CN1869712A - 具有用于探测尖端的接地夹系统的差动测量探测器 - Google Patents
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Abstract
差动测量探测器具有用于将差动探测尖端的外部屏蔽导体电连接在一起的接地夹系统。在一个实施例中，探测尖端相对于彼此独立地垂直地运动，接地夹系统固定到探测尖端的外部屏蔽导体中的每个。在再一个实施例中，探测尖端垂直地和水平地运动，并且接地夹系统具有固定到探测器的弹簧丝构件。弹簧丝构件形成有相对彼此具有不同的角度的不同的部分，其允许一个部分可滑动地接合探测尖端中的一个上的外部屏蔽导体中的一个，并且允许另一个部分可滑动地接合另一个探测尖端的外部屏蔽导体。
Description
技术领域
本发明一般地涉及差动测量探测器，并且更特定地涉及具有用于相对于彼此轴向和/或侧向运动的探测尖端的接地夹系统的差动测量探测器。
背景技术
差动测量探测器具有从探测器主体延伸的第一和第二探测尖端，用于从在测试中的设备获得差动信号，或者用于在第二探测尖端连接到测试设备的接地节点的情况下获得单一的信号。随着电子信号的速度增加，在较低的带宽可以忽略的电感性的和电容性的效应变得越来越重要。电感性的接地环路是能够限制差动测量探测器的带宽的一个效应。当差动测量探测器的带宽接近20GHz时，需要尽可能地减小电感性的接地环路。
在相关的应用中，电子信号的速度增加已经导致需要在印制电路板(PCB)设计中的传输线结构。为了优化用于高速应用的高性能PCB设计，需要平滑的传输线结构来链接部件之间的通信。时域反射计(TDR)探测器发射上升或下降沿信号到印制电路板上的传输线结构上，并且获得从传输线结构的返回信号，以确定传输线的参数。例如，可以使用TDR探测器和采样示波器确定传输线结构的完整性。
虽然存在用于差动TDR测量的仪器，市场上可买到的TDR探测器的局限性已经导致PCB生产者必须依靠布置在沿PCB平面的外围放置的附连试验板上的测试结构，来进行PCB传输线阻抗控制测量。来自附连试验板的TDR数据用于确定批质量，以确定接受或拒绝印制电路板。这已经导致拒绝或多或少好的板并且允许或多或少坏的板，因为附连试验板可能远离感兴趣的实际的传输线。在系统速度和传输线设计之间的相关性研究通常基于附连试验板的结果。因为控制层压层的厚度、介电常数变化、金属线照相边缘清晰度和在大面积板上的铜蚀刻困难，实际上，根据传输线在板上的位置，通常存在相当大的传输线阻抗变化。在传输线之间的不均匀性通常在10％左右。由于这些问题，对高性能差动传输线对板阻抗的相关性研究经常需要大量样本以揭示真实的关系。
当执行差动TDR测试时，使用者遇到的另一个问题为需要为两个差动信号线提供良好的接地。通常当在印制电路板上执行差动信号测量时，需要共面的探测器垫装置。通常的探测器垫装置为地-信号-信号-地(G-S-S-G)或地-信号-地-信号-地(G-S-G-S-G)。这是非常限制性的要求，因为取决于设备针间距、PCB板材料、希望的损耗限制等等，差动对的线间距和线宽度可以为不同的变化。差动TDR探测器必须能够适应这些不同的特征尺寸。
TDR探测器的一个示例为日本Candox System生产的CP400-04。该探测器具有金属外壳，其中布置了绝缘的信号导体。金属外壳在一端具有用于连接信号电缆的有螺纹的连接器。外壳的另一端具有用于接收弹簧作用的弹簧针(pogo pin)的孔。一个弹簧针连接到绝缘的信号导体并且另一个弹簧针连接到金属外壳。所得到的探测尖端具有GSG构造，在弹簧针之间具有2.5毫米中心到中心间距。
再一个示例为Inter-Continental Microwave，Santa Clara，California生产并且销售的A0131688 TDR探测器。该TDR探测器具有金属性的外壳，外壳的一端具有用于连接信号电缆的有螺纹的连接器。基本为矩形的构件从连接器下方向外延伸并且具有有螺纹的孔，当TDR探测器构造为具有用于差动TDR应用的相似的探测器时用于接收将TDR探测器固定到板簧的螺钉。在矩形构件下方为过渡为狭窄的矩形探测器尖端构件的圆形部分。探测器尖端构件具有接收RF针的孔和电介质构件。RF针电连接到有螺纹的连接器的中心信号触点。附加的孔形成在狭窄的矩形探测器尖端构件内，用于接收接地弹簧针。不同的孔允许接地弹簧针定位在距离RF针不同的距离。所得到的探测器尖端具有GSG构造。
