JP6909672B2

JP6909672B2 - 同軸プローブ

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Publication number: JP6909672B2
Application number: JP2017154126A
Authority: JP
Inventors: 亮古山
Original assignee: Hirose Electric Co Ltd
Current assignee: Hirose Electric Co Ltd
Priority date: 2017-08-09
Filing date: 2017-08-09
Publication date: 2021-07-28
Anticipated expiration: 2037-08-09
Also published as: CN109387672A; JP2019032267A; CN109387672B

Description

本発明は、携帯通信機器の電気的特性の測定・検査等を行う検査用プローブに使用される同軸プローブに関する。具体的には、相手側の同軸レセプタクルとの接続の際に、同軸プローブの先端側の可動外部導体及び該可動外部導体内の可動中心導体を径方向に揺動させることで、互いの中心軸のずれを補正し、スムーズに接続することができる同軸プローブであって、高周波信号の測定の妨げとなるスタブ（信号の伝送経路が枝分れした部分）の影響を最低限にする構造を備えた同軸プローブに関する。

携帯電話、スマートフォンのような携帯通信機器等の電子機器には、アンテナ特性や高周波特性等の電気的特性を測定するために使用する検査用の小さな同軸レセプタクルが備えられており、当該同軸レセプタクルに検査用同軸プローブを接続することで、電子機器の電気的特性を測定することができる。検査用同軸プローブを差し込まれた同軸レセプタクルは、電子機器内を流れる電気信号の出力先を、検査用同軸プローブの中心端子に出力されるように切換えることができ、検査用同軸プローブに接続された計測機器によって電子機器における高周波回路の高周波特性等の電気的特性を測定することができる。

このような電気的特性の測定は、検査用同軸プローブが取り付けられた検査装置を用いて、自動検査ラインによって順次運ばれてくる検査対象である電子機器に対して、自動的に行われている。自動検査ラインで用いられる検査用同軸プローブの従来例の１つとして、特開２０１６‐１２５８４１号公報（特許文献１）には、同軸プローブの先端側の可動外部導体（可動シェル及び先端シェル）及び該可動外部導体内の中心導体を径方向に揺動可能にし、相手側の同軸レセプタクルとの接続の際に、互いの中心軸のずれを補正し、スムーズに接続することができる検査用同軸プローブが開示されている。

上記従来例では、同軸プローブと相手側の同軸レセプタクルとの中心軸に多少のずれ（例えば、０．５ｍｍ程度のずれ）が生じた場合であっても、同軸プローブの先端シェルの開口部の傾斜面に、相手側の同軸レセプタクルの円筒状の開口部の縁が当たり、該開口部の中心に位置する中心端子に、中心導体プランジャの先端が案内されるように、先端シェルを滑らせることで、可動シェルを径方向に揺動させることができる。このような構成により、同軸プローブと同軸レセプタクルとの中心軸に多少のずれが生じた場合であっても、中心軸のずれを補正して接続を確実に行うことができる。

特開平２０１６−１２５８４１号公報

上記従来例の検査用同軸プローブでは、固定外部導体である外部導体シェルの内部に固定中心導体を構成する中心導体シェルが設けられ、可動外部導体である可動シェル及び先端シェルの内部に可動中心導体を構成する中心導体プランジャが設けられている。中心導体プランジャは、最も太い後端部を除いて、中心導体シェルの先端部から露出するように、中心導体シェルの先端面には、中心導体プランジャを通すための開口部が設けられている。開口部の縁部分は、中心導体プランジャの最も太い後端部を係止するように中心導体シェルの先端部の内壁から突出した係止部として構成されている。つまり、開口部の縁部分の内径は、中心導体シェルの内径よりも小さく構成されている。

