DD153439A1

DD153439A1 - ARRANGEMENT FOR MEASURING IMPEDANCES ON HIGHEST FREQUENCY FLOOR STRUCTURES

Info

Publication number: DD153439A1
Application number: DD22442180A
Authority: DD
Inventors: Wolfram Senf
Original assignee: Wolfram Senf
Priority date: 1980-10-09
Filing date: 1980-10-09
Publication date: 1982-01-06

Abstract

Die Erfindung hat zum Ziel Impedanzen und Reflexionsfaktoren von auf Substratplatten aufgebrachten Netzwerken zu messen, ohne dass die Substratplatten zerstoert werden. Eingriffe in das Netzwerk sollen ebenfalls unterbleiben. Dabei besteht die Aufgabe, die Verwendung einer starren mit einem Dielektrikum gefuellten Koaxialleitung zu gewaehrleisten, mit der jede beliebige Messstelle des Netzwerkes erreicht werden kann. Erfindungsgemaess wird diese Aufgabe dadurch geloest, dass der Innenleiter der starren Koaxialleitung auf der dem Messobjekt zugekehrten Seite mit einer Laenge, die klein gegenueber der Wellenlaenge ist, aus dem Dielektrikum herausragt und seitlich derart abgewinkelt ist, dass er ueber die Kante des Aussenleiter der starren Koaxialleitung hinausragt, waehrend der Aussenleiter eine Massepotential fuehrende Flaeche beruehrt.The object of the invention is to measure impedances and reflection factors of networks applied to substrate plates without destroying the substrate plates. Interference with the network should also be avoided. The object is to ensure the use of a rigid coaxial cable filled with a dielectric, with which any desired measuring point of the network can be reached. According to the invention, this object is achieved in that the inner conductor of the rigid coaxial line on the side facing the measurement object with a length which is small compared to the wavelength protrudes from the dielectric and laterally bent such that it over the edge of the outer conductor of the rigid coaxial line protrudes, while the outer conductor touches a ground potential leading surface.

Description

224421 -224421 -

,Berlin, den 2.9.1980 Ze/Ks 29170/359, Berlin, September 2, 1980 Ze / Ks 29170/359

Anmelder Dipl.-Ing. Wolfram SenfApplicant Dipl.-Ing. Wolfram mustard

Anordnung zur Messung von Impedanzen an HöchstfrequenzflachstrukturenArrangement for measuring impedances on ultrahigh frequency flat structures

Anwendungsgebietfield of use

Die Erfindung "betrifft eine Anordnung zur Messung von Impedanzen oder Reflexionsfaktoren an Höchstfrequenzflachstrukturen beziehungsweise an Streifenleitungsnetzwerken, bei denen aktive Bauelemente, wie Transistoren, noch nicht einbezogen sindThe invention relates to an arrangement for measuring impedances or reflection factors on ultrahigh frequency flat structures or on stripline networks in which active components, such as transistors, are not yet included

Derartige Netzwerke sind als "Microstrip"-Schaltungen aufgebaut und bestehen aus LeitungszUgen und aus ohmsehen, induktiven oder kapazitiven Widerständen, die auf Substratplatten zum Beispiel aus Keramik oder Epoxydharz-Glasfasergewebe aufgebracht sind.Such networks are constructed as "microstrip" circuits and consist of LeitungszUgen and from ohmsehen, inductive or capacitive resistors, which are applied to substrate plates, for example made of ceramic or epoxy resin fiberglass fabric.

