DE19832021C2 - Tastkopf - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Tastkopf, mit dem innerhalb von in planarer Leitungstechnik realisierten Mikrowellenschaltungen Messungen durchführbar sind, wobei er eine auf eine planare Leitung aufsetzbare Kontaktsonde aufweist, welche den Innenleiter zu einem koaxialen Außenleiter darstellt.

Beim Aufbau komplexer Mikrowellenschaltungen ist es erforderlich, an verschiedenen Stellen innerhalb der Schaltung Messungen z. B. von Frequenzen oder von Signalpegeln durchzuführen, um eine Schaltung auf ihre korrekte Funktionsfähigkeit zu überprüfen. Ein solcher Tastkopf sollte möglichst hochohmig sein, damit ein an den Tastkopf angeschlossenes Meßgerät, mit seinem üblicherweise niedrigen Eingangswiderstand (50 Ohm), die Schaltung nicht zu sehr belastet.

Ein einleitend dargelegter koaxialer Tastkopf ist aus der DE 196 41 880 A1 bekannt. Dieser Tastkopf ist so ausgebildet, daß seine Kontaktsonde und sein Außenleiter ausschließlich am Rand des Substrats mit eigens vorgesehenen Anschlußfahnen von planaren Leitern kontaktierbar sind. Die Einsatzmöglichkeiten dieses bekannten Tastkopfs sind daher sehr beschränkt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Tastkopf anzugeben, mit dem innerhalb von Mikrowellenschaltungen, die in planarer Leitungstechnik realisiert sind, an beliebigen Stellen Messungen durchgeführt werden können, ohne daß dazu ein Leitungsweg unterbrochen werden muß. Außerdem sollte der Tastkopf so ausgebildet sein, daß er möglichst geringe Verluste verursacht, so daß die Schaltung in ihrer Funktion möglichst wenig beeinträchtigt wird.

Die genannte Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Kontaktsonde hat eine Länge von ca. λ/4 (λ ist die Betriebswellenlänge der Schaltung) und weist einen höheren Wellenwiderstand auf als die planare Leitung. Dieser hohe Wellenwiderstand bewirkt eine große Impedanztransformation, wodurch der Eingangswiderstand eines an den Tastkopf angeschlossenen Meßgerätes auf einen sehr hohen Widerstand an der Spitze der Kontaktsonde transformiert wird. Dadurch wird eine hohe Belastung der Schaltung durch den Tastkopf vermieden. Für den Meßvorgang wird der koaxiale Außenleiter auf ein die planare Leitung tragendes Substrat aufgesetzt, so daß er mit einer auf der gegenüberliegenden Substratseite befindlichen Masseleitung eine kapazitive Kopplung eingeht. Ein galvanischer Kontakt des Tastkopfes mit der Masseleitung erübrigt sich dadurch, weshalb man ohne eigens vorbereitete, einen galvanischen Kontakt zur Masseleitung ermöglichende Meßpunkte innerhalb der Mikrowellenschaltung auskommt. Mit dem erfindungsgemäßen Tastkopf ist man nicht mehr auf vorgegebene Meßpunkte angewiesen, sondern es kann an beliebigen Stellen innerhalb der Mikrowellenschaltung gemessen werden.

Gemäß einem Unteranspruch weist der Außenleiter des Tastkopfes zwei einander gegenüberliegende Durchbrüche auf, durch die die planare Leitung, wenn der Tastkopf auf das Substrat aufgesetzt ist, hindurch verläuft, ohne mit dem Außenleiter einen Kontakt einzugehen.

Beschreibung eines Ausführungsbeispiels

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird nachfolgend die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Tastkopfes und

Fig. 2 einen Querschnitt A-A durch den Tastkopf und ein darunter liegendes Substrat.

Die Fig. 1 zeigt in perspektivischer Darstellung einen Tastkopf 1, der über eine Streifenleitung 2 auf einem Substrat 3 aufgesetzt ist. Ein Querschnitt A-A durch denselben Tastkopf 1 und das Substrat 3 ist in der Fig. 2 dargestellt.

