CN113777361B - 一种传输反射法材料介电常数同轴测试夹具及其制造方法 - Google Patents

一种传输反射法材料介电常数同轴测试夹具及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种传输反射法材料介电常数同轴测试夹具及其制造方法，包括相连接的第一连接件和第二连接件；第一连接件为与APC7接头进行装配的圆环结构，且圆环结构的第一连接件中间部分为带有纹理的凸起结构，第一连接件两侧部分分别为第一外螺纹结构、第二外螺纹结构；第二外螺纹结构与第二连接件设置内螺纹的一侧结构相配合连接，且第二连接件中心轴部分设置内导体，内导体从第二连接件设置内螺纹的一侧伸出，内导体的伸出部分贯穿连接在第一连接件中心轴处。本申请在传统同轴测试夹具的基础上，对传统同轴测试夹具的结构进行改造，提出了内导体延长的同轴夹具结构，有效改善测试夹具连接不方便问题，并提高测量准确度。

Description

一种传输反射法材料介电常数同轴测试夹具及其制造方法
技术领域
本申请涉及通信设备测试夹具技术领域，尤其涉及一种传输反射法材料介电常数同轴测试夹具及其制造方法。
背景技术
目前，透波材料介电常数的测量方法主要有平行板电容器法、谐振腔法以及传输反射法。其中，传输反射法又分为同轴传输反射法、波导传输反射法、自由空间法等，该方法在微波频段的测量精度很高，测量带宽较宽，可以在较宽频带内进行扫频测量。
传输反射法将被测样品置于空气传输线中，通过测量获取被测样品的散射参数(S参数)，结合测量频率、样品厚度等参数，反演出被测样品的介电常数。其中，在100MHz～18GHz频段可应用同轴传输反射法进行测量，被测样品需放置于同轴测试夹具中。传统同轴测试夹具采用同轴无支撑空气传输线形式，夹具连接操作不够便捷。虽然内导体两端为双插针形式，便于内导体的固定。但当应用该夹具进行去嵌入校准时，测试夹具内无材料，在进行校准时不方便进行连接，尤其进行开路校准时，该校准件无法与内导体进行精密连接，因此无法保证内外导体之间的同轴度，进而无法保证校准精度。
发明内容
本申请实施例提供一种传输反射法材料介电常数同轴测试夹具及其制造方法，在传统同轴测试夹具的基础上，对传统同轴测试夹具的结构进行改造，提出了内导体延长的同轴夹具结构，有效改善测试夹具连接不方便问题，并提高测量准确度。
本申请实施例采用下述技术方案：一种传输反射法材料介电常数同轴测试夹具，包括相连接的第一连接件和第二连接件；所述第一连接件为与APC7接头进行装配的圆环结构，且圆环结构的第一连接件中间部分为带有纹理的凸起结构，所述第一连接件两侧部分分别为第一外螺纹结构、第二外螺纹结构；所述第二外螺纹结构与所述第二连接件设置内螺纹的一侧结构相配合连接，且所述第二连接件中心轴部分设置内导体，所述内导体从所述第二连接件设置内螺纹的一侧伸出，所述内导体的伸出部分贯穿连接在第一连接件中心轴处。
优选的，所述第二连接件包括一体式的第一结构部分、第二结构部分，以及一体式的第三结构部分、第四结构部分，且一体式的第一结构部分、第二结构部分整体为一个可旋转的环状结构；所述第二结构部分、第三结构部分相接，所述第一结构部分内设置与所述第二外螺纹结构相配合的内螺纹，所述第四结构部分外侧设置外螺纹。
优选的，所述第一结构部分和第三结构部分侧面为设置有纹理的凸起结构，所述第二结构部分侧面为多面体凸起结构。
优选的，所述内导体两端的横截面端面为平头结构。
优选的，所述内导体中间设置微小伸缩结构。
优选的，所述内导体从所述第二连接件设置内螺纹的一侧伸出的长度与第一连接件长度相同。
优选的，所述第二连接件中心轴部分设置的内导体通过介质环固定。
制造如上述传输反射法材料介电常数同轴测试夹具的方法，将同轴测试夹具设计为相连接的第一连接件和第二连接件；所述第一连接件为与APC7接头进行装配的圆环结构，将圆环结构的第一连接件中间部分设计为带有纹理的凸起结构，将所述第一连接件两侧部分分别设计为第一外螺纹结构、第二外螺纹结构；所述第二外螺纹结构与所述第二连接件设置内螺纹的一侧结构相配合连接，将第二连接件中心轴部分设置内导体，且所述内导体从所述第二连接件设置内螺纹的一侧伸出，将所述内导体的伸出部分贯穿连接在第一连接件中心轴处；将内导体从所述第二连接件设置内螺纹的一侧伸出的长度与第一连接件长度相同；将所述内导体两端的横截面端面设计为平头结构，且内导体中间设置微小伸缩结构。