このような構成により、上記従来例の検査用同軸プローブは、相手側の同軸レセプタクルと接続した際に、中心導体プランジャ（可動中心導体）の後端部は、中心導体シェル（固定中心導体）内を奥に押し込まれて摺動することで、固定中心導体の後端部と開口部の縁部分との間に隙間が生じる。当該隙間が生じたことにより、高周波信号の伝送経路は２つの経路、すなわち、可動中心導体の後端部からそのまま固定中心導体に流れる経路、及び可動中心導体から係止部として突出した開口部の縁部分を経由して固定中心導体へ流れる経路に分岐した伝送経路（スタブ）が生じることになる。このようなスタブは、極力少なくすることが好ましい。特に、分岐した伝送経路長の変化、すなわち、スタブ量の変化があるとスタブを事前に考慮した設計が困難になり、高周波特性等の電気的特性を測定する際に悪影響を及ぼし、正確に電子機器における高周波回路の特性を測定することができないという問題が生じる。

このような問題を解決するために、固定中心導体と、当該固定中心導体の軸方向に後端部が摺動可能な状態で収められた可動中心導体と、固定中心導体及び可動中心導体を内部に収容した外部導体シェル（固定外部導体）と、当該固定外部導体の軸方向に後端部が摺動可能な状態で収められた可動シェル（可動外部導体）とを更に含む同軸プローブにおいて、固定中心導体は先端側の開口部に向けて弾性を有して延びる複数の当接片を備え、先端側の開口部を絞り込むように、当該複数の当接片を内側に突出させた当接部を形成することで、固定中心導体の先端側の開口部の周辺部分と可動中心導体の後端部とが互いに強く接触し、可動中心導体の後端部が固定中心導体の開口部から抜けないように、可動中心導体の先端方向への摺動を規制する絶縁性の規制部を固定外部導体（一実施形態では、中間導体）に設けることで、高周波信号の伝送経路を分岐させるようなスタブの原因となり得る固定中心導体の開口部の縁部分を突出させて可動中心導体の後端部を係止する構成（つまり、固定中心導体と可動中心導体とを突起により係止するような構成）を回避することが可能な同軸プローブを提供する。

本発明に係る同軸プローブの１つの実施形態として、同軸プローブは、
固定外部導体と、
前記固定外部導体に軸方向に摺動可能な状態で接触した後端部を備え、該後端部に形成された弾性を有する複数の接触片によって径方向に揺動可能に構成された可動外部導体と、
前記固定外部導体と前記可動外部導体との間に設けられ、前記可動外部導体を前記固定外部導体から離れるように付勢する第１ばね部材と、
前記固定外部導体の中心軸上に配置された中心導体と、
を含み、
前記中心導体は、
前記固定外部導体内に設けられた第１絶縁体で支持され、先端側に複数の接触片を備えた固定中心導体と、
前記固定中心導体の前記複数の当接片に軸方向に摺動可能な状態で接触した後端部を備えた可動中心導体と、
前記固定中心導体と前記可動中心導体との間に設けられ、前記可動中心導体を前記固定中心導体から離れるように付勢する第２ばね部材と、
を含み、
前記固定中心導体は、軸方向に沿って先端側の開口部に向けて弾性を有して延びる前記複数の当接片を備え、前記複数の当接片は内側に突出する当接部が形成され、
前記可動中心導体の後端部は、前記固定中心導体の前記複数の当接片に接触し、
前記固定外部導体は、前記可動中心導体の後端部が前記固定中心導体の開口部から抜けないように、前記可動中心導体の先端方向への移動を規制する絶縁性の規制部を備えたことを特徴とする。

本発明に係る同軸プローブの好ましい実施形態として、前記規制部は、前記可動中心導体の後端部以外の部分を通す孔を含む底部を備えた、筒状に形成され、
前記規制部は、前記第２ばね部材によって前記固定中心導体から離れるように付勢される前記可動中心導体の後端部の移動を、前記底部によって前記固定中心導体の開口部から抜けないように規制し、
前記固定中心導体の開口部を含む先端部分は、前記規制部内に収められ、前記先端部分の側面は、前記規制部の内面に近接して対向又は接触することで、前記固定中心導体の開口部が拡がることを規制するように構成されたことを特徴とする。