Der Tastkopf 1 besteht aus einer Kontaktsonde 4, die den Innenleiter zu einem koaxialen Außenleiter 5 bildet. Die Kontaktsonde 4 ist in dem Außenleiter 5 zentrisch mittels einer isolierenden Buchse 6 fixiert. Wenn der Kontaktkopf 1 auf das Substrat 3 aufgesetzt wird, berührt die Kontaktsonde 4 mit ihrem unteren Ende die Leiterbahn 2. Die Kontaktsonde hat eine Länge von ca. λ/4, wobei λ in etwa der Betriebswellenlänge der über die Leiterbahn 2 übertragenen Signale entspricht. Bei einer Betriebswellenlänge von 25 GHz hat die Kontaktsonde 4 einen Durchmesser von 0,2 mm. Damit besitzt die Kontaktsonde einen erheblich höheren Wellenwiderstand als die Streifenleitung 2. Dieser hohe Wellenwiderstand der Kontaktsonde 4 führt zu einer großen Impedanztransformation. Dadurch wird der Eingangswiderstand eines an den Tastkopf 1 über eine nicht dargestellte Koaxialleitung angeschlossenen Meßgerätes von z. B. 50 Ω auf z. B. 1800 Ω am unteren Ende der Kontaktsonde 4 transformiert. Bei Messungen an der Streifenleitung mit einem Wellenwiderstand von 50 Ω werden deshalb nur äußerst geringe Verluste verursacht (ca. 0,1 dB), wodurch die Schaltung in ihrer Funktion nur äußerst geringfügig beeinflußt wird.

Damit der über die Streifenleitung 2 auf das Substrat 3 aufgesetzte Außenleiter 5 die Streifenleitung 2 nicht kontaktiert, sind zwei einander gegenüberliegende Durchbrüche 7 und 8 im Außenleiter 5 vorgesehen, durch die die Streifenleitung 2 hindurch verläuft.

Dadurch, daß der Außenleiter 5 stirnseitig auf dem Substrat 3 aufsteht, entsteht zwischen ihm und einer auf der der Streifenleitung 2 gegenüberliegenden Seite des Substrats 3 befindlichen Masseleitung 9 eine kapazitive Kopplung, die in der Fig. 2 durch strichliert gezeichnete Kapazitäten angedeutet ist. Dieser Massekontakt des Tastkopfes 1 über die kapazitive Kopplung mit der Masseleitung 9 ist ausreichend, da der Blindwiderstand der kapazitiven Kopplung deutlich kleiner ist als die Impedanz an der Spitze der Kontaktsonde 4. Bei einer Betriebsfrequenz von 25 GHz, einem Substrat mit der Dicke 0,381 mm und der relativen Dielektrizitätszahl von 9,8 ergibt sich dadurch ein kapazitiver Blindwiderstand von 18 Ω, der durchaus einen ausreichenden Massekontakt bildet.

Claims (2)

1. Tastkopf, mit dem innerhalb von in planarer Leitungstechnik realisierten Mikrowellenschaltungen Messungen durchführbar sind, wobei er eine auf eine planare Leitung (2) aufsetzbare Kontaktsonde (4) aufweist, welche den Innenleiter zu einem koaxialen Außenleiter (5) darstellt, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktsonde (4) eine Länge von ca. λ/4 hat, wobei λ die Betriebswellenlänge der Schaltung ist, und einen höheren Wellenwiderstand aufweist als die planare Leitung (2) und daß der koaxiale Außenleiter (5) auf ein die planare Leitung (2) tragendes Substrat (3) aufsetzbar ist, so daß er mit einer auf der gegenüberliegenden Substratseite befindlichen Masseleitung (9) eine kapazitive Kopplung eingeht.

2. Tastkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenleiter (5) zwei einander gegenüberliegende Durchbrüche (7, 8) aufweist, durch die die planare Leitung (2), wenn der Tastkopf (1) auf das Substrat (3) aufgesetzt ist, hindurch verläuft, ohne mit dem Außenleiter (5) einen Kontakt einzugehen.