发明方案的实施，并在工程实施的过程中，发现了直接省去射频测试座进行调谐阻抗时，验证从射频芯片流向测试仪表这一通路的回波损耗非常困难，且实际生产中都是批量化进行测试，如果都需要从射频芯片一端进行回波损耗检测的话，耗时长且准确度无法保证；具体的讲，当使用信号针和无线产品主板的天线弹片机械接触进行无线产品主板的射频测试时，我们比较方便从信号针这个端口观测回波损耗，S11的好坏保证了测试仪表发射信号的好坏、也表征无线产品主板进行板级接收信号时的通路质量；但是从无线产品主板进行板级发射测试到测试设备时的通路质量是直接影响到射频信号质量的，而其表征参数S22不好进行观测。虽然按照射频通路验证的一般规律来说，S11参数可以一定程度上反应S22参数，但是在实际工程应用中射频通路质量受到线路质量、元器件质量等其他因素影响，所以不能简单的用S11参数去衡量S22参数，故而，在进行射频测试时，如何保证在仅测量单端口测量参数就可以保证双端口网络性能，这就是一个需要解决的问题；在这一个问题的基础上，发明人还发现手机主板的射频芯片具有多个频段，且是通过同一个天线弹片进行发射，而在频段改变之后该天线匹配电路的形式和元器件参数会有相应调整，那么在这个时候如果保证调谐组件还能够进行阻抗匹配，并保持形成一个对称网络电路也是一个需要解决的问题。

调谐组件和天线匹配电路在射频芯片和测试仪表之间构成对称形式的双端口射频通路，并通过调谐组件进行阻抗匹配。原先利用射频测试座进行射频信号测试时，由于探针与射频测试座进行电连接，所以射频芯片发出的电信号会从射频测试座流向测试仪表，而不会再传递至天线弹片，这是因为现在的射频测试座设计有机械开关结构，当插针插入后会断开天线弹片与射频测试座的连接；而当插针拔出后，天线弹片重新接收到射频芯片发出的信号；而在本发明中，射频芯片的信号直接从天线弹片发出，经由信号针和调谐组件最后被测试仪表接收，而调谐组件就是为了调整其阻抗大小，使得匹配阻抗的大小与整段天线匹配电路的阻抗相匹配，并且使得调谐组件和天线匹配电路整体构成对称形式的双端口射频通路，从而能够保证由端口2(测试仪表)发送信号至端口1(射频芯片)这一方向上测得的S11数据真实性高，从双端口的射频通路的基本理论可知，当电路形式在非常对称的情况下，S11和S22会得到非常接近的观测效果，得到的测试数据真实可靠。由此可知，在调谐组件和天线匹配电路端组成了对称式网络通路时，可以仅进行单端口的S参数验证，就能保证该通路的测量数据是真实有效的，并且在实际批量测量时减少操作流程的效果，从整体上我们可以得知，减少了射频测试座，那么接触到天线弹片上时可以直接接收由射频芯片发出的射频信号的，而针对同一款批量化生产的手机主板，其电路形式和适应频段都是确定的，由此可知，本方案的调谐组件中具体的元器件参数以及元器件的连接方式，可以根据某一种待测产品主板直接进行设计，在通过初版验证后，就可以进行批量化的射频信号测试，从而达到良好的测试效果；而且关于同一手机主板天线弹片所具有的频段，其对应的电路形式也是确定的，因此，在调谐组件的设计中，可以利用例如单刀双掷开关等同样具有选择功能的器件实现电路形式的切换，以达到不同频段下的对称电路形式。

值得说明的是，天线弹片是天线匹配电路中射频传导电路和射频辐射装置之间的连接装置，其结构不一定相同，且叫法也不一定统一；如本领域的普通技术人员会将其称呼为天线弹片、天线连接器等，所以不应当仅局限在本发明中的名称，应当包括的是术语在本发明中的具体含义。

信号针的一端与天线匹配电路中的天线弹片连接，另一端与调谐组件连接；在射频芯片和射频测试探针之间就是待匹配的天线匹配电路(天线匹配电路)，调谐组件与待匹配天线匹配电路进行对称式匹配和阻抗匹配，构成对称式射频通路，且射频芯片的射频信号发射需要经过的这么一部分电路，为了保证射频芯片和测试仪表之间的电路整体构成对称形式，所以调谐组件就是为了与待匹配天线匹配电路进行结合形成整体对称形式的双端口射频通路，且起到阻抗匹配的作用来满足通路的可测试性。所谓对称形式的双端口射频通路，不是说该电路器件关于某个节点完全对称，而是其等效电路具有对称电路相同功能，因为在实际电路中还有一些为切换芯片开关和其它芯片，但是在设计对称形式时这些芯片不会完全复刻进行对称，因为其对电路形式的对称不会造成大的影响。