使用两个A0131688TDR探测器来制造Inter-ContinentalMicrowave，Santa Clara，CA生产并且销售的A0134332差动TDR探测器。单独的TDR探测器使用两个螺钉安装到板簧。可变的间距调节夹定位在TDR探测器上方，邻近狭窄的矩形探测器尖端构件。调节夹具有U形部分和平的部分，该两个部分通过螺钉固定在一起。U形构件的两个相对的侧具有接收延伸通过U形构件的侧并且进入U的内部空间的调节帽螺钉的有螺纹的孔。有螺纹的孔形成在U形构件的底部内，其与U形构件的相对的侧内的有螺纹的孔相交。底部内的每个有螺纹的孔接收上紧在调节帽螺钉上的固定螺钉。
通过松开调节帽螺钉上的固定螺钉并且转动调节帽螺钉以运动每个TDR探测器彼此靠近或远离，来实现RF针的定位。TDR探测器接附的板簧在探测器上产生向外的压力，以推动它们靠着调节帽螺钉。也可以松开将TDR探测器保持到板簧的螺钉以允许探测器旋转运动。当RF尖端和接地弹簧针正确地定位时，上紧固定螺钉和板簧螺钉。
美国专利No.6,734,689描述了提供用于EOS/ESD保护控制模块的信号控制的测量探测器。该测量探测器具有结合工作以为控制模块提供触发信号的弹簧加载的同轴探测器组件和压力传感器。控制模块连接到采样示波器内的TDR模块，其为DUT提供上升或下降沿信号，并且采样来自DUT的返回信号。弹簧加载的同轴电缆组件和压力传感器布置在探测器外壳内。弹簧加载的同轴探测器组件具有半刚性的同轴电缆，其一端形成探测器尖端并且另一端具有有螺纹的连接器。柔性的同轴电缆连接到有螺纹的连接器并且连接到控制模块。接地探测尖端布置为邻近探测尖端并且电连接到半刚性的同轴电缆的外部屏蔽导体。接地探测尖端为接附到围绕半刚性的同轴电缆的外部屏蔽导体装配的有槽的轴环的可缩回的、弹簧加载的探测尖端。所得到的探测器具有GS构造。
需要减小电感性的接地环路以获得20GHz探测器带宽的差动测量探测器。此外，需要可变间距的差动TDR探测器，其不限于现有的地-信号-地构造。可变间距的差动TDR探测器应该提供有在同轴探测尖端的全部可能的轴向和侧向运动期间将同轴探测尖端的外部屏蔽导体连接在一起的接地夹系统。
发明内容
从而，本发明为具有布置在外壳内的第一和第二探测尖端组件的差动测量探测器。第一和第二探测尖端组件中的每个具有从外壳的一端延伸的探测尖端，每个探测尖端组件具有探测触点和连接到探测器地的外部屏蔽导体。接地夹连接在第一和第二探测尖端的外部屏蔽导体之间，邻近第一和第二探测尖端的探测触点。
在差动测量探测器的一个实施例上，探测尖端组件中的每个至少具有布置在外壳内的第一可压缩的元件，用于允许第一和第二探测尖端组件独立地轴向运动。在再一个实施例中，差动测量探测器至少具有连接到第一和第二探测尖端组件中的一个的第一调节机构，用于改变第一和第二探测尖端组件的探测尖端之间的距离。
在再一个实施例中，接地夹系统将差动测量探测器中的第一和第二测量探测尖端的屏蔽导体电连接在一起。测量探测尖端从差动测量探测器的一端延伸，并且位于共同的垂直平面内，第一和第二测量探测尖端相对于彼此轴向并且侧向运动。接地夹系统具有圆形弹簧丝，该圆形弹簧丝具有侧向的部分，该侧向的部分在一端过渡为垂直的部分，并且在另一端过渡为有角度的部分。有角度的部分在与垂直的部分相反的方向延伸，并且对侧向的部分具有钝角。在第一实施例中，圆形弹簧丝的侧向的、垂直的和有角度的部分在同一个平面内。突出部分从有角度的部分的端部向上延伸，突出部分对侧向的、垂直的和有角度的部分的平面具有锐角。变平的丝部分从突出部分的端部延伸，变平的部分朝向圆形弹簧丝的侧向的、垂直的和有角度的部分的平面延伸。变平的部分相对于圆形弹簧丝的侧向的部分具有钝角，并且相对于圆形弹簧丝的侧向的、垂直的和有角度的部分的平面具有锐角。
有角度的钻孔形成在差动测量探测器的端部内，并且接收圆形弹簧丝的垂直的部分。钻孔的角度朝向第一和第二测量探测尖端的共同的垂直平面延伸。具有侧表面的突起从差动测量探测器的端部向上延伸，邻近测量探测尖端中的一个。邻近圆形弹簧丝的有角度的部分的圆形弹簧丝的侧向的部分的端部邻接面向测量探测尖端的突起的表面。圆形弹簧丝的有角度的部分和突出部分的连接点接合第一和第二测量探测尖端的屏蔽导体中的一个，并且圆形弹簧丝的变平的部分接合第一和第二测量探测尖端中的另一个的屏蔽导体。
