CN118209762B - 一种载片式大功率微波模块测试装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种载片式大功率微波模块测试装置及方法，涉及微波模块测试技术领域，装置包括从下到上依次通过螺钉连接的底座、腔体和盖板。腔体内用于放置被测模块，腔体内烧结有辅助电路，腔体外壁设有射频连接器和低频连接器，分别与对应的辅助电路相连；盖板上设有至少三个压块、多个拱形桥式压紧结构和多个弹性探针，压块用于压紧被测模块，拱形桥式压紧结构包括连接桥和安装块，连接桥通过转轴转动设于安装块底部，连接桥选用具有导电性的材质，用于压接被测模块和射频连接器对应的辅助电路，弹性探针用于压接被测模块和低频连接器对应的辅助电路。本方案实现被测模块在预设位置的可靠固定，保证被测模块的信号顺利输入及输出。

Description

一种载片式大功率微波模块测试装置及方法

技术领域

本发明涉及微波模块测试技术领域，尤其涉及一种载片式大功率微波模块测试装置及方法。

背景技术

雷达系统在国防军事等领域发挥着至关重要的作用，相控阵雷达以其卓越的性能成为未来雷达模式的主流。随着科技进步以及应用需求升级，对相控阵雷达系统的功能、集成度和发射功率的要求越来越高，作为相控阵雷达核心组成的T/R组件系统也必须随之升级，其中的难题之一便是如何实现大功率。T/R组件通过大功率微波模块来实现高发射功率，为了提升系统的集成度，载片式大功率微波模块成为优选。

为了保证载片式大功率微波模块的性能合格且具有可靠性，其测试和筛选成为关键环节，现有的载片式大功率微波模块测试装置存在以下问题：

固定问题：现有测试装置主要采用单点或两点压紧被测模块，这两种模式均不能可靠的固定被测模块，单点压紧存在被测模块歪斜、翘曲、位置不准确的问题，而两点压紧不能保证被测模块与测试装置紧密贴合，造成被测模块与测试装置连接不稳定，影响电气信号的输入输出；被测模块与测试装置共地不充分，影响电路性能；被测模块与散热系统贴合不紧密，造成热量积聚、温度升高等问题，严重时会造成被测电路损坏。

电气信号连接问题：传统模式包括弹性探针压接、引线键合连接。针对弹性探针压接模式，此种模式类似于一种插拔模式，好处在于可以快速更换被测模块，但这种模式更适合低频信号的传输，而无法满足射频信号传输要求，其插损大，连接不可靠，如果叠加被测模块固定不稳，被测模块位置发生摆动，会造成射频信号连接不良，根本无法完成射频信号的有效输入输出，更无法测量出被测模块的真实性能。引线键合连接模式的好处在于电气信号连接相对稳定可靠，但缺点也很明显，键合过程操作繁琐，耗时长，成本高，而且因为被测模块与测试装置之间不是插拔连接，而是引线键合连接，则装入和取出过程就异常麻烦，费时费力高成本，无法满足大规模测试和生产的需求。

发明内容

为解决现有技术不足，本发明提供一种载片式大功率微波模块测试装置及方法，实现被测模块在预设位置的可靠固定，保证被测模块的信号如供电信号、控制信号及射频激励信号顺利输入，保证大功率射频信号顺利输出。

为了实现本发明的目的，拟采用以下方案：

本发明提供一种载片式大功率微波模块测试装置，包括从下到上依次通过螺钉连接的底座、腔体和盖板。

腔体内用于放置被测模块，腔体内烧结有辅助电路，腔体外壁设有射频连接器和低频连接器，分别与对应的辅助电路相连；

盖板上设有至少三个压块、多个拱形桥式压紧结构和多个弹性探针，压块用于压紧被测模块，拱形桥式压紧结构包括连接桥和安装块，连接桥通过转轴转动设于安装块底部，连接桥选用具有导电性的材质，用于压接被测模块和射频连接器对应的辅助电路，弹性探针用于压接被测模块和低频连接器对应的辅助电路。