优选的，将第二连接件中心轴部分设置的内导体通过介质环固定。
优选的，将所述第二连接件设计为一体式的第一结构部分、第二结构部分，以及一体式的第三结构部分、第四结构部分，且一体式的第一结构部分、第二结构部分整体为一个可旋转的环状结构，所述第二结构部分、第三结构部分相接，所述第一结构部分内设置与所述第二外螺纹结构相配合的内螺纹，所述第四结构部分外侧设置外螺纹，其中：所述第一结构部分和第三结构部分侧面为设置有纹理的凸起结构，所述第二结构部分侧面为多面体凸起结构。
本申请实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：
本申请在传统同轴测试夹具的基础上，对传统同轴测试夹具的结构进行改造，提出了内导体延长的同轴夹具结构，有效改善测试夹具连接不方便问题，并提高测量准确度。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为本发明的第一连接件、第二连接件安装前的外部结构示意图；
图2为本发明的第一连接件、第二连接件安装前的剖面结构示意图；
图3为本发明的第一连接件、第二连接件安装后的剖面结构示意图；
图4为标准同轴无支撑空气传输线结构示意图；
图5为测试夹具在标准同轴无支撑空气传输线的基础上对结构进行简化的结构图；
图6为应用制造的同轴测试夹具进行测试时采用去嵌入式校准方法的示意图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
以下结合附图，详细说明本申请各实施例提供的技术方案。
实施例1
如图1、2、3所示，一种传输反射法材料介电常数同轴测试夹具，包括相连接的第一连接件1和第二连接件2；第一连接件1为与APC7接头进行装配的圆环结构，且圆环结构的第一连接件1中间部分为带有纹理的凸起结构11，第一连接件1两侧部分分别为第一外螺纹结构12、第二外螺纹结构13；第二外螺纹结构13与第二连接件2设置内螺纹的一侧结构相配合连接，且第二连接件2中心轴部分设置内导体21，内导体21从第二连接件2设置内螺纹的一侧伸出，内导体21的伸出部分贯穿连接在第一连接件1中心轴处。其中，所述第二连接件2包括一体式的第一结构部分22、第二结构部分23，以及一体式的第三结构部分24、第四结构部分25，且一体式的第一结构部分22、第二结构部分23整体为一个可旋转的环状结构；第二结构部分23、第三结构部分24相接，第一结构部分22内设置与第二外螺纹结构13相配合的内螺纹，第四结构部分25外侧设置外螺纹。如图，第一外螺纹结构12、第四结构部分25与APC7接头相连，进而实现了本发明夹具的转接作用。
同时，第一结构部分22和第三结构部分24侧面为设置有纹理的凸起结构，带有纹理的凸起便于拿取；第二结构部分23侧面为多面体凸起结构，第二结构部分23侧面为多面体凸起结构方便扳手操作。
内导体21两端的横截面端面为平头结构，且内导体21中间设置微小伸缩结构。避免由于存在加工公差，防止内外导体长度不一致使内导体两端在连接时产生损伤。
内导体21从第二连接件2设置内螺纹的一侧伸出的长度与第一连接件1长度相同。刚好实现第一连接件1、第二连接件2对接，第一连接件1作为内导体21的外导体，第一连接件1、第二连接件2装配完毕后结构图如图2所示。
第二连接件2中心轴部分设置的内导体21通过介质环固定。使得内导体21安装稳定，保证内外导体同轴度。
实施例2
为了得到实施例1的传输反射法材料介电常数同轴测试夹具的方法，本实施例采用的制造方法为：
传统同轴测试夹具采用同轴无支撑空气传输线形式，常见的夹具如下图所示。其中，图4为标准同轴无支撑空气传输线，图5的测试夹具在标准同轴无支撑空气传输线的基础上对结构进行简化，缩短长度，且外侧采用可与APC7接头相连的螺纹。由于传统同轴测试夹具内导体无支撑，因此内导体两端为双插针形式，便于内导体的固定。但当应用该夹具进行去嵌入校准时，测试夹具内无材料，在进行校准时不方便进行连接，尤其进行开路校准时，该校准件无法与内导体进行精密连接，因此无法保证内外导体之间的同轴度，进而无法保证校准精度。