在一个具体实施例中，对称式调谐单元包括电连接的对称电路和调谐电路；对称电路与天线匹配电路首先构成对称形式，天线匹配电路与对称电路之间设置有调谐电路；调谐电路为T型匹配网络或π型匹配网络；所以其整体也和天线匹配电路构成对称形式的网络；所谓T型匹配网络，在天线匹配电路领域中是指以至少三个电抗元件结成了“T”型结构的匹配电路，同理，π型网络是指以至少三个电抗元件结成了“π”型结构的匹配电路，因此，根据T型匹配网络和π型匹配网络的固有特性，形成了对称式的双端口匹配网络。调谐组件由可变电容、可变电感、可变电阻中的一种或多种组成。

与此同时，在本实施例中，调谐组件还设置有切换开关，切换开关用于调整调谐组件的通路中元器件数量，使切换后的调谐组件与不同频段的天线匹配电路构成对称形式的双端口射频通路；正如前文所说，一个天线弹片可能会承担着多种频段信号的发射，所以对应不同的频段其天线匹配电路会产生一定的改变，而为了保证调谐组件可以直接适应改变后的天线匹配电路，所以在预先设计中首先囊括了该主板下的所有天线匹配电路形式的对称式电路，然后通过切换开关进行对应的网络匹配切换。

实施例1

请参阅图12，图中所示为某一品牌的无线产品主板天线匹配电路和调谐组件的具体电路形式，PORT1表示射频芯片端，PORT2表示测试仪表端，天线弹片(ANT CLIP CONTACT)至PORT1之间为天线匹配电路，由电容器C2和电感器L3组成，天线弹片至PORT2之间的电路为调谐组件，从图9可以看出调谐组件的电路和天线匹配电路匹配共同组成双端口对称式结构网络，目的是保证端口2(PORT2)和端口1(PORT1)的射频S参数对称性。由于该天线同时支持N78和N79这两个频段，根据无线产品天线匹配电路的组成形式(电容器C2和电感器L3)，经过调试发现，需要使用单刀双掷的射频开关U10、U12来进行切换调谐组件的电路，以达到适配两个频段的天线匹配电路。

当射频芯片在N79(4.4-5.0GHz)频段工作时，调谐组件通过U12和U10切换成T型分支，并进行S参数测试，其中测试仪表端可以直接测试得到，射频芯片端由于本申请的验证需要，故连接有输出线进行测试观察；N79全频段双端口S参数请参阅图13，统计数据如下表1：

表1

频率	S21(dB)	S12(dB)	S11(dB)	S22(dB)
					M1(4.4GHz)	-1.682	-1.4716	-12.6376	-11.4213
M2(4.7GHz)	-1.8864	-1.7809	-19.2705	-18.0901
					M3(5.0GHz)	-4.2889	-4.3159	-30.6656	-21.5202

由该数据可以看出，并根据射频天线的一般性规律，回波损耗小于-10dB且插入损耗大于-3dB，则表明该射频通路符合质量要求，无论是从射频芯片发射至测试仪表通路还是测试仪表发射至测试仪表端通路，射频信号的损耗都符合质量要求，在整个射频网络中可以达到相应的目的，也就是说，在本发明中的通路下进行射频芯片发射和接收质量验证，是真实可靠且有效的。从而达到了本发明的设计初衷：省去射频测试座，并且可以更简单的达到测试效果。

当射频芯片切换至N78(3.3～3.8GHz)工作时，电路切换到π型分支，实际测试数据如下，改变图12中可调电容C178来覆盖N78低中高全频段的双端口S参数需求，达到阻抗匹配并形成对称式网络结构，调整到N78低频匹配时S曲线请参阅图14，统计数据如下表2：

表2

调整到N78中频匹配时S曲线请参阅图15，统计数据如下表3：

表3

频率	S21(dB)	S12(dB)	S11(dB)	S22(dB)
					M1(3.3GHz)	-6.6785	-6.5639	-6.5476	-11.5782
M2(3.55GHz)	-5.7929	-5.7790	-28.8105	-16.0654
					M3(3.8GHz)	-6.6259	-7.2968	-6.6909	-10.9517