Charakteristik bekannter technischer LösungenCharacteristic of known technical solutions

Bei bekannten Verfahren zur Impedanzmessung wird die Messung von der Kante der Substratplatte aus vorgenommen, vgl. Uachrichtentechnik-Elektronik 24 (1974) 2, S. 56 bis 59In known methods for impedance measurement, the measurement is made from the edge of the substrate plate, cf. Telecommunications Electronics 24 (1974) 2, pp 56 to 59

Zu diesem Zweck wird zum Beispiel die Substratplatte so zer- For this purpose, for example, the substrate plate is so decomposed.

t,rennt, daß der Meßpunkt oder die Meßstelle an der Trennstelle liegt. Von Nachteil ist, daß die Substratplatte zerstört werden muß. Nach der Messung beziehungsweise nach einem eventuellen Abgleich muß eine neue Substratplatte hergestellt werden.t, runs that the measuring point or the measuring point is at the separation point. The disadvantage is that the substrate plate must be destroyed. After the measurement or after a possible adjustment, a new substrate plate must be produced.

Für die Messung des auf der Substratteilplatte befindlichen Netzwerkabschnittes ist außerdem eine besondere Vorrichtung erforderlich, in die die Substratteilplatte eingesetzt wird. Dieses Verfahren ist umständlich und zeitraubend und bringt einen erheblichen Materialverschleiß mit sich. Zur Vermeidung dieser Nachteile ist bereits vorgeschlagen worden, von bestimmten Meßpunkten aus zum Rande der Substratplatte hinführende Meß-Streifenleitungen auf die Substratplatte mit aufzubringen.For the measurement of the network section located on the substrate sub-plate, a special device is also required in which the substrate sub-plate is inserted. This process is cumbersome and time consuming and involves considerable material wear. To avoid these disadvantages, it has already been proposed, from certain measuring points to the edge of the substrate plate hinführführ measuring strip lines applied to the substrate plate.

Hierbei tritt der Nachteil zutage, daß für die Messung die Meß-Streifenleitung mit dem zu messenden Netzwerkabschnitt kontaktiert und hinterher wieder davon getrennt werden muß. Es ist auch nicht immer möglich, die Meß-Streifenleitungen an bestimmte Punkte heranzuführen. Außerdem wird der Platzbedarf für die gesamte Schaltung unnötig vergrößert.In this case, the disadvantage arises that for the measurement, the measuring strip line must be contacted with the network section to be measured and subsequently separated again from it. It is also not always possible to bring the measuring strip lines to certain points. In addition, the space required for the entire circuit is unnecessarily increased.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist es mittels eines Netzwerkanalysator Impedanzmessungen an vorgefertigten Streifenleitungsnetzwerken ohne Zerstörung der Substratplatte oder ohne Singriff in das Netzwerk und an solchen Stellen vornehmen zu können, an denen später zur Vervollständigung der Schaltung aktive Bauelemente eingesetzt werden sollen.The aim of the invention is to be able to carry out impedance measurements on prefabricated stripline networks without destroying the substrate plate or without squeezing into the network and at such locations by means of a network analyzer, at which later active components are to be used to complete the circuit.

Wesen der ErfindungEssence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Verwendung einer mit einem Dielektrikum gefüllten, starren Koaxialleitung, deren Ausgangsseite als 50.Λ.- Anschlußstecker ausgebildet ist, eine Meßanordnung zu schaffen, die es gestattet,The invention is based on the object, using a filled with a dielectric, rigid coaxial line whose output side is designed as a 50.Λ.- connector, to provide a measuring device that allows

3 - 2 2 44213 - 2 2 4421

an beliebige Meßstellen eines Streifenleitungsnetzwerkes in einfacher V/eise meßtechnisch heranzukommen. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Innenleiter der starren Koaxialleitung auf der dem Meßobjekt zugekehrten Seite mit einer Länge, die klein gegenüber der Wellenlänge ist, aus dem Dielektrikum herausragt und seitlich derart abgewinkelt ist, daß er über die Kante des Außenleiters der starren Koaxialleitung hinausragt und federnd auf dem Meßobjekt aufliegt, und daß die Kante des Außenleiters der starren Koaxialleitung auf einer Metallfläche liegt, die Massepotential führt.to get to any measuring points of a stripline network in a simple way by measurement. According to the invention, this object is achieved in that the inner conductor of the rigid coaxial line on the side facing the DUT with a length which is small compared to the wavelength, protruding from the dielectric and laterally bent such that it over the edge of the outer conductor of the rigid coaxial line protrudes and resiliently rests on the test object, and that the edge of the outer conductor of the rigid coaxial line is located on a metal surface, the ground potential leads.