为满足100MHz～18GHz的测试需求，可选择N型、APC7两种接头形式。由于APC7接头的校准参考面位于接头的连接端面，应用APC7接头时便于将被测样品的一侧放置于校准参考面处，因此测试夹具选择APC7接头形式。
本申请将同轴测试夹具设计为相连接的第一连接件1和第二连接件2；第一连接件1为与APC7接头进行装配的圆环结构，将圆环结构的第一连接件1中间部分设计为带有纹理的凸起结构11，将第一连接件1两侧部分分别设计为第一外螺纹结构12、第二外螺纹结构13；第二外螺纹结构13与第二连接件2设置内螺纹的一侧结构相配合连接，将第二连接件2中心轴部分设置内导体21，且内导体21从第二连接件2设置内螺纹的一侧伸出，将内导体21的伸出部分贯穿连接在第一连接件1中心轴处；将内导体21从第二连接件2设置内螺纹的一侧伸出的长度与第一连接件1长度相同；将内导体21两端的横截面端面设计为平头结构，且内导体21中间设置微小伸缩结构。
将第二连接件2设计为一体式的第一结构部分22、第二结构部分23，以及一体式的第三结构部分24、第四结构部分25，且一体式的第一结构部分22、第二结构部分23整体为一个可旋转的环状结构，第二结构部分23、第三结构部分24相接，第一结构部分22内设置与第二外螺纹结构13相配合的内螺纹，第四结构部分25外侧设置外螺纹，其中：第一结构部分22和第三结构部分24侧面为设置有纹理的凸起结构，第二结构部分23侧面为多面体凸起结构。
如图1、2、3，第一外螺纹结构12、第四结构部分25与APC7接头相连，进而实现了本发明夹具的转接作用。
同时，将第一结构部分22和第三结构部分24侧面设计为设置有纹理的凸起结构，带有纹理的凸起便于拿取；第二结构部分23侧面设计为多面体凸起结构，第二结构部分23侧面为多面体凸起结构方便扳手操作。
将内导体21两端的横截面端面设计为平头结构，且内导体21中间设置微小伸缩结构。避免由于存在加工公差，防止内外导体长度不一致使内导体两端在连接时产生损伤。
将内导体21从第二连接件2设置内螺纹的一侧伸出的长度设计为与第一连接件1长度相同。刚好实现第一连接件1、第二连接件2对接，第一连接件1作为内导体21的外导体，第一连接件1、第二连接件2装配完毕后结构图如图2所示。
将第二连接件2中心轴部分设置的内导体21设计为通过介质环固定。使得内导体21安装稳定，保证内外导体同轴度。
实施例3
100MHz～18GHz频段同轴材料介电常数测量的具体实施步骤：
设计同轴测试夹具，采用APC7接头形式，整体长度为30mm，内导体黄铜镀金，外壳黄铜镀镍，内表面的表面粗糙度1.6μm，同轴度不大于0.08mm。其中，右侧部分外导体长度为20mm，内导体长度为30mm，内导体从左侧向外延长10mm，内导体采用介质环进行固定；左侧部分只由外导体组成，长度为10mm，可与右侧部分进行装配。
100MHz～18GHz频段材料介电常数测量系统由矢量网络分析仪、测试电缆、同轴转接器、测试夹具、测试平台等组成。其中，测试夹具用于装夹被测样品，具有低反射、低损耗特性，并且方便连接操作；测试平台用于测试器件的集成，具有定位精度高、便于操作等特性。
网络分析仪选用Keysight公司N5225B，设置扫描点数为201，中频带宽为100Hz。
选择Agilent的85050D校准件，采用SOLT(SHORT-OPEN-LOAD-THRU)校准方法进行系统校准。
SOLT校准是两端口校准方法，通过测量短路标准(SHORT)、开路标准(OPEN)、匹配标准(LOAD)和传输标准(THRU)来修正网络分析仪系统误差、路径误差等。
选取厚度为4.03mm的聚四氟乙烯样品，分别应用制造的同轴测试夹具与传统同轴测试夹具2进行测试。其中，应用制造的同轴测试夹具进行测试时采用去嵌入式校准方法，即将制造的同轴测试夹具连接至端口2处，在端口1与测试夹具的连接面处进行SOLT校准，如图6所示；应用传统同轴测试夹具进行测试时无法采用去嵌入式校准方法，需在测试端口1与测试端口2之间进行SOLT校准。将聚四氟乙烯样品分别放入这两种测试夹具中，由于该样品内径3.12mm，外径6.98mm，与测试夹具之间存在的空气缝隙会引入测量误差，则修正后的测试结果对比如表1所示。
该样品在K波段(18GHz～26.5GHz)采用波导传输反射法测量装置得到的介电常数均值为2.06，磁导率为0.99。可以发现，测量结果均与X波段采用波导传输反射法的测量值相符，但应用制造的同轴测试夹具的测量准确度更高。