在优选的实施例中，圆形弹簧丝的侧向的和垂直的部分之间的过渡基本上为90度。圆形弹簧丝的侧向的和有角度的部分之间的钝角的范围为92度到96度。圆形弹簧丝的突出部分和圆形弹簧丝的侧向的、垂直的和有角度的部分的平面之间的角度的范围为35度到65度。圆形弹簧丝的伸出的部分的内部长度为0.010英寸。圆形弹簧丝的变平的部分的厚度在0.004英寸到0.007英寸的范围内。圆形弹簧丝的变平的部分和圆形弹簧丝的侧向的部分之间的钝角在92度到95度的范围内。圆形弹簧丝的变平的部分相对于圆形弹簧丝的侧向的、垂直的和有角度的部分的平面的锐角在8到15度的范围内。钻孔朝向第一和第二测量探测尖端的共同的垂直平面延伸的角度为20度。
在本发明的再一个实施例中，侧向的部分限定了平面并且圆形弹簧丝的垂直的部分和有角度的部分中的至少一个与侧向的部分的平面成锐角。在差动测量探测器的端部内形成的钻孔平行于第一和第二测量探测尖端的共同的垂直平面，并且接收圆形弹簧丝的垂直的部分。在一个实现中，圆形弹簧丝的垂直的部分到侧向的部分的平面的锐角为20度。在另一个实现中，圆形弹簧丝的有角度的部分到侧向的部分的平面的锐角为20度。在再一个实施例中，圆形弹簧丝的垂直的部分和圆形弹簧丝的有角度的部分与侧向的部分的平面之间的角度为使得圆形弹簧丝的垂直的部分和圆形弹簧丝的有角度的部分对侧向的部分的平面的总角度为20度。
本发明的目的、优点和新颖的特征将通过结合后附的权利要求书和附图阅读时从接下来的详细描述变得明显。
附图说明
图1为具有根据本发明的接地夹系统的差动测量探测器的透视图。
图2为具有根据本发明的接地夹系统的差动测量探测器的部分分解的透视图。
图3为具有根据本发明的接地夹系统的差动TDR测量探测器的透视图。
图4为具有根据本发明的接地夹系统的差动TDR测量探测器的部分分解视图。
图5为具有根据本发明的接地夹系统的差动TDR测量探测器的前端的特写透视图。
图6为根据本发明的接地夹系统的弹簧丝构件的侧视图和俯视图。
图7为根据本发明的探测尖端组件和接地夹系统的一部分的简化的端视图。
图8A和8B为根据本发明的接地夹系统中的弹簧丝构件的替代的构造的侧视图。
具体实施方式
参考图1，图1为具有连接到探测尖端18、20的外部屏蔽导体14、16的接地夹系统12的差动测量探测器10的透视图。每个探测尖端18、20具有中心地布置在探测尖端18、20内的探测触点22、24。探测尖端18、20从外壳26向外延伸。差动测量探测器10可以为诸如在与本申请同时提出并且在这里通过参考加入的共同悬而未决的美国专利申请序列号No.11/139,103中所描述的测量探测系统的一部分。测量探测系统包括通过同轴电缆电连接到诸如示波器或类似仪器的测量测试仪器的探测器主体。同轴电缆还包含为探测器主体内的有源电路提供电能并且与探测器主体进行信号通信以控制有源电路的电源线和信号线。两个同轴电缆从探测器主体延伸通过倒置的应变消除器并且连接到差动测量探测器10。探测尖端18、20为布置在外壳26内的第一和第二探测尖端组件28、30的一部分，如通过图2的部分分解的透视图所最佳地示出的。
外壳26具有由诸如ABS塑料、聚碳酸酯、或类似材料的绝缘材料形成的第一和第二外壳构件32、34。探测尖端组件28、30可以由柔性的半刚性的同轴电缆36、38形成，诸如Tensolite，Corp.，St.Augustine，Florida生产和销售的，商品名为Semi-Flex。Semi-Flex具有中心信号导体和紧密地编织的外部屏蔽导体，外部屏蔽导体由覆盖有绝缘材料40的导电材料形成。从电缆36、38移除外部绝缘材料40的一部分，并且将外部屏蔽导体的露出的编织的部分浸在液体焊料中。焊料流入编织物并且硬化电缆的那些部分以形成不弯曲的半刚性的同轴电缆44、46。不弯曲的半刚性的同轴电缆44、46形成探测尖端组件28、30，坚固的外部屏蔽导体形成探测尖端组件28、30的外部屏蔽导体14、16。探测尖端18、20的探测触点22、24优选地固定到电连接到半刚性的同轴电缆44、46的中心信号导体的各自的电阻元件48、49。在再一个实施例中，半刚性的同轴电缆44、46可以为具有坚固的外部屏蔽导体的传统的半刚性的同轴电缆。半刚性的同轴电缆的外部屏蔽导体14、16通过探测器主体的电路连接到电气地。