Der Mantel des Außenleiters kann auch als 50Λ- Parallel-Plattensystem ausgebildet sein.The jacket of the outer conductor can also be designed as a 50Λ parallel plate system.

Zur Einstellung der Meßebene am netzwerkanalysator ist der Außenleiter auf der dem Meßobjekt zugewandten Seite als Gewindebuchse ausgebildet, auf die nach Entfernen des abgewinkelten Endes des Innenleiters eine Kurzschlußkappe aufschraubbar ist. Zum Heranführen der starren Koaxialleitung, im weiteren als Meßsonde bezeichnet, an die jeweilige Meßstelle, ist die Meßsonde in einem an einer Aufnahme für das Meßobjekt verschiebbaren Plansch befestigt.To set the measurement level on the network analyzer, the outer conductor is formed on the side facing the object to be measured as a threaded bushing on which after removing the angled end of the inner conductor, a short cap is screwed. To bring the rigid coaxial line, referred to below as a probe, to the respective measuring point, the probe is mounted in a movable on a receptacle for the test object planter.

Ausführungsbeispielembodiment

Anhand von in der Zeichnung wiedergegebenen Ausführungsbeispielen wird die Erfindung näher erläutert. Hierin zeigen:On the basis of reproduced in the drawing embodiments, the invention will be explained in more detail. Herein show:

Pig. 1: eine Meßanordnung, teilweise im Schnitt undPig. 1: a measuring arrangement, partly in section and

Pig. 2: eine besondere Ausbildung des Außenleiters für die Massepotentialzuführung über eine Bohrung in der Substratplatte.Pig. 2: a special embodiment of the outer conductor for the ground potential supply via a hole in the substrate plate.

Die Pig. 1 zeigt im Prinzip eine Meßanordnung zur Impedanzbeziehungsweise Reflexionsfaktormessung. Als Meßgerät dient ein Netzwerkanalysator. Die Meßanordnung besteht im wesentlichen aus einer starren Koaxialleitung, mit einem Außenleiter 2 und einem Innenleiter 3, der in ein nicht dargestell-The pig. 1 shows, in principle, a measuring arrangement for the impedance or reflection factor measurement. The meter is a network analyzer. The measuring arrangement consists essentially of a rigid coaxial line, with an outer conductor 2 and an inner conductor 3, which in a not dargestell-

tes Dielektrikum, zum Beispiel Polytetrafluoräthyl-en, gebettet ist. Den Ausgang der starren Koaxialleitung beziehungsweise der Meßsonde bildet ein 50-Π» - Anschlußstecker 1. Die Meßsonde ist mit ihrem Außenleiter 2 in eine Bohrung eines Flansches 4 eingesetzt. Ein Schlitz 10 nebst Schraube 11 sorgt für einen festen Sitz. Der Plansch 4 ist mittels Schrauben am Rande einer kastenförmigen Aufnahme 5 befestigt und in langlöchern verschiebbar beziehungsweise verdrehbar. Weitere Gewindelöcher im Gehäuse 5 machen ein Versetzen des FlanschesDes dielectric, for example Polytetrafluoräthyl-en, is embedded. The output of the rigid coaxial line or the probe forms a 50-Π »- connector 1. The probe is inserted with its outer conductor 2 in a bore of a flange 4. A slot 10 in addition to screw 11 ensures a tight fit. The paddle 4 is fixed by means of screws on the edge of a box-shaped receptacle 5 and displaceable in long holes or rotated. More threaded holes in the housing 5 make a displacement of the flange

4 möglich. Eine Substratplatte 6 mit einem Streifenleitungsnetzwerk 9 ist in die Aufnahme 5 eingesetzt.4 possible. A substrate plate 6 with a stripline network 9 is inserted into the receptacle 5.