调整到N78高频匹配时S曲线请参阅图16，统计数据如下表4：

表4

频率	S21(dB)	S12(dB)	S11(dB)	S22(dB)
					M1(3.3GHz)	-10.6605	-10.7280	-2.4385	-8.0147
M2(3.55GHz)	-6.9525	-7.3141	-7.019	-12.1430
					M3(3.8GHz)	-6.7232	-7.0736	-11.9343	-12.2422

另外，由于在端口2增加了一个3dB衰减器，回波损耗S11和S22的对称性以及插入损耗S21和S12有所恶化，但是由于端口2是测试仪表端，工程应用中也可以通过这种方式使得双端口网络的回波损耗S11和S22都低于-10dB，保证通道的可测试性。综上所述，调谐组件可以通过切换开关进行电路调整，以适配天线匹配电路的改变，从而形成整体上的双端口对称式网络结构，在阻抗匹配后，一个方向上测定的回波损耗和插入损耗可以表征相反方向通路对应的损耗值，从而只需要在一端进行验证后即可进行测试，并且对于批量化生产的待测试产品，只需要进行一次的检验便可进行批量化测试。

实施例2

请参阅图17、图23-25，图17中分别有ABC三个电路部分，C部分电路为无线产品主板(4G天线)的天线匹配电路，且为了说明本发明，省略了实际生产中用到的天线开关芯片，通过分别列举的方式表达不同频段使用的匹配形式，也就是在C部分电路进行变化时，调整A和B部分的电路达到ABC整体的对称形式。经过调试发现，需要使用B框中单刀双掷的射频开关U4、U5来进行π型调谐电路串联可调电容C224的切换，需要使用B框中单刀四掷的射频开关U6、U7来进行π型调谐电路两个并联到地分支上元件值的切换，为了保证对称，切换到地的元件值必须一致。

当射频芯片在B5频段(824-894MHz)工作时，B框中单刀双掷开关U4、U5切换到可调电容C224通路，单刀双掷开关U6切换到电感器L2(18nH)，单刀双掷开关U7切换到电感器L3(18nH)，A框中单刀双掷开关U1切换到L5(1.5nH)和C12(2.7pF)并联的状态，单刀四掷开关切换到C2(1.5pF)，再加上A框中的电容器C113(0.6pF)和C框中无线产品主板4G天线B5频段的匹配组成对称形式。

B5频段的S曲线请参阅图18，统计数据如下表5：

表5

频率	S21(dB)	S12(dB)	S11(dB)	S22(dB)
					M1(824MHz)	-3.7655	-3.7825	-10.5025	-20.7796
M2(859MHz)	-3.1432	-3.1738	-13.8507	-13.8200
					M3(894MHz)	-3.1955	-3.1799	-30.1717	-11.9404

该数据表明该射频通路符合质量要求，无论是从射频芯片发射至测试仪表通路还是测试仪表发射至测试仪表端通路，射频信号的损耗都符合质量要求，在整个射频网络中可以达到相应的目的。

当射频芯片在频段B40、B41(2.3～2.7GHz)工作时，B框中单刀双掷开关U4、U5切换到可调电容C224通路，单刀双掷开关U6切换到电感器L1(1.2nH)，单刀双掷开关U7切换到电感器L3(1.2nH)，A框中单刀双掷开关U1切换到断开(NC)状态，单刀四掷开关切换到C134(1.0pF)，再加上A框中的电容器C113(0.6pF)和C框中无线产品主板4G天线B40/B41频段的匹配组成对称形式.

B40、B41频段的S曲线请参阅图19，统计数据如下表6：

表6

频率	S21(dB)	S12(dB)	S11(dB)	S22(dB)
					M1(2.3GHz)	-1.6914	-1.6859	-13.1728	-11.3148
M2(2.5GHz)	-1.2482	-1.2000	-24.5353	-19.0047
					M3(2.7GHz)	-1.5259	-1.5240	-11.7190	-11.0228

同理，该数据表明在进行对称式网络匹配后，单端口数据可以表征双方向下的射频通路质量，从而使得在阻抗匹配时可以通过单端口验证是否合适，并且达到良好的测试效果，射频信号的测试数据真实可靠。