表1聚四氟乙烯测试结果对比
Figure BDA0003187728590000081
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、制造等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (7)

1.一种传输反射法材料介电常数同轴测试夹具，其特征在于，包括相连接的第一连接件（1）和第二连接件（2）；所述第一连接件（1）为与APC7接头进行装配的圆环结构，且圆环结构的第一连接件（1）中间部分为带有纹理的凸起结构（11），所述第一连接件（1）两侧部分分别为第一外螺纹结构（12）、第二外螺纹结构（13）；所述第二外螺纹结构（13）与所述第二连接件（2）设置内螺纹的一侧结构相配合连接，且所述第二连接件（2）中心轴部分设置内导体（21），所述内导体（21）从所述第二连接件（2）设置内螺纹的一侧伸出，所述内导体（21）的伸出部分贯穿连接在第一连接件（1）中心轴处；
所述内导体（21）中间设置微小伸缩结构；
所述内导体（21）从所述第二连接件（2）设置内螺纹的一侧伸出的长度与第一连接件（1）长度相同；
所述第二连接件（2）中心轴部分设置的内导体（21）通过介质环固定。
2.根据权利要求1所述的一种传输反射法材料介电常数同轴测试夹具，其特征在于，所述第二连接件（2）包括一体式的第一结构部分（22）、第二结构部分（23），以及一体式的第三结构部分（24）、第四结构部分（25），且一体式的第一结构部分（22）、第二结构部分（23）整体为一个可旋转的环状结构；所述第二结构部分（23）、第三结构部分（24）相接，所述第一结构部分（22）内设置与所述第二外螺纹结构（13）相配合的内螺纹，所述第四结构部分（25）外侧设置外螺纹。
3.根据权利要求2所述的一种传输反射法材料介电常数同轴测试夹具，其特征在于，所述第一结构部分（22）和第三结构部分（24）侧面为设置有纹理的凸起结构，所述第二结构部分（23）侧面为多面体凸起结构。
4.根据权利要求1所述的一种传输反射法材料介电常数同轴测试夹具，其特征在于，所述内导体（21）两端的横截面端面为平头结构。
5.制造如权利要求1-4任意一项所述传输反射法材料介电常数同轴测试夹具的方法，其特征在于，将同轴测试夹具设计为相连接的第一连接件（1）和第二连接件（2）；所述第一连接件（1）为与APC7接头进行装配的圆环结构，将圆环结构的第一连接件（1）中间部分设计为带有纹理的凸起结构（11），将所述第一连接件（1）两侧部分分别设计为第一外螺纹结构（12）、第二外螺纹结构（13）；所述第二外螺纹结构（13）与所述第二连接件（2）设置内螺纹的一侧结构相配合连接，将第二连接件（2）中心轴部分设置内导体（21），且所述内导体（21）从所述第二连接件（2）设置内螺纹的一侧伸出，将所述内导体（21）的伸出部分贯穿连接在第一连接件（1）中心轴处；将内导体（21）从所述第二连接件（2）设置内螺纹的一侧伸出的长度与第一连接件（1）长度相同；将所述内导体（21）两端的横截面端面设计为平头结构，且内导体（21）中间设置微小伸缩结构。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，将第二连接件（2）中心轴部分设置的内导体（21）通过介质环固定。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，将所述第二连接件（2）设计为一体式的第一结构部分（22）、第二结构部分（23），以及一体式的第三结构部分（24）、第四结构部分（25），且一体式的第一结构部分（22）、第二结构部分（23）整体为一个可旋转的环状结构，所述第二结构部分（23）、第三结构部分（24）相接，所述第一结构部分（22）内设置与所述第二外螺纹结构（13）相配合的内螺纹，所述第四结构部分（25）外侧设置外螺纹，其中：所述第一结构部分（22）和第三结构部分（24）侧面为设置有纹理的凸起结构，所述第二结构部分（23）侧面为多面体凸起结构。
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