第一和第二探测尖端组件28、30具有定位在各自的半刚性的同轴电缆44、46上的第一压缩弹簧50、52。第一压缩弹簧50、52中的每个的一端固定地定位在半刚性的同轴电缆44、46上。在一个实现中，弹簧端部邻接固定到半刚性的同轴电缆44、46的外部屏蔽导体14、16的各自的保持板54。保持板54的相反侧邻接外壳26内的横向壁56。第一压缩弹簧50、52的其它端部邻接横向壁58，使得第一压缩弹簧50、52在横向壁56和58之间压缩。
第一和第二探测尖端组件28、30具有定位在半刚性的同轴电缆44、46上的第二压缩弹簧60、62。第二压缩弹簧60、62中的每个的一端邻接各自的压力板64，压力板64具有通过其中的钻孔66，用于围绕半刚性的同轴电缆44、46定位压力板64。压力板64自由地沿半刚性的同轴电缆44、46运动。压力板64邻接横向壁68。第二压缩弹簧60、62的另一端邻接横向壁70，使得第二压缩弹簧60、62在横向壁68、70之间压缩。促动器72固定地定位在半刚性的同轴电缆44、46的外部屏蔽导体14上，该促动器具有朝向压力板64延伸的突起74。在外壳26相对于探测尖端组件28、30运动期间促动器72的突起74通过形成在横向壁68内的孔76，并且接合压力壁64。第一和第二可压缩的弹簧50、52、60、62允许在使用期间探测尖端组件28、30在外壳26内独立地轴向运动。
接地夹系统12可以由镀银的柔性的编织铜80形成。使用焊料、导电的环氧树脂或类似材料将镀银的编织铜80固定到探测尖端18、20的外部屏蔽导体14、16。镀银的编织铜80具有足够的长度和柔性，以允许可以独立地运动的探测尖端组件28、30在外壳26内的行程最大。
参考图3，示出了结合了接地夹系统102的差动TDR测量探测器100的透视图。TDR测量探测器100具有外壳104，第一和第二探测尖端组件布置在外壳104内，下面会更加详细地描述该第一和第二探测尖端组件。外壳104优选地以主要为矩形的横截面延长，并且由第一和第二构件114、116制造。外壳104由诸如ABS塑料、聚碳酸酯、或类似材料的绝缘材料形成。探测尖端106、108从外壳104的一端延伸。连接到柔性的同轴电缆(没有示出)的同轴的有螺纹的连接器110、112从外壳的远端延伸。同轴电缆将差动TDR测量探测器100连接到提供过度电性应力(EOS)和静电放电(ESD)保护的第一和第二控制模块(没有示出)。第一和第二控制模块将来自差动TDR测量探测器100的信号连接到采样示波器(没有示出)中的TDR采样模块。
参考图4，外壳构件114具有用于接收第一和第二同轴探测器组件122、124的第一和第二通道118、120。同轴探测器组件122、124中的每个具有半刚性的同轴电缆126，同轴电缆126具有中心信号导体128和外部屏蔽导体130。中心信号导体128在一端处向外延伸通过外部屏蔽导体130，以形成探测尖端106、108。半刚性的同轴电缆126在探测尖端的端部106、108具有弯曲的部分132，其在探测尖端106、108过渡为直的部分。同轴的有螺纹的连接器110、112接附到半刚性的同轴电缆126的另一端。同轴的有螺纹的连接器110、112的有螺纹的部分连接到外部屏蔽导体130，并且中心信号导体128连接到轴向地布置在同轴的有螺纹的连接器110、112内的各自的中心导体。半刚性的同轴电缆126的外部屏蔽导体130能够通过柔性的同轴连接器110、112连接到电气地，柔性的同轴连接器110、112连接到柔性的同轴电缆，柔性的同轴电缆连接到采样示波器中的第一和第二控制模块。接附板134接附到外部屏蔽导体130，邻近同轴的有螺纹的连接器110、112。反抗旋转的块136、138在远离同轴的有螺纹的连接器110、112的侧上邻接接附板134。每个反抗旋转的块136、138具有形成在其中的通道140，通道140接收半刚性的同轴电缆26中的一个。反抗旋转的块136、138具有有螺纹的孔，该有螺纹的孔接收有螺纹的螺钉，该有螺纹的螺钉通过形成在接附板134内的孔，用于将反抗旋转的块136、138固定到接附板134。