本発明に係る同軸プローブの別の実施形態として、同軸プローブは、
固定外部導体と、
前記固定外部導体に軸方向に摺動可能な状態で接触した後端部を備え、該後端部に形成された弾性を有する複数の接触片によって径方向に揺動可能に構成された可動外部導体と、
前記固定外部導体と前記可動外部導体との間に設けられ、前記可動外部導体を前記固定外部導体から離れるように付勢する第１ばね部材と、
前記固定外部導体の中心軸上に配置された中心導体と、
を含み、
前記中心導体は、
前記固定外部導体内に設けられた第１絶縁体で支持された固定中心導体と、
前記固定中心導体に軸方向に摺動可能な状態で接触した、弾性を有する複数の当接片を後端側に備えた可動中心導体と、
前記固定中心導体と前記可動中心導体との間に設けられ、前記可動中心導体を前記固定中心導体から離れるように付勢する第２ばね部材と、
を含み、
前記可動中心導体は、軸方向に沿って後端側の開口部に向けて弾性を有して延びる前記複数の当接片を備え、前記複数の当接片は内側に突出する当接部が形成され、
前記固定中心導体の先端部は、前記可動中心導体の前記複数の当接片に接触し、
前記可動中心導体は、前記固定外部導体の先端部が前記可動中心導体の開口部から抜けないように、前記可動中心導体の先端方向への移動を規制する絶縁性の規制部を備えたことを特徴とする。

本発明に係る同軸プローブの好ましい実施形態として、前記第１絶縁体は、前記固定中心導体の後端側の部分を通す孔を含む底部を備えた、筒状に形成され、
前記可動中心導体の前記複数の当接片の先端部分は、前記第１絶縁体内に収められ、前記先端部分の側面は、前記第１絶縁体の内面に近接して対向又は接触することで、前記可動中心導体の前記複数の当接片が拡がることを規制するように構成されたことを特徴とする。

本発明に係る同軸プローブの好ましい実施形態として、前記固定外部導体は筒状の中間導体を含み、
前記中間導体は、前記規制部を後端側の筒部分に保持することを特徴とする。

本発明に係る同軸プローブの好ましい実施形態として、前記可動外部導体は、前記固定外部導体の先端に設けられた開口部から、前記可動外部導体の後端部以外の部分を挿通させることを特徴とする。

本発明に係る同軸プローブの好ましい実施形態として、前記可動外部導体の前記複数の接触片は、弾性により、前記固定外部導体に含まれる前記中間導体の内壁に押し当てられ、
前記可動外部導体が径方向に揺動した場合に、前記複数の接触片の少なくとも１つは前記中間導体の内壁に接触していることを特徴とする。

本発明に係る同軸プローブの好ましい実施形態として、前記第１ばね部材は、前記可動中心導体の外側に配置されたことを特徴する。

本発明に係る同軸プローブの好ましい実施形態として、前記可動外部導体の前記複数の接触片のそれぞれの端部には、前記可動外部導体の後端部の外径よりも突出した突起部が形成されていることを特徴とする。

本発明に係る同軸プローブの好ましい実施形態として、前記固定外部導体の開口部から露出した前記可動外部導体の中央部の外壁に、前記可動外部導体の摺動距離を表す目印となる１以上の溝を設けたことを特徴とする。

本発明に係る同軸プローブの好ましい実施形態として、前記固定中心導体は、中心導体シェルを含み、
前記可動中心導体は、中心導体プランジャを含み、
前記可動外部導体は、先端シェルを含み、
前記可動中心導体は、前記可動外部導体が径方向に揺動したときに、前記中心導体シェル内にある前記中心導体プランジャの後端部を支点又は力点とし、前記先端シェルにおける前記第２の絶縁体の孔に挿通された前記可動中心導体の先端部を力点又は支点として撓むことを特徴とする。

本発明の１つの実施形態に係る同軸プローブは、固定中心導体の先端側の開口部から軸方向に沿って後端側に延びるスリットを入れて、固定中心導体に弾性変位可能な複数の当接片を形成し、該複数の当接片の内側に、内側に突出する当接部を設けたことで、固定中心導体の先端側の開口部の周辺部分と可動中心導体の後端部とが確実に接触し、可動中心導体の後端部が固定中心導体の開口部から抜けないように、可動中心導体の先端方向への摺動を規制する規制部を固定外部導体に含まれる中間導体に設けることで、高周波信号の伝送経路長を可変的に分岐させるようなスタブの原因となり得る固定中心導体の開口部の縁部分を突出させて可動中心導体の後端部を係止する構成を回避することができる。