进一步的，被测模块表面设有至少三个压紧点位，分别对应压块，其中三个压紧点位的连线构成三角形。

进一步的，腔体内设有凸台，凸台表面设有凹槽，凹槽内用于放置被测模块。

进一步的，盖板上设有两个挡板，第一挡板用于安装电路板、多个弹性探针、若干压块和若干拱形桥式压紧结构，第二挡板用于安装剩余的压块和剩余的拱形桥式压紧结构。

进一步的，第一挡板下方设有第一支撑板，用于支撑对应的弹性探针、压块和安装块，第一支撑板通过螺钉连接于盖板，第二挡板下方设有第二支撑板，第二支撑板通过螺钉连接于盖板，用于支撑对应的压块和安装块。

进一步的，安装块顶部通过弹簧连接于盖板，弹簧用于下压安装块和连接桥。

进一步的，底座顶部设有多个导向定位销，导向定位销依次穿过腔体和盖板对应的通孔。

在被测模块的可靠固定设计中，重点考虑被测模块的散热、期望位置及固定可靠三个技术要点。

对大功率微波模块来说，因为其输出功率大，所以保持模块在一个要求的位置稳定不变，才能保证射频信号线连接顺畅不偏移，从而避免射频信号连接偏移，造成信号反射和信号牵引等不良后果，另外，大功率微波模块工作时产生的热量极高，所以需要高效的散热性能保障。

本方案中，在被测模块所在平面内采用较小的公差间隙实现对被测模块定位, 较小的公差间隙使模块定位更准确；在垂直方向采用三点式带弹簧压块压紧被测模块, 三点式压紧可有效避免被测模块翘曲，在准确固定被测模块的同时使其紧密贴合测试装置以达到较好的散热效果。

在电气信号连接设计中，首先将电源及控制等低频信号与射频信号区分开，然后不同属性的信号将经过不同的接口和通道接入测试装置，从而满足电讯信号间的传输隔离，降低信号之间的串扰，保证信号质量，而传统的测试方法在设计阶段不对此作专门考虑。

传统的测试方案，不同属性的信号，很多都采用同样的探针连接，针对高频大功率信号，探针连接无法满足性能要求，其阻抗匹配性能不佳，造成反射系数大，插损大，不仅降低了电路性能，还会引入功率信号倒灌、反射信号牵引功放等恶果，无法满足载片式大功率微波模块的测试需求，因此，在本方案中，采用弹性探针压接实现被测模块与测试装置间电源及控制等低频信号连接，采用全新的拱形桥式压紧结构实现被测模块与测试装置间射频信号的高效连接，射频信号电气连接稳定、插损小，同时该连接方式简便易操作，耗时短，屏蔽了连接射频信号时造成的不利影响，同时也避免了金丝键合方式带来的低效高成本问题，依托此种快速插拔的方式，可实现大规模批量化生产测试。

本专利的工程实施过程如下，首先在设计概念上将电源及控制等低频信号与射频信号区分开，然后经过不同的接口和通道把两类信号分别接入测试装置，结构上实现电源及控制等低频信号由一个多芯低频连接器接入盖板,并通过飞线与盖板内基板相连; 射频信号通过射频连接器接入腔体，通过锡焊与腔体内基板相连。

本发明还提供一种载片式大功率微波模块测试方法，采用所述的载片式大功率微波模块测试装置，方法包括以下步骤：

将被测模块放置于腔体内预设位置，盖板盖住腔体后利用螺钉固定，被测模块通过盖板下方的压块压紧；

开始测试，被测模块通过多个弹性探针与低频连接器连接，以进行低频信号传输；被测模块通过多个连接桥与射频连接器连接，以进行射频信号传输。

本发明的有益效果在于：测试装置结构简单易行，电气连接稳定可靠，操作简便，测试耗时短，可用于大规模批量化生产测试；采用适当的公差间隙及三点式带弹簧压块可以将被测模块可靠固定在预设位置;将电源及控制等低频信号与射频信号区分开，不同属性的信号经过不同的接口和通道接入测试装置，可以避免信号互相干扰；采用弹性针实现被测模块与测试装置间低频信号可靠连接，工艺技术成熟，成本低且简便易行，并且完全满足低频信号的传输要求；采用拱形桥式压紧结构实现被测模块与测试装置间射频信号可靠连接，简便易操作，耗时短，电气连接稳定，插损小。

