CN212410706U - 应用于5g元件的谐振腔 - Google Patents
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Abstract
一种应用于5G元件的谐振腔，属于谐振腔测试技术领域。方案如下：包括：夹具柱塞、中心导体、衰减器、精密电阻、连接矢网一端口、连接矢网二端口、谐振腔主体，所述夹具柱塞可活动地安装在所述谐振腔主体一端，所述中心导体内置于所述谐振腔主体，所述夹具柱塞与中心导体相对设置；所述衰减器安装在所述谐振腔主体的另一端，所述连接矢网一端口和连接矢网二端口与所述谐振腔主体连接，所述精密电阻与所述连接矢网一端口连接。有益效果：本实用新型通过衰减器的设置，防止电磁波泄露，有效减少了测试误差，提高了测试的稳定性；通过衰减器与所述谐振腔主体之间设置密封圈，能更加有效防止电磁波泄露，保证测试结果的稳定性和准确性。
Description
技术领域
本实用新型属于谐振腔测试技术领域，尤其涉及一种应用于5G频段元件的谐振腔。
背景技术
第五代移动通信技术是最新一代蜂窝移动通信技术，也是继4GLTE-A、WiMax、3GUMTS、LTE和2GGSM系统之后的延伸。5G的性能目标是高数据速率、减少延迟、节省能源、降低成本、提高系统容量和大规模设备连接。
5G频段大致分为两段：1、低频段的Sub6G FR1：450MHz-6000 MHz；2、高频段的毫米波FR2：24250MHz-52600 MHz。中国移动：2515MHz-2675MHz、4800MHz-4900MHz，两段共260M，中国电信：3400MHz-3500MHz，共100M，中国联通：3500MHz-3600MHz，共100M。
市场上可购买的用于测试ESR等效串联电阻的仪器通常为阻抗分析仪，这种设备对于测量Q值不高的一般电容产品没有问题，而当测试高Q电容时，由于本身设备精度的问题，很难准确测出高Q值或者容抗较大的产品的ESR很多时候会测出负值，或者测试结果混乱。谐振腔本身在高频拥有非常高的Q值，能够在高频下准确测量高Q电容的ESR值，Q值，电容值。但现有的Boonton34A谐振腔由于设计尺寸和结构的原因，测试范围从100MHz到2GHz，不能满足5G应用频段的元器件测试；34A谐振腔厂家提供的测试方式是通过毫伏表，射频源等方式来计算单一频率点下电容的ESR值，Q值，容值，该方式设备落后，精度差，测试耗时很长，已经远远不能满足工厂测试需要；现有技术中的谐振腔采用的是金属壳体进行密封，这样的设计容易造成电磁波的泄露，测试过程产生误差，影响测试的稳定性。
实用新型内容
为了解决上述现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种应用于5G频段的谐振腔，该谐振腔通过能有效防止电磁波泄露，有效减少了测试误差，提高了测试的稳定性和准确性。
技术方案如下：
一种应用于5G元件的谐振腔，其特征在于，包括：夹具柱塞、中心导体、衰减器、精密电阻、连接矢网一端口、连接矢网二端口、谐振腔主体，所述夹具柱塞可活动地安装在所述谐振腔主体一端，所述中心导体内置于所述谐振腔主体，所述夹具柱塞与中心导体相对设置；所述衰减器安装在所述谐振腔主体的另一端，所述连接矢网一端口和连接矢网二端口与所述谐振腔主体连接，所述精密电阻与所述连接矢网一端口连接。
进一步的，还包括密封圈，所述衰减器与所述谐振腔主体的连接处设置所述密封圈。
进一步的，所述中心导体包括内导体和外导体，所收内导体和外导体均为圆柱结构，所述内导体直径小于所述外导体直径。
进一步的，所述内导体与外导体为一体成型。
本实用新型的有益效果是：
本实用新型所述的5G频段谐振腔通过衰减器的设置，防止电磁波泄露，有效减少了测试误差，提高了测试的稳定性；通过衰减器与所述谐振腔主体之间设置密封圈，能更加有效防止电磁波泄露，保证测试结果的稳定性和准确性。
附图说明
图1为本实用新型5G应用频段测试谐振腔结构图；
图2为本实用新型测试程序流程图；
图3为本实用新型应用于5G元件的谐振腔开路和短路时Q值曲线图；
图中附图标记如下：
1-夹具柱塞、2-被测电容、3-中心导体、4-衰减器、5-精密电阻、6-连接矢网一端口、7-连接矢网二端口、8-谐振腔主体。
具体实施方式
下面结合附图1-3对5G应用谐振腔自动测试方法做进一步说明。
实施例1
谐振腔设计：
一种应用于5G元件的谐振腔，其特征在于，包括：夹具柱塞1、中心导体3、衰减器4、精密电阻5、连接矢网一端口6、连接矢网二端口7、谐振腔主体8，所述夹具柱塞1可活动地安装在所述谐振腔主体8一端，所述中心导体3内置于所述谐振腔主体8，所述夹具柱塞1与中心导体3相对设置；所述衰减器4安装在所述谐振腔主体8的另一端，所述连接矢网一端口6和连接矢网二端口7与所述谐振腔主体8连接，所述精密电阻5与所述连接矢网一端口6连接。