本発明の一実施形態に係る同軸プローブの部品構成を示す分解図である。同軸プローブの先端部が相手側の同軸レセプタクルに接触した状態を示す断面図である。図２に示した状態から同軸プローブを押し込んで、同軸プローブと相手側の同軸レセプタクルとが接続された様子を示す断面図である。同軸プローブの先端部が相手側の同軸レセプタクルに中心軸がずれて接触した状態を示す断面図である。図４に示した状態から同軸プローブを押し込んで、同軸プローブの可動シェルが径方向に揺動した様子を示す断面図である。同軸プローブの中心導体プランジャの構成を変えた別の実施形態を示す断面図である。

以下に図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。なお、実施の形態を説明するための全ての図において、同一部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

図１は、本発明の一実施形態に係る同軸プローブの部品構成を示す分解図である。電子機器等の電気的特性の測定・検査用の同軸プローブ１は、計測器（図示せず）に接続された同軸ケーブルを嵌合接続するプローブ固定部１０と、中心導体３０と、摺動部４０とに大まかに分けることができる。プローブ固定部１０、中心導体３０及び摺動部４０は、好ましくは軸方向に延在する円筒状の部材であるが、軸方向に延在する部材の形状として、円筒状以外の形状を採用することも可能である。ここで、同軸プローブ１を構成する各部材の説明の際に、同軸プローブ１の先端方向の部分を下部とし、後端方向の部分を上部として表現することもある。

プローブ固定部１０は、軸方向に延在する中空筒状の部材であり、上部に嵌合部１２、嵌合部１２よりも下部にプローブ取付部１４を備えている。プローブ固定部１０は、導電性材料からなる外部導体として機能する。

嵌合部１２は、円筒状の形状であり、その外周表面に計測機器に接続される同軸ケーブルと嵌合するための凹凸を有する。プローブ取付部１４は、同軸プローブ１の軸直方向に延在する板状の形状であり、その板上にネジ等で計器や治具等に取り付けるための孔を有する。図示しない計測器に接続された同軸ケーブル側の筐体で、計器や治具等に同軸プローブ１を取り付けることができる場合、すなわち、プローブ固定部１０のプローブ取付部１４を使って取り付けを行う必要がない場合には、プローブ取付部１４は、プローブ固定部１０から省くこともできる。

中心導体３０は、中心導体ソケット３２、ばね部材３４、規制部３３、中間導体３５及び中心導体プランジャ３６を含み、それぞれ軸方向に延在し、規制部３３は絶縁性材料で形成され、その他は導電性材料で形成される。規制部３３は絶縁性材料で形成されることに限定されるものではなく、規制部となる部材（絶縁性の部材でなくてもよい）に、絶縁樹脂を塗布すること又は貼ることでも、絶縁性の規制部を構成することができる。

プローブ固定部１０は、上部の内側に収容した絶縁体２０（図２参照）によって、中心導体ソケット３２を電気的に接触することなく保持することができる。中心導体ソケット３２の後端部（上部）は、プローブ固定部１０の嵌合部１２内に位置して中心導体として機能し、図示しない同軸ケーブルと電気的に接続される。一方、中心導体ソケット３２の先端側の開口部は、中心導体プランジャ３６の後端部と電気的に接続される。

中心導体ソケット３２は、先端側の開口部から軸方向に沿って後端側に延びる複数のスリットの間に複数の当接片３７を含み、複数の当接片３７の各々は内側に曲げて当接部３８（図２参照）が形成される。つまり、中心導体プランジャ３６の後端部が中心導体ソケット３２に挿入されていない状態では、中心導体ソケット３２の先端側の開口部の周辺部分は、その内径が中心導体ソケット３２の後端側の内径よりも小さくなるように、軸方向に沿って先端側に向かうにつれて絞り込まれた形状となる。当接部３８は、絞り込み形状に限定されるものではなく、当接片３７の先端部分を、打ち出し（突き出し）又は折り曲げ等を行って、内側に突出されて当接部を形成してもよい。