附图说明

图1示出了测试装置结构图；

图2示出了腔体内放置被测模块后的俯视图；

图3示出了第一挡板和第二挡板顶部平面图；

图4示出了第一支撑板和第二支撑板底部平面图；

图5示出了盖板侧视图；

图6示出了拱形桥式压紧结构局部图；

图中标记：腔体-1、凹槽-11、弹性探针-12、底座-2、盖板-3、导向定位销-4、被测模块-5、辅助电路-6、射频连接器-7、压紧点位-8、低频连接器-9、安装块-18、压块-19、连接桥-20、转轴-21、第一挡板-31、第二挡板-32、第一支撑板-33、第二支撑板-34。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，本实施例提供了一种载片式大功率微波模块测试装置，从下到上依次包括底座2、腔体1和盖板3。

腔体1通过螺钉安装于底座2上，盖板3通过螺钉与腔体1相连，底座2顶部设有两个导向定位销4，导向定位销4依次穿过腔体1和盖板3对应的通孔，导向定位销4起导向定位作用。

如图1-图3所示，腔体1内设有凸台，凸台表面设有凹槽11，凹槽11内用于放置被测模块5，腔体1内烧结有辅助电路6，辅助电路6起到导电及信号传输作用，辅助电路6位于被测模块5外围，腔体1外壁设有射频连接器7和低频连接器9，分别与对应的辅助电路6相连，电源及控制等低频信号从低频连接器9处接入，经对应的辅助电路6再接入被测模块5，被测模块5经对应的的辅助电路6与射频连接器7相连，并经射频连接器7与外部实现射频信号连接。

如图2-图6所示，盖板3上设有三个压块19、六个拱形桥式压紧结构和多个弹性探针12，压块19顶部通过弹簧连接于盖板3，压块19用于向下压紧被测模块5，被测模块5表面设有至少三个压紧点位8，分别对应压块19，其中三个压紧点位8的连线构成三角形，弹性探针12用于压接被测模块5和低频连接器9对应的辅助电路6，拱形桥式压紧结构包括连接桥20和安装块18，安装块18顶部通过弹簧连接于盖板3，弹簧用于下压安装块18，连接桥20通过转轴21转动设于安装块18底部，连接桥20可沿转轴21适当转动，连接桥20选用具有高导电性的材质，比如采用黄铜，连接桥20设置为拱形结构，用于压接被测模块5和射频连接器7对应的辅助电路6，被测模块5顶面高于辅助电路6顶面，所以使用时，安装块18在弹簧的作用下促使连接桥20向下移动，连接桥20一端首先与被测模块 5 相应触点接触，安装块18进一步下压，连接桥20在力作用下沿转轴21转动直至连接桥20另一端与辅助电路 6相应触点接触，即可实现被测模块5与辅助电路6间射频信号可靠电气连接。

需要说明一点，实际应用中压块19、拱形桥式压紧结构和弹性探针12的位置及数量根据需求合理排布，压块19数量不少于三个，三点压紧的方式保证被测模块5无歪斜翘曲并与腔体1紧密贴合，以实现各连接准确对位及被测模块5与测试装置间较好的热传导率，压块19设置位置应以不影响被测模块5表面电路及表贴元件性能为原则。

如图3、图4所示，盖板3上设有两个挡板，分别是第一挡板31和第二挡板32，第一挡板31用于安装电路板、多个弹性探针12、一个压块19和两个拱形桥式压紧结构，第二挡板32用于安装剩余的两个压块19和剩余的四个拱形桥式压紧结构。

如图4、图6所示，为了提升压块19、拱形桥式压紧结构和弹性探针12的稳定性，第一挡板31下方设有第一支撑板33，第一支撑板33通过螺钉连接于盖板3，第一挡板31上安装的多个弹性探针12、一个压块19和两个安装块18向下贯穿第一支撑板33对应的孔洞，弹性探针12位于孔洞以上的部位，其外周尺寸大于对应的孔洞尺寸，压块19位于孔洞以上的部位，其外周尺寸大于对应的孔洞尺寸，安装块18位于孔洞以上的部位，其外周尺寸大于对应的孔洞尺寸，这样设计的目的是利用第一支撑板33支撑弹性探针12、压块19和安装块18，第二挡板32下方设有第二支撑板34，第二支撑板34通过螺钉连接于盖板3，与第一支撑板33同理，第二支撑板34也是用于支撑对应的压块19和安装块18。