第一和第二同轴探测器组件122、124具有形式为定位在半刚性的同轴电缆126上的压缩弹簧150的第一压缩元件146、148。压缩弹簧150的一端优选地通过固定到半刚性的同轴电缆126的外部屏蔽导体130的压缩弹簧保持构件152保持在半刚性的同轴电缆126上适当的位置。压缩弹簧150的另一端自由地沿半刚性的同轴电缆126运动。形式为垫片的压力板154优选地邻近压缩弹簧150的自由端中的每个定位，用于接合通道118、120的后端壁156、158。第一和第二同轴探测器组件122、124具有布置在弹簧针164、166、168内的形式为压缩弹簧的各自的第二压缩元件160、162。在弹簧针164、166、168内，通过弹簧针的可运动的电触点170、172、174部分地压缩压缩弹簧。
第一同轴探测器组件122具有包括第一和第二导电触点182和184的第一压力传感器180。第一导电触点182定位在半刚性的同轴电缆126上，并且第二导电触点184定位在外壳构件1114内。导电触点182优选地采取具有弯曲的槽188的矩形形状的保持块186的形式。第一同轴探测器组件122的半刚性的同轴电缆126的弯曲的部分132布置在保持块186的弯曲的槽188内，并且与保持块186电接触。保持块186优选地由导电材料制造，诸如铜、黄铜或类似材料，其镀金。第二导电触点184为第一同轴探测器组件122的第二压缩元件160的弹簧针164。
第二同轴探测器组件124具有包括第一和第二导电触点192和194的第二压力传感器190。第一导电触点192定位在具有弯曲的槽198的矩形形状的保持块196上。第二同轴探测器组件124的半刚性的同轴电缆126的弯曲的部分132布置在保持块196的弯曲的槽198内，并且与保持块196电接触。保持块196优选地由导电材料制造，诸如铜、黄铜或类似材料，其镀金。电绝缘材料200布置在导电触点192和保持块196之间，以电隔离触点192和同轴探测器组件126。第二压力传感器190的第二导电触点194为第二同轴探测器组件124的第二压缩元件162的两个弹簧针166、168。
差动TDR测量探测器100具有调节机构210，调节机构210相对于第二同轴探测器组件124运动第一同轴探测器组件122，其依次改变探测尖端106、108之间的间距。调节机构具有紧密地接收第一同轴探测器组件122的保持块186的载体212。载体212优选为U形构件，具有形成在其中的有螺纹的孔，用于接收具有帽头216和有螺纹的杆218的有螺纹的帽螺钉214。有螺纹的帽螺钉214插入外壳构件114的钻孔220，有螺纹的杆218延伸进入通道118的凹进处222，并且拧入载体212内。帽螺钉214的帽头216位于形成在外壳构件114的外表面内的凹进处内。帽板224装配在此凹进处上并且用拧入外壳构件114内的螺钉226保持在适当的位置。帽板224将帽头216紧密地捕获在外壳构件114和帽板224之间，使得帽头216不会在凹进处内轴向运动。
保持块186摩擦地装配在U形载体212内，使得保持块186在载体212内没有侧向间隙。载体212定位在外壳构件114的通道118的凹进处230内，并且响应帽螺钉214的转动侧向地运动穿过凹进处230。顺时针转动帽螺钉214产生通过外壳构件114到帽头216的底部表面的压力，导致载体212朝向外壳构件114的侧向外运动。逆时针转动帽螺钉214产生通过帽板224在帽头216的顶部上的压力，导致载体212朝向外壳构件114的中心向内运动。载体212可以缩进形成在外壳构件114的壁内的凹进处222内，直到保持块186邻接凹进处230的外侧壁。载体212能够延伸穿过凹进处230，直到保持块186邻接凹进处230的内侧壁，载体212的一部分运动进入形成在通道118和120之间的间壁234内的槽232。
将探测尖端106、108放置在印制电路板上的传输线结构上并且在外壳104上施加向下的压力，通过被外壳104内的通道118、120的后端壁156、158压缩的第一压缩弹簧150，在探测尖端106、108上施加向下的力。同时，探测尖端106、108开始缩进外壳104内。在外壳104上的持续的向下压力导致探测尖端106、108继续缩进外壳内，并且导致第一和第二压力传感器180、190的第二导电触点184、194的弹簧针164、166、168接合第一和第二压力传感器180、190的第一导电触点182、184。第一和第二压力传感器180、190的触点的形成传递触发信号到控制模块，该控制模块触发继电器以将探测尖端106、108连接到TDR采样模块。同时，弹簧针164、166、168中的压缩弹簧施加附加的向下的力到探测尖端106、108。与第一和第二同轴探测器组件122和124一起使用第一和第二压缩元件146、148、160、162允许组件彼此独立地运动。