Der Innenleiter 3 liegt federnd auf einer Kontaktstelle 12 auf, die zu einem Transistoranschluß gehört, während der Rand des Außenleiters 2 auf einer Fläche 8 mit Massepotential aufliegt. Da Flächen mit Massepotential sowieso bei solchen Netzwerken vorhanden sein müssen, ist jede gewünschte Meßstelle mit dieser Anordnung erreichbar. Sollte die Berührung des Außenleiters 2 mit der Fläche 8 an nur einer Stelle unerwünscht sein, so kann der Außenleiter 2 in der Bohrung des Flansches, die dementsprechend als Langloch ausgebildet sein muß, schwenkbar ausgeführt sein, so daß immer eine Zweipunktkontaktgabe gewährleistet ist.The inner conductor 3 is resiliently on a contact point 12, which belongs to a transistor connection, while the edge of the outer conductor 2 rests on a surface 8 with ground potential. Since areas with ground potential anyway must be present in such networks, any desired measuring point can be reached with this arrangement. If the contact of the outer conductor 2 with the surface 8 is undesirable in only one place, then the outer conductor 2 in the bore of the flange, which must be accordingly designed as a slot, be designed to be pivotable, so that always a Zweipunktkontaktgabe is guaranteed.

Eine am Rand 7 des Außenleiters 2 vorgesehene Ausnehmung 13 gestattet ein federndes Durchbiegen des Innenleiters 3 ohne daß der Innenleiter 3 den Außenleiter 2 berührt. Die Fig. 2 zeigt eine Möglichkeit zur Herstellung des Massekontaktes, bei der das entsprechend ausgebildete Ende des Außenleiters 2 durch eine nicht dargestellte Bohrung in der Substratplatte 6 ragt und auf der Grundplatte 14 der AufnahmeA provided on the edge 7 of the outer conductor 2 recess 13 allows a resilient bending of the inner conductor 3 without the inner conductor 3 contacts the outer conductor 2. Fig. 2 shows a possibility for producing the ground contact, wherein the correspondingly shaped end of the outer conductor 2 protrudes through a bore, not shown, in the substrate plate 6 and on the base plate 14 of the recording

5 aufliegt.5 rests.

Mit der Erfindung gelingt es in einfacher Weise, insbesondere für aktive Netzwerke, Quell- und lastimpedanzen von Transistoren zu ermitteln. Dabei dienen die Emitteranschlußflächen als Massepotential führende Flächen. Im Falle der Fig.2 führt die Unterseite der Substratplatte Massepotential. Vor einer Messung mit dem Netzwerkanalysator wird die Anord-With the invention, it is possible to determine in a simple manner, in particular for active networks, source and load impedances of transistors. The emitter pads serve as ground potential leading surfaces. In the case of Figure 2, the bottom of the substrate plate ground potential. Before a measurement with the network analyzer, the arrangement

-,5- 224421-, 5- 224421

nung geeicht beziehungsweise die sogenannte Heßebene, zum Beispiel der Rand des Außehleiters 2, am Netzwerkanalysator eingestellt. Der Bezugs-Wellenwiderstand der Zuleitung bis zur Meßebene beträgt dabei 50Λ.Appropriately calibrated or the so-called Heßebene, for example, the edge of the outer ladder 2, set the network analyzer. The reference characteristic impedance of the supply line up to the measuring level is 50Λ.