进一步的，还包括密封圈，所述衰减器4与所述谐振腔主体8的连接处设置所述密封圈。
进一步的，所述中心导体3包括内导体和外导体，所收内导体和外导体均为圆柱结构，所述内导体直径小于所述外导体直径。
进一步的，所述内导体与外导体为一体成型。
所述衰减器4与所述谐振腔主体8通过螺纹就进行连接，所述夹具柱塞1也通过螺纹进行连接，通过旋转调整与所述中心导体3的距离，二者之间用于放置被测电容2，通过夹具柱塞1进行夹紧固定。
谐振腔测试频段范围主要由腔体内导体尺寸决定，谐振腔需要测试到3.5GHz频段，需要1/4波长谐振频率需要落在0.42GHz频段，这样在第八个谐振点即15/4波长谐振频率在3.5GHz左右，可以覆盖5G应用3.5GHz频段测试要求。根据
C＝λ/T＝λ·f
其中C为光速，λ为波长，T为周期，f为频率。
可得，当1/4波长谐振频率为0.42GHz时，计算可得λ＝19.1cm，谐振腔内导体尺寸为波长时，可以实现在1/4波长谐振也就是第一谐振点谐振频率为0.42GHz，到第八谐振点，测试频率能到3.5GHz，满足5G频段要求。
谐振腔自身有自己的谐振频率，在腔体内夹上电容之后，改变了腔体本身的谐振频率，根据测试的数据通过公式可以得出电容的ESR。
衰减器4用于防止高频下开路端电磁波的泄露，谐振腔一端是短路端，即固定电容这一端，另一端是开路端。
谐振腔的内外导体具体的尺寸要根据具体的测试元件的容值和尺寸进行调试和设计。
实施例2
一种谐振腔自动测试方法，步骤如下：
S1、程序初始化，输入测试参数；
S2、输入谐振腔的校准参数；
S3、依次寻找第一至第八谐振点的频率，降低扫描时间，减小扫描范围，重新扫描，分别读取各谐振点的频率和Q值；
S4、计算分别计算每个谐振点的ESR值、Corrected ESR值、Cp值和Q值。
进一步的，ESR值的计算方法如下：
其中：QM为测试频率下的Q值，Z0＝75.75Ω，
进一步的，Corrected ESR值的计算方法如下：
进一步的，C值的计算方法如下：
C＝-1/[2πf1Z0 cot(β1l)]
β1l＝(f1/f0)90°
其中：β1表示被测电容相位，l表示电容长度，f1表示实际测试谐振频率。
进一步的，Q值的计算方法如下：
Q＝1/2πf1C×ESRCORR
其中：f1表示实际测试谐振频率。
实施例3
本申请开发出一款谐振腔适用的自动测试系统。
产品功能及主要技术指标
该软件可用于测试高Q电容在高频下的ESR值，Q值和电容值，技术指标如下：
测试频率范围：
5G谐振腔的测试频率约为100～3500MHz。
a)最低测试频率：谐振腔的电长度约为17.8cm总长为19.1cm，谐振腔的λ/4下的谐振频率计算公式
Vp＝3×108m/s，λ＝4×0.178＝0.714m，得出f＝420MHz；
测试容值范围：
5G谐振腔说明书给定的测试容值范围为：1pF～1000pF,实际测试容值范围最小为0.1pF，无上限。但是小于1pF时，由于容抗较大，测量结果一致性很差。
产品设计方案
谐振腔放置方式:
谐振腔采用垂直方式，当被测产品尺寸较小尤其是0402，0603尺寸，很难在放置时保证被测物完全平行于中心导体，从而会导致被测物掉到谐振腔里。如果想取出被测物，则需要移动甚至拆掉谐振腔，而这样会影响谐振腔测试的一致性。将谐振腔立起后则不会产生这种情况，当被测料未被夹好时，会自然掉到谐振腔的短路端下方，容易取出。
计算方法
ESR值计算方法:
其中：ESR表示等效串联电阻，M表示测试电抗，QM表示测试频率下的Q值，Q1'表示在频率f1下的Q值，Rf表示在频率f下谐振腔的损耗，Z0表示特征阻抗，Z0＝75.75Ω，fM表示测试频率，f0'表示短路的频率值，
表示接触电阻，f0表示谐振腔自身理想条件下的谐振频率，x'表示中间变量；
中间变量计算方法:
其中：Qoc2为第二开路谐振频率下的Q值，Qoc1为第一开路谐振频率下的Q值，foc1表示第一开路谐振频率，foc2表示第二开路谐振频率，Q0′表示加载铜块后谐振频率下的Q值；
修正Corrected ESR(串联等效电阻)计算方法:
其中：ESRCORR表示修正的等效串联电阻，RT表示未修正的等效串联电阻，CF表示调节电容容值，C表示测试电容容值，ε0表示介电常数，r表示中心导体半径，d表示测试夹具长度，b表示被测电容半径，AUUT表示被测电容横截面积；
电容值C和质量因数Q值计算方法:
容值：C＝-1/[2πf1Z0 cot(β1l)]
β1l＝(f1/f0)90°
Q值：Q＝1/2πf1C×ESRCORR
其中：f1表示实际测试谐振频率，β1表示被测电容相位，l表示电容长度。
测试程序流程图如图2所示。
关键工艺问题和解决方案
线缆晃动对测试结果影响：