参考图5，图5为差动TDR测量探测器100的前端的特写透视图，示出了接地夹系统92。探测尖端106、108位于与差动TDR测量探测器100的前端垂直的共同的平面248内。接地夹系统92具有弹簧丝构件250、形成在差动TDR测量探测器100的端部内的钻孔252、和从差动TDR测量探测器100的端部延伸的突起254。在优选的实施例中，钻孔252和突起形成在第二同轴探测组件124的保持块196内。钻孔252优选地朝向探测尖端108成20度角，但是可以使用其它角度，只要弹簧丝构件一直维持与探测尖端106、108的外部屏蔽导体130接触。有螺纹的钻孔形成在保持块196内，用于接收用于将弹簧丝构件250固定到差动TDR测量探测器100的帽螺钉258。弹簧丝构件250具有形成在其中的不同角度的弯曲部分和平的部分，用于允许弹簧丝构件250在探测尖端106、108之间以任何间距接触探测尖端106、108的外部屏蔽导体130。
参考图6，示出了弹簧丝构件250的侧视和俯视图。弹簧丝构件250优选地由0.014直径的铍铜丝形成。弹簧丝构件250具有侧向的部分260，其在一端过渡为基本垂直的部分262，基本垂直的部分262到侧向的部分260的标称角度为88度。在侧向的部分260的相反端为在与基本垂直的部分262相反的方向延伸的有角度的部分264。有角度的部分264相对于侧向的部分260具有范围从92度到96度的角度，并且优选的角度为96度。在此实施例中，侧向的部分260、基本垂直的部分262和有角度的部分264位于在图中通过图纸限定的共同的平面266内。侧向的部分260的标称长度为0.181英寸。基本垂直的部分262的标称长度为0.104英寸并且有角度的部分264的标称高度为0.147英寸。
突出部分268和变平的部分270从有角度的部分264的端部延伸。突出部分268从平面266以大约45度的标称角度向外延伸。对于直径为0.085英寸的探测尖端106、108，突出部分268的标称内部尺寸为0.010英寸。突出部分268的内部尺寸随着探测尖端106、108的直径变化，较大直径的探测尖端106、108需要较大的突出部分268的内部尺寸。变平的部分270从突出部分268延伸，并且朝向侧向的部分260、基本垂直的部分262和有角度的部分264的共同的平面266成角度。变平的部分270相对于共同的平面266的角度在8到15度的范围内，标称角度为8度。变平的部分270还相对于侧向的部分260具有钝角，其范围为2到4度，标称角度为2度。变平的部分270的厚度在从0.0045到0.0060英寸的范围内，并且总体标称长度为0.260英寸。铍铜丝的变平降低了垂直于平的表面的丝的变平的部分270的弹簧常数。这降低了变平的部分270施加在有角度的部分264和突出部分268的连接点272上的扭转力。在弹簧丝构件250形成为适当的形状以后，其在600加热处理2小时以增加铍铜丝的硬度。
弹簧丝构件250的基本垂直的部分262插入有角度的钻孔252，侧向的部分260与保持块196的表面齐平，并且邻近有角度的部分264的侧向的部分260的端部靠着突起254邻近探测尖端108的内部表面定位。有角度的部分264和突出部分268的连接点272邻接探测尖端108的外部屏蔽导体130。因为通过弹簧丝构件250插入有角度的钻孔252施加到有角度的部分264的20度角，侧向的部分260具有从探测尖端108向外弹出的倾向。突起254限制侧向的部分260向外弹出，以便维持连接点272作用在探测尖端108的外部屏蔽导体130上的强弹簧力，如在图7中通过向量F1表示的。
图7为朝向差动TDR测量探测器100的端部看的探测尖端组件106、108的简化的端视图。探测尖端106可以相对于探测尖端108运动，如通过双箭头虚线表示的。弹簧丝构件250的变平的部分270接合探测尖端106的外部屏蔽导体130。当探测尖端106、108以它们最大的距离彼此分开时，有角度的部分264和突出部分268的连接点272朝向探测尖端106定位在探测尖端108的外部屏蔽导体130上。同时，侧向的部分260和有角度的部分264之间的钝角增加。铍铜丝的弹簧常数企图维持最初的钝角，这在连接点272上产生通过向量F2表示的力F2。在连接点272上所得到的向量力指向探测尖端108的中心信号导体128。