实施例3

请参阅图20-22，由于对称形式的电路在具体设置上可以由多种元器件选择排列构成，所以不应当理解本发明的实施方案拘泥于说明书中的实施例，比如常用的T型和π型对称网络形式，其根据元器件个数的不同还分为如一级并联的π型、三级π型和三级T型，而本发明中提到的调谐组件包括但不限于上述形式。

本发明的优势在于：

1)利用本发明可以直接省去射频测试座，并将带有阻抗匹配功能的调谐组件嵌入到封装壳体内，通过信号针焊接在调谐组件上，并通过信号针直接接触天线弹片形成通路；通过对调谐组件的位置设计，减少了现有技术中射频测试探针及其线缆带来的阻抗干扰，使得整个通路阻抗匹配复杂性降低，且结构巧妙，适用范围广；

2)通过调谐组件进行阻抗匹配，并和天线匹配电路(天线匹配电路)组成对称式的射频通路，简化验证操作，保证射频信号测试数据的真实性和可靠性；

3)通过在调谐组件内设置有切换开关，可以直接适配不同规格、不同型号的射频芯片和同一射频芯片下的不同频段电路，并且适配后也是形成对称形式的网络，使得单端口测量数据可以表征双端口通路质量，从而保证射频信号测试操作方便、数据准确。

以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于无射频测试座测试射频信号的内嵌调谐电路板探针，其特征在于，应用于无射频测试座的测试系统；包括调谐组件，所述调谐组件电连接有信号针，所述信号针用于和待测试主板的天线匹配电路连接，所述调谐组件还设置有连接端口，所述连接端口用于连接射频测试电缆和所述调谐组件的控制线，通过所述射频测试电缆与外界的测试仪表连接，所述调谐组件的控制线用于接收控制信号，使所述调谐组件与天线匹配电路进行阻抗匹配，所述匹配电路包括电连接的对称电路和调谐电路；对称电路与天线匹配电路构成对称形式，天线匹配电路与对称电路之间设置有调谐电路；还包括封装壳体，所述调谐组件设置于所述封装壳体内，所述封装壳体设置有第一通孔，所述信号针从所述第一通孔伸出与天线匹配电路中的天线弹片连接；所述封装壳体远离所述第一通孔的一端设置有所述连接端口；

所述连接端口包括射频测试连接口和调谐控制接口，所述射频测试连接口的一端与所述调谐组件电连接，另一端用于连接射频测试电缆；所述调谐控制接口的一端与所述调谐组件电连接，另一端用于连接控制线。

2.根据权利要求1所述的基于无射频测试座测试射频信号的内嵌调谐电路板探针，其特征在于，所述封装壳体远离所述第一通孔的一端设置有固定座，所述固定座设置有第二通孔，所述射频测试连接口自所述第二通孔伸出；所述固定座还设置有沉槽，所述沉槽与所述第二通孔相邻，所述调谐控制接口自所述沉槽伸出。

3.根据权利要求1所述的基于无射频测试座测试射频信号的内嵌调谐电路板探针，其特征在于，所述信号针接触所述天线弹片的端面设置有内弧面，所述内弧面与天线弹片设置的凸起相抵接。

4.根据权利要求1所述的基于无射频测试座测试射频信号的内嵌调谐电路板探针，其特征在于，所述封装壳体还设置有多个第三通孔，所述第三通孔与所述第一通孔相邻设置，所述第三通孔用于插入接地针，所述接地针与所述调谐组件电连接。

5.根据权利要求1-4任一项所述的基于无射频测试座测试射频信号的内嵌调谐电路板探针，其特征在于，所述调谐组件包括由电容、电感、电阻、可变电容、可变电感、可变电阻中的一种或多种组成的匹配电路，所述匹配电路和天线匹配电路阻抗匹配。

6.根据权利要求5所述的基于无射频测试座测试射频信号的内嵌调谐电路板探针，其特征在于，所述匹配电路设置在PCB板或柔性PCB板上。

7.根据权利要求5所述的基于无射频测试座测试射频信号的内嵌调谐电路板探针，其特征在于，调谐电路为T型匹配网络或π型匹配网络。

8.根据权利要求7所述的基于无射频测试座测试射频信号的内嵌调谐电路板探针，其特征在于，所述匹配电路中还设置有切换开关，所述切换开关用于调整所述匹配电路中元器件数量，所述匹配电路与不同频段的天线匹配电路构成对称形式的双端口射频通路。

Images