ばね部材３４は、中心導体ソケット３２と中心導体プランジャ３６との間に設けられ、中心導体ソケット３２の円筒状の内部に収められる。中心導体プランジャ３６は、中心導体ソケット３２と中心導体プランジャ３６との間に介在するばね部材３４の弾性によって、中心導体プランジャ３６を中心導体ソケット３２から離れるように付勢することができる。中心導体プランジャ３６の後端部は、中心導体ソケット３２の先端側の開口部を通って中心導体ソケット３２内に挿入される。

中心導体プランジャ３６の後端部は、中心導体ソケット３２の開口部近傍の内壁の当接部３８に当接し、中心導体ソケット３２の筒部分内を摺動することができる。つまり、中心導体プランジャ３６の後端部は、中心導体ソケット３２の複数の当接片３７に軸方向に摺動可能な状態で接触することができる。中心導体ソケット３２は、内側に曲げて形成された複数の当接片３７の当接部３８によって、中心導体ソケット３２の先端側の開口部の周辺部分と中心導体プランジャ３６の後端部とが確実に接触することができる。

中心導体プランジャ３６の太さは、４段階に分かれており、先端部が最も細く、後端部になるについて段々と太くなるように構成することができる。中心導体ソケット３２及び中心導体プランジャ３６と、ばね部材３４との位置関係は、中外逆に構成してもよい。例えば、ばね部材３４を、中心導体プランジャ３６の外側に設け、中心導体ソケット３２をばね部材３４の内径内側に設けるように構成することができる。

絶縁性の規制部３３は、中心導体プランジャ３６の後端部が中心導体ソケット３２の開口部から抜けないように、中心導体プランジャ３６の先端方向への移動を規制することができる。規制部３３の後端側（上側）の縁部分は、フランジ状に拡径されて形成され、中間導体３５の後端上面を覆って係止される。そして、規制部３３は、中心導体プランジャ３６の後端部以外の部分を通す孔を含む底部を備えた、筒状に形成される。規制部３３の底部によって、中心導体プランジャ３６の先端方向への移動が規制される。

規制部３３は、プローブ固定部１０と摺動部４０との間に備えられた中間導体３５の後端側（上側）の筒部分に保持される。つまり、中心導体プランジャ３６の先端方向への移動を筒の底部によって規制する規制部３３は、中心導体プランジャ３６の後端部が中心導体ソケット３２の先端側の開口部から抜けないように、中間導体３５の後端側の筒部分に設けることができる。

中心導体ソケット３２の開口部を含む先端部分は、規制部３３内に収められ、当該先端部分の側面は、規制部３３の内面に近接して対向又は接触することで、中心導体ソケット３２の開口部が拡がること、すなわち、当接片３７及び当接部３８の少なくとも一方の過剰変形を規制することができる。

摺動部４０は、外部導体シェル４７と可動シェル５０とを少なくとも含む。摺動部４０を構成するそれぞれの部材は、軸方向に延在する円筒状の形状を有する。可動シェル５０は、先端側に先端シェル４５を含む。摺動部４０に含まれる各シェルは、導電性材料で形成される。

図２は、同軸プローブの先端部が相手側の同軸レセプタクルに接触した状態を示す断面図である。嵌合部１２に接続される計測器からの同軸ケーブル、プローブ取付部１４で同軸プローブ１を取り付ける治具、計器等は、説明の簡略化のため図示を省略する。図３乃至６についても同様である。プローブ固定部１０は、その内側の空洞部分に、軸方向に延在する中空円筒状の絶縁体２０を収容する。プローブ固定部１０の嵌合部１２の筒の内径は、プローブ取付部１４が延出した筒の内径よりも小さいので、絶縁体２０の上部及び下部の外径は、それら内径のサイズに合わせて、絶縁体２０をプローブ固定部１０に隙間なく収容するように定めることができる。

絶縁体４１は、その中心に中心導体プランジャ３６を挿入する孔を有する。絶縁体４１の外径は、可動シェル５０の側壁から外方に延出したフランジ部５９が設けられた筒部分の内径のサイズに合わせて、当該筒部分内に絶縁体４１を隙間なく収容するように定めることができる。