当探测尖端106朝向探测尖端108运动时，弹簧丝构件250的连接点272沿探测尖端108的外部屏蔽导体130的表面运动，如通过虚线的探测尖端106、变平的部分270和突出部分268表示的。由于变平过程，与弹簧丝构件250的圆形部分相比，弹簧丝构件250的变平的部分270具有减小的弹簧常数。因此，通过变平的部分270施加在连接点272上的扭转力减小。这导致连接点272维持与探测尖端108的外部屏蔽导体130强机械接触。没有变平的部分270的减小的弹簧常数，连接点272将从探测尖端108的外部屏蔽导体130拉开。
图8A和8B示出了接地夹系统92的还有的实施例。图8A和8B中，与前面的图中相似的元件相同地标注。图8A和8B中的视图朝向与侧向的部分260平行。在图8A中，修改弹簧丝构件250，使得基本垂直的部分262相对于包含侧向的部分260和有角度的部分264的共同的平面280成角度。基本垂直的部分262到共同的平面280的角度标称为20度。保持块196内的钻孔252从20度的有角度的钻孔改变为垂直于保持块196的表面的垂直的钻孔。替代地，基本垂直的部分262对共同的平面280的角度可以小于20度，并且钻孔252的角度可以小于20度，其中基本垂直的部分262和有角度的钻孔252的总角度为20度。
在图8B中，修改弹簧丝构件250，使得有角度的部分264相对于包含侧向的部分260和基本垂直的部分262的共同的平面282成角度。有角度的部分264对共同的平面282的角度标称为20度。保持块196内的钻孔252从20度的有角度的钻孔改变为垂直于保持块196的表面的垂直的钻孔。
具有接地夹系统12、102的差动测量探测器10和差动TDR测量探测器100为正在用该探测器测量的信号提供虚接地。与以前的差动测量探测器相比，使用接地夹系统12、102获得进入20GHz范围的更大的带宽。
对本领域中的普通技术人员显而易见，可以在不偏离本发明的根本原理的情况下对本发明的上述实施例的细节作出许多改变。因此，本发明的范围应该仅通过接下来的权利要求书确定。
Claims (16)
1.一种差动测量探测器，其包括：
布置在外壳内的第一和第二探测尖端组件，第一和第二探测尖端组件中的每个具有从外壳的一端延伸的探测尖端，每个探测尖端具有探测触点和连接到探测器地的外部屏蔽导体；
连接在第一和第二探测尖端组件的第一和第二探测尖端的外部屏蔽导体之间，邻近第一和第二探测尖端的探测触点的接地夹。
2.根据权利要求1所述的差动测量探测器，其中，第一和第二探测尖端组件中的每个至少还包括布置在外壳内的第一可压缩的元件，用于允许第一和第二探测尖端组件独立地轴向运动。
3.根据权利要求1所述的差动测量探测器，至少还包括连接到第一和第二探测尖端组件中的一个的第一调节机构，用于改变第一和第二探测尖端组件的探测尖端之间的距离。
4.一种差动测量探测器，其具有从差动测量探测器的一端延伸并且位于共同的垂直平面内的第一和第二测量探测尖端，第一和第二测量探测尖端相对于彼此轴向地和侧向地运动，在该差动测量探测器中，用于将第一和第二测量探测尖端的屏蔽导体电连接在一起的接地夹系统包括：
圆形弹簧丝，其具有在一端过渡为基本垂直的部分并且在另一端过渡为有角度的部分的侧向的部分，有角度的部分在与基本垂直的部分相反的方向延伸并且对侧向的部分成角度，圆形弹簧丝的侧向的部分、垂直的部分、和有角度的部分在共同的平面内，和从有角度的部分的端部向上延伸的突出部分，突出部分对共同的平面具有锐角，和从突出部分的端部延伸的变平的丝部分，变平的部分朝向共同的平面延伸并且相对于圆形弹簧丝的侧向的部分具有钝角并且相对于共同的平面具有锐角；
形成在差动测量探测器的端部内的有角度的钻孔，该钻孔接收圆形弹簧丝的基本垂直的部分，钻孔的角度朝向第一和第二测量探测尖端中的一个延伸；及
从差动测量探测器的端部向上延伸的具有侧表面的突起，该突起邻近测量探测尖端中的一个，邻近圆形弹簧丝的有角度的部分的圆形弹簧丝的侧向的部分的端部邻接面向测量探测尖端的突起的表面，使得圆形弹簧丝的有角度的部分和突出部分的连接点接合第一和第二测量探测尖端的屏蔽导体中的一个，并且圆形弹簧丝的变平的部分接合第一和第二测量探测尖端中的另一个的屏蔽导体。