实施例2

本发明提供一种载片式大功率微波模块测试方法，采用实施例1的载片式大功率微波模块测试装置，方法包括以下步骤：

将被测模块5放置于腔体1内预设位置，即凹槽11内；盖板3盖住腔体1后利用螺钉固定，盖板3固定后，被测模块5通过盖板3下方的三个压块19压紧，多个弹性探针12分别与被测模块5表面对应的触点接触，六个连接桥20分别与被测模块5表面对应的触点接触，每个连接桥20同时还与辅助电路 6相应触点接触；

开始测试，被测模块5通过弹性探针12与低频连接器9连接，以进行低频信号传输；被测模块5通过连接桥20与射频连接器7连接，以进行射频信号传输。

综上，本发明提供的测试装置简单易行，电气连接稳定可靠、插损小，测试过程中连接操作简便易行，测试耗时短效率高，可用于大规模批量化生产测试。

以上实施例仅用于说明本发明的技术思想及特点，并不表示是唯一的或是限制本发明。本领域技术人员应理解，在不脱离本发明的范围情况下，对本发明进行的各种改变或同等替换，均属于本发明保护的范围。

Claims (7)

1.一种载片式大功率微波模块测试装置，其特征在于，包括从下到上依次通过螺钉连接的底座（2）、腔体（1）和盖板（3）；

腔体（1）内用于放置被测模块（5），腔体（1）内烧结有辅助电路（6），腔体（1）外壁设有射频连接器（7）和低频连接器（9），分别与对应的辅助电路（6）相连；

盖板（3）上设有至少三个压块（19）、多个拱形桥式压紧结构和多个弹性探针（12），压块（19）用于压紧被测模块（5），拱形桥式压紧结构包括连接桥（20）和安装块（18），连接桥（20）通过转轴（21）转动设于安装块（18）底部，连接桥（20）选用具有导电性的材质，用于压接被测模块（5）和射频连接器（7）对应的辅助电路（6），弹性探针（12）用于压接被测模块（5）和低频连接器（9）对应的辅助电路（6）；

安装块（18）顶部通过弹簧连接于盖板（3），弹簧用于下压安装块（18）和连接桥（20），以使连接桥（20）一端首先与被测模块（5）相应触点接触，进而使连接桥（20）沿转轴（21）转动直至连接桥（20）另一端与辅助电路（6）相应触点接触。

2.根据权利要求1所述的载片式大功率微波模块测试装置，其特征在于，被测模块（5）表面设有至少三个压紧点位（8），分别对应压块（19），其中三个压紧点位（8）的连线构成三角形。

3.根据权利要求1所述的载片式大功率微波模块测试装置，其特征在于，腔体（1）内设有凸台，凸台表面设有凹槽（11），凹槽（11）内用于放置被测模块（5）。

4.根据权利要求1所述的载片式大功率微波模块测试装置，其特征在于，盖板（3）上设有两个挡板，第一挡板（31）用于安装电路板、多个弹性探针（12）、若干压块（19）和若干拱形桥式压紧结构，第二挡板（32）用于安装剩余的压块（19）和剩余的拱形桥式压紧结构。

5.根据权利要求4所述的载片式大功率微波模块测试装置，其特征在于，第一挡板（31）下方设有第一支撑板（33），用于支撑对应的弹性探针（12）、压块（19）和安装块（18），第一支撑板（33）通过螺钉连接于盖板（3），第二挡板（32）下方设有第二支撑板（34），第二支撑板（34）通过螺钉连接于盖板（3），用于支撑对应的压块（19）和安装块（18）。

6.根据权利要求5所述的载片式大功率微波模块测试装置，其特征在于，底座（2）顶部设有多个导向定位销（4），导向定位销（4）依次穿过腔体（1）和盖板（3）对应的通孔。

7.一种载片式大功率微波模块测试方法，其特征在于，采用权利要求1~6任一项所述的载片式大功率微波模块测试装置，方法包括以下步骤：

将被测模块（5）放置于腔体（1）内预设位置，盖板（3）盖住腔体（1）后利用螺钉固定，被测模块（5）通过盖板（3）下方的压块（19）压紧；

开始测试，被测模块（5）通过多个弹性探针（12）与低频连接器（9）连接，以进行低频信号传输；被测模块（5）通过多个连接桥（20）与射频连接器（7）连接，以进行射频信号传输。