プローブ固定部１０は、ばね部材４３等を収容しないため中空円筒状の形状であり、外部導体シェル４７は、ばね部材４３と共に可動シェル５０の後端部を摺動可能な状態で内部に収容する。プローブ固定部１０の筒部分と外部導体シェル４７とは中間導体３５を介して結合され、１つの固定された外部導体シェルを構成する。プローブ固定部１０と中間導体３５及び外部導体シェル４７は、同軸プローブ１において動かすことができない固定された部品であるから、本明細書では、それらをまとめて“固定外部導体”とも呼ぶ。

外部導体シェル４７の先端面には開口部が設けられており、該開口部から可動シェル５０の後端部（フランジ部５９よりも後端側の部分）以外の部分、すなわち、先端部からストローク管理溝５２が設けられた中央部を露出させる。絶縁体４４は、その中心に中心導体プランジャ３６の最も細い先端部を挿入する孔を有する。絶縁体４４の上部は、中空円筒状の可動シェル５０の先端部に隙間なく収容され、絶縁体４４の下部は、中空円筒状の先端シェル４５に隙間なく収容される。

先端シェル４５は、可動シェル５０の先端部と結合し、それらの内部に収容された絶縁体４１を固定することができる。先端シェル４５は、その先端の開口部に、同軸プローブ１との中心軸がずれた場合であっても、ずれを補正して相手側の同軸レセプタクル２との接続を行うために、外側から内側に傾斜したテーパー部４６を備えている。可動シェル５０は、中間導体３５と可動シェル５０の外壁に設けられたフランジ部５９との間に介在するばね部材４３の弾性によって、外部導体シェル４７内を摺動することができる。ばね部材４３は、可動シェル５０を中間導体３５から離れるように付勢することができる。

可動シェル５０のフランジ部５９と外部導体シェル４７との間には隙間があり、可動シェル５０の接触片５６は弾性を有することから、可動シェル５０は、径方向に揺動することができる。可動シェル５０の径方向への揺動の際に、中心導体プランジャ３６の後端部は、中心導体ソケット３２の先端側の複数の当接片３７により強く接触し、規制部３３により当該複数の当接片３７が拡がることを規制されるため、がたつきや破損なく中心導体ソケット３２内に摺動可能に収容されている。中心導体プランジャ３６は、中心導体ソケット３２内にある中心導体プランジャ３６の後端部を支点（又は力点）とし、先端シェル４５における絶縁体４４内にある中心導体プランジャ３６の先端部を力点（又は支点）として撓むことになる。

このような構成により、同軸プローブ１は、高周波信号の伝送経路長を可変的に分岐させるようなスタブの原因となり得る、中心導体ソケット３２（固定中心導体）の開口部の縁部分を突出させて中心導体プランジャ３６（可動中心導体）の後端部を係止するような構成を回避することができる。つまり、同軸プローブ１は、高周波信号の伝送経路長が可変的に分岐することがないため、可変量によるインピーダンス変化の悪影響を及ぼすことなく、正確に電子機器における高周波回路の特性を測定することができる。

可動シェル５０の太さは、実質的に２段階に分かれており、後端部に向かうにつれて段々と太くなるように構成することができる。可動シェル５０は、先端シェル４５と結合する先端部が最も細く、ストローク管理溝５２及びストローク管理端５４が設けられた中央部の太さは、先端部及び接触片５６が設けられた後端部よりも太い。可動シェル５０の最も細い先端部の円筒内に、中心導体ソケット３２の先端側の開口部から露出した中心導体プランジャ３６が摺動可能な状態で収容される。可動シェル５０の先端部内に設けられた絶縁体４４の円筒内に、中心導体プランジャ３６の最も細い先端部が摺動可能な状態で収容される。