为了尽量增强测量结果的一致性和重复性，将谐振腔竖直放置，当被测物装夹不当时可以方便取出，不用移动腔体或重新连接高频线缆。
不同测试人员和不同测试时间对测试结果的影响：
不同测试人员由于力量大小不同会引起测试结果偏差较大，力量越大ESR值一般测得值会越小，而且力量过大会对谐振腔本身造成永久性损坏。同一人员在不同时间也很难保证力量相差不大。因此选用一种定扭矩的扭矩扳手能有效提高测量的一致性和重复性。
新产品鉴定验收标准以及试验方案：
用改测试系统测出的结果与Modelithics的结果相近既视为验收合格。
设计开发中相关新技术、新材料、新工艺的采用：
本次项目使用编程软件Labview与ENA通信方式进行采样计算。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型披露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种应用于5G元件的谐振腔，其特征在于，包括：夹具柱塞(1)、中心导体(3)、衰减器(4)、精密电阻(5)、连接矢网一端口(6)、连接矢网二端口(7)、谐振腔主体(8)，所述夹具柱塞(1)可活动地安装在所述谐振腔主体(8)一端，所述中心导体(3)内置于所述谐振腔主体(8)，所述夹具柱塞(1)与中心导体(3)相对设置；所述衰减器(4)安装在所述谐振腔主体(8)的另一端，所述连接矢网一端口(6)和连接矢网二端口(7)与所述谐振腔主体(8)连接，所述精密电阻(5)与所述连接矢网一端口(6)连接。
2.如权利要求1所述的应用于5G元件的谐振腔，其特征在于，还包括密封圈，所述衰减器(4)与所述谐振腔主体(8)的连接处设置所述密封圈。
3.如权利要求1所述的应用于5G元件的谐振腔，其特征在于，所述中心导体(3)包括内导体和外导体，所收内导体和外导体均为圆柱结构，所述内导体直径小于所述外导体直径。
4.如权利要求3所述的应用于5G元件的谐振腔，其特征在于，所述内导体与外导体为一体成型。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202021516052.1U CN212410706U (zh) | 2020-07-28 | 2020-07-28 | 应用于5g元件的谐振腔 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202021516052.1U CN212410706U (zh) | 2020-07-28 | 2020-07-28 | 应用于5g元件的谐振腔 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN212410706U true CN212410706U (zh) | 2021-01-26 |
Family
ID=74371894
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| CN202021516052.1U Active CN212410706U (zh) | 2020-07-28 | 2020-07-28 | 应用于5g元件的谐振腔 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN212410706U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113063989A (zh) * | 2021-03-22 | 2021-07-02 | 西安交通大学 | 片状微波介质材料的多频点介电性能高速测试系统及方法 |
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2020
- 2020-07-28 CN CN202021516052.1U patent/CN212410706U/zh active Active
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN113063989A (zh) * | 2021-03-22 | 2021-07-02 | 西安交通大学 | 片状微波介质材料的多频点介电性能高速测试系统及方法 |
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Legal Events
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| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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