PUr die Eichung wird das herausragende abgewinkelte Ende des Innenleiters 3» das steckbar ist, entfernt und der Außenleiter 2 mit einer nicht dargestellten aufschraubbaren Xurzschlußkappe verschlossen und der Eichvorgang durchgeführt. Da das abgewinkelte Ende des Innenleiters 3 nicht vom Dielektrikum umgeben ist und der Kontakt mit dem Massepotential nicht ideal ist, stellt dies für hohe Prequenzen, zum Beispiel bis 2 GHz, eine Störung dar. Infolge der die Erfindung einschließenden länge des abgewinkelten Endes des Innenleiters 3, die gegenüber der Wellenlänge des in Betracht kommenden Frequenzbereiches klein ist, ergibt sich eine konzentrierte, praktisch verlustfreie Induktivität, die zum Meßobjekt in Serie geschaltet ist und sich rechnerisch eliminieren läßt. Zur Ermittlung der Größe der Störinduktivität wird nach der Eichung die Kurζschlußkappe abgeschraubt, das abgewinkelte Ende des Innenleiters 3 wieder eingesteckt und das abgewinkelte Ende gemeinsam mit der Kante 7 des Außenleiters 2 senkrecht gegen eine ebene metallische Pläche, zum Beispiel gegen die Grundplatte 14 gedrückt, und die Größe der Störinduktivität am Netzwerkanalysator abgelesen. Soll die Eliminierung der Störung durch Rechnung unterbleiben, so kann das dem Meßobjekt zugewandte Ende des Mantels des Außenleiters als 50-Ω--Parallelplattensystem ausgebildet werden, wobei das Dielektrikum bis nahe an das Ende der Platten reicht. Der abgewinkelte Innenleiter tritt dann parallel mittig zwischen den Platten aus dem Dielektrikum aus. Das aus dem Dielektrikum herausragende, verbleibende Ende des Innenleiters kann als Störung praktisch vernachlässigt werden.PUr the calibration, the outstanding angled end of the inner conductor 3 »is the pluggable, removed and the outer conductor 2 closed with a screw-on short sleeve, not shown, and carried out the calibration process. Since the angled end of the inner conductor 3 is not surrounded by the dielectric and the contact with the ground potential is not ideal, this represents a disturbance for high frequencies, for example up to 2 GHz. As a result of the length of the angled end of the inner conductor 3 enclosing the invention , which is small compared to the wavelength of the relevant frequency range, results in a concentrated, practically lossless inductance, which is connected in series to the test object and can be eliminated by calculation. To determine the size of Störinduktivität the Kurζschlußkappe is unscrewed after calibration, the angled end of the inner conductor 3 inserted again and the angled end together with the edge 7 of the outer conductor 2 perpendicular to a flat metallic surfaces, for example, pressed against the base plate 14, and read the size of the Störinduktivität at the network analyzer. If the elimination of the disturbance is to be avoided by calculation, the end of the outer conductor jacket facing the test object can be formed as a 50 Ω parallel plate system, the dielectric reaching close to the end of the plates. The angled inner conductor then exits parallel between the plates of the dielectric. The outstanding from the dielectric, remaining end of the inner conductor can be practically neglected as a disturbance.

Die Anordnung gemäß Erfindung eignet sich auch für vergleichende Messungen, ohne daß Ueßwertkorrekturen notwendig werden.The arrangement according to the invention is also suitable for comparative measurements, without Udsswertkorrekturen be necessary.

Claims

224421

invention claim

1. Arrangement for measuring impedances or reflection factors on ultrahigh-frequency flat structures, consisting of a rigid coaxial line filled with a dielectric whose output side is designed as a 50 Λ plug connector, characterized in that the inner conductor (3) of the rigid coaxial line on the object to be measured ( 9) facing side with a length which is small compared to the wavelength, protrudes from the dielectric and laterally bent such that it extends beyond the edge (7) of the outer conductor (2) and resiliently on the test object (9) lies, and that the edge of the outer conductor (2) of the rigid coaxial line lies on a metal surface (12) which carries ground potential.

2. Arrangement according to item 1, characterized in that the jacket of the outer conductor (2) is designed as a 50-parallel plate system.

3. Arrangement according to item 1, characterized in that the jacket of the outer conductor (2) is designed as a threaded bushing on which after removal of the angled end of the inner conductor (3) for calibration purposes, a short cap is screwed.

For this purpose, see "Drawings