5.根据权利要求4所述的接地夹系统，其中，圆形弹簧丝的侧向的部分和基本垂直的部分之间的过渡还包括88度角。
6.根据权利要求4所述的接地夹系统，其中，圆形弹簧丝的侧向的部分和有角度的部分之间的钝角还包括在92度和96度的范围内的角度。
7.根据权利要求4所述的接地夹系统，其中，圆形弹簧丝的突出部分和圆形弹簧丝的侧向的部分、垂直的部分和有角度的部分的平面之间的角度具有35到65度的范围。
8.根据权利要求4所述的接地夹系统，其中，圆形弹簧丝的突出部分的内部长度为0.010英寸。
9.根据权利要求4所述的接地夹系统，其中，圆形弹簧丝的变平的部分的厚度在0.004英寸到0.007英寸的范围内。
10.根据权利要求4所述的接地夹系统，其中，圆形弹簧丝的变平的部分到圆形弹簧丝的侧向的部分的钝角在92度到95度的范围内。
11.根据权利要求4所述的接地夹系统，其中，圆形弹簧丝的变平的部分相对于圆形弹簧丝的侧向的部分、垂直的部分和有角度的部分的平面的锐角在8到15度的范围内。
12.根据权利要求4所述的接地夹系统，其中，朝向第一和第二测量探测尖端的共同的垂直平面延伸的钻孔的角度为20度。
13.一种差动测量探测器，其具有从差动测量探测器的一端延伸并且位于共同的垂直平面内的第一和第二测量探测尖端，第一和第二测量探测尖端相对于彼此轴向地和侧向地运动，在该差动测量探测器中，用于将第一和第二测量探测尖端的屏蔽导体电连接在一起的接地夹系统包括：
圆形弹簧丝，其具有在一端过渡为基本垂直的部分并且在另一端过渡为有角度的部分的侧向的部分，有角度的部分以与基本垂直的部分相反的方向延伸并且对侧向的部分成角度，侧向的部分和有角度的部分在共同的平面内，并且基本垂直的部分相对于共同的平面具有锐角，和从有角度的部分的端部向上延伸的突出部分，突出部分对共同的平面具有锐角，和从突出部分的端部延伸的变平的丝部分，变平的部分朝向共同的平面延伸并且相对于圆形弹簧丝的侧向的部分具有钝角，并且相对于侧向的部分的平面具有锐角；
形成在差动测量探测器的端部内的钻孔，该钻孔平行于第一和第二测量探测尖端的共同的垂直平面，接收圆形弹簧丝的基本垂直的部分；及
从差动测量探测器的端部向上延伸的具有侧表面的突起，该突起邻近测量探测尖端中的一个，邻近圆形弹簧丝的有角度的部分的圆形弹簧丝的侧向的部分的端部邻接面向测量探测尖端的突起的表面，使得圆形弹簧丝的有角度的部分和突出部分的连接点接合第一和第二测量探测尖端的屏蔽导体中的一个，并且圆形弹簧丝的变平的部分接合第一和第二测量探测尖端中的另一个的屏蔽导体。
14.根据权利要求13所述的接地夹系统，其中，圆形弹簧丝的基本垂直的部分对共同的平面的锐角为20度。
15.一种差动测量探测器，其具有从差动测量探测器的一端延伸并且位于共同的垂直平面内的第一和第二测量探测尖端，第一和第二测量探测尖端相对于彼此轴向地和侧向地运动，在该差动测量探测器中，用于将第一和第二测量探测尖端的屏蔽导体电连接在一起的接地夹系统包括：
圆形弹簧丝，其具有在一端过渡为基本垂直的部分并且在另一端过渡为有角度的部分的侧向的部分，有角度的部分以与基本垂直的部分相反的方向延伸并且对侧向的部分成角度，侧向的部分和基本垂直的部分在共同的平面内，并且有角度的部分相对于共同的平面具有锐角，和从有角度的部分的端部向上延伸的突出部分，突出部分对共同的平面具有锐角，和从突出部分的端部延伸的变平的丝部分，变平的部分朝向共同的平面延伸并且相对于圆形弹簧丝的侧向的部分具有钝角，并且相对于侧向的部分的平面具有锐角；
形成在差动测量探测器的端部内的钻孔，该钻孔平行于第一和第二测量探测尖端的共同的垂直平面，接收圆形弹簧丝的基本垂直的部分；及
从差动测量探测器的端部向上延伸的具有侧表面的突起，该突起邻近测量探测尖端中的一个，邻近圆形弹簧丝的有角度的部分的圆形弹簧丝的侧向的部分的端部邻接面向测量探测尖端的突起的表面，使得圆形弹簧丝的有角度的部分和突出部分的连接点接合第一和第二测量探测尖端的屏蔽导体中的一个，并且圆形弹簧丝的变平的部分接合第一和第二测量探测尖端中的另一个的屏蔽导体。
16.根据权利要求15所述的接地夹系统，其中，圆形弹簧丝的基本垂直的部分对共同的平面的锐角为20度。
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