可動シェル５０の後端部には該後端部の中間から後端に亘って複数のスリットが入れられて、弾性を有する複数の接触片５６を形成する。複数の接触片５６は、それぞれの弾性力（応力）によって中間導体３５の先端側の筒部分の内壁に押し付けられて、可動シェル５０は中間導体３５と電気的に接続することができ、グランド特性等の電気的特性を安定させることができる。好ましくは、複数の接触片５６の端部のそれぞれには、外側に突出した突起部５８が設けられ、各突起部５８は、接触片５６の弾性力（応力）によって中間導体３５の内壁に押し付けられて、可動シェル５０と中間導体３５との電気的接続を確実に維持できるように構成することができる。

ここで、可動シェル５０と先端シェル４５は、同軸プローブ１において動かすことができる部品であるから、本明細書では、それらをまとめて“可動外部導体”とも呼ぶ。本発明の別の実施形態として、可動外部導体は、１つの部品にまとめて一体で構成することもできる。このような可動外部導体を構成した場合、該可動外部導体の先端部の内側に、絶縁材料を圧入して可動中心導体の先端部（中心導体プランジャ３６の先端部）と可動外部導体との電気的な絶縁を確保して、それらの間の距離を維持できるように、絶縁体４４を形成することができる。なお、絶縁体４４は中心導体プランジャ３６の先端部に固着させて可動外部導体の内壁を摺動するようにしてもよい。

また、中心導体ソケット３２は、固定外部導体内において固定される部品であるから、本明細書では、“固定中心導体”とも呼ぶ。一方、中心導体プランジャ３６は、可動外部導体及び固定外部導体の内側において、動くことができる部品であるから、“可動中心導体”とも呼ぶ。絶縁体２０と絶縁性材料から形成された規制部３３は、固定中心導体と固定外部導体とを電気的に絶縁し、それらの間の距離を維持することができる。

図３は、図２に示した状態から同軸プローブを押し込んで、同軸プローブと相手側の同軸レセプタクルとが接続された様子を示す断面図である。同軸プローブ１は、同軸レセプタクル２に当接し、さらに押し込まれることで同軸レセプタクル２に接続される。同軸プローブ１と同軸レセプタクル２との接続時に、可動シェル５０は軸方向に沿って後端側に摺動して奥まで押し込まれる。その際に、中心導体プランジャ３６の先端部が露出して、同軸レセプタクル２との接触部となる。可動シェル５０の中央部に設けられたストローク管理溝５２及びストローク管理端５４は、同軸プローブ１を相手側の同軸レセプタクルに接続して押し付けた際に、可動シェル５０が摺動した距離（すなわち、ストローク量）に基づいて、同軸プローブ１と相手側の同軸レセプタクルとの十分な接続を維持しているか否かを判断するために利用することができる目印である。このような目印として機能するストローク管理溝５２及びストローク管理端５４は、作業者等の人間が視認することができるので、検索用同軸プローブ１と相手側の同軸レセプタクルとの接続状態を視認することができない荷重で管理することに比べて、容易に当該接続状態を管理することができる。

例えば、検索用同軸プローブ１と相手側の同軸レセプタクルとの十分な接続状態を維持するために、ばね部材４３の弾性力を調整して、推奨ストローク量として可動シェル５０の摺動距離を、１ｍｍから２ｍｍと設定することができる。その場合に、ストローク管理溝５２を１ｍｍ摺動したことを示す目印とし、ストローク管理端５４を２ｍｍ摺動したことを示す目印とすることができる。このような目印となるストローク管理溝５２を可動シェル５０の外壁に複数設けることができる。

上述した例のように、推奨ストローク量を１ｍｍから２ｍｍと設定とした場合、１ｍｍ摺動したことを示すストローク管理溝５２が外から見えなくなるまで、同軸プローブ１を押し込めば、推奨ストローク量を満たすことになるので、相手側の同軸レセプタクル２との接続状態の管理が容易になる。つまり、自動検査ラインにおいて同軸プローブ１を用いて、検査対象である電子機器の電気的特性を計測する際には、同軸プローブ１の外部導体シェル４７の先端部が、常にストローク管理溝５２とストローク管理端５４の間にあるように、可動シェル５０を押し込む距離、すなわち、ストローク量を制御すればよい。グランド特性、周波数特性等を安定させるために検査用同軸プローブに加え続ける荷重を管理する荷重管理とは異なり、目視により管理状態を把握することができるので管理が容易となる。

同様に、外部導体シェル４７の先端面にある、可動シェル５０を挿通させる開口部の内径は、外部導体シェル４７に収容される可動シェル５０のフランジ部５９の外径よりも小さいので、図２に示すように同軸プローブ１の初期状態では、可動シェル５０のフランジ部５９は、ばね部材４３によって付勢されて外部導体シェル４７の先端部に係止された状態を保つ。このように係止される際に、可動シェル５０のフランジ部５９と外部導体シェル４７から露出する可動シェルの中央部との間に設けられた傾斜面は、外部導体シェル４７の先端面にある開口部の縁に当たって可動シェル５０を滑らすことで、可動シェル５０を常に所定の位置（又は姿勢）に案内するように機能する。

先端シェル４５は、その先端の開口部に設けられたテーパー部４６によって、同軸プローブ１との中心軸のずれを補正して相手側の同軸レセプタクル２との接続を行うことができる。例えば、同軸プローブと相手側の同軸レセプタクル２との中心軸が０．５ｍｍ程度ずれたとしても、同軸レセプタクル２の円筒状の開口部の縁が、先端シェル４５の開口部に設けられたテーパー部４６に当たって、該テーパー部４６の傾斜により先端シェル４５を滑らすことで、可動シェル５０を径方向に揺動させて、中心軸のずれを補正することができる。

図３に示されるように、同軸プローブ１と同軸レセプタクル２との接続状態に関らず、可動シェル５０は、その後端部に設けられた複数の接触片５６の突起部５８によって、中間導体３５との接触を常に維持することができる。突起部５８は可動シェル５０の複数の接触片５６よりも外方に突出しているので、それぞれの接触片５６の弾性力によって中間導体３５の下部の筒部分の内壁に常に押し付けられることになるので、同軸プローブ１のグランド特性を安定させることができる。

接触片５６に弾性を持たせるために、接触片５６間にスリットを形成することに加え接触片５６の板厚を薄くすることができる。複数の接触片５６からなる円筒の内径は、各接触片５６の板厚を内側から薄くし、可動シェル５０の後端部において接触片５６が形成されていない部分の内径のサイズに比べて、最も大きくなるように定めることができる。

図３に示されるように、中心導体プランジャ３６の先端部は、同軸プローブ１と同軸レセプタクル２との接続時に、可動シェル５０が外部導体シェル４７内に押し込まれて摺動したことに伴って先端シェル４５から露出する。露出した中心導体プランジャ３６の先端部は、相手側の同軸レセプタクル２の中心端子に押し付けられて接触を維持することができる。つまり、接続時に、中心導体プランジャ３６の後端部は、中心導体ソケット３２内の奥に押し込まれて摺動することで、ばね部材３４によって中心導体プランジャ３６は付勢されて、その先端部を同軸レセプタクル２の中心端子に押し付けることができる。このように、中心導体プランジャ３６の後端部が中心導体ソケット３２内の奥に押し込まれたとしても、高周波信号の伝送経路長が可変的に分岐することがないため、図２に示した状態と比較してスタブ量は変化していない。

中心導体プランジャ３６と規制部３３との間には隙間ができるように、中心導体プランジャ３６及び規制部３３が配置されるので、中心導体プランジャ３６は、規制部３３によって上下の摺動が妨げられることはない。中心導体プランジャ３６の先端部を同軸レセプタクル２の中心端子に押し付ける力は、中心導体ソケット３２内のばね部材３４の応力に基づくものであるから、中心導体プランジャ３６の先端部と同軸レセプタクル２との接触を安定させるためには、ばね部材３４の応力を強くする必要がある。ばね部材３４の応力を強くするために、ばね部材３４として径の太いばねを用いることができる。

図４は、同軸プローブの先端部が相手側の同軸レセプタクルに中心軸がずれて接触した状態を示す断面図であり、図４に示した状態から同軸プローブを押し込んで、同軸プローブの可動シェルが径方向に揺動した様子を示す断面図である。同軸プローブ１と相手側の同軸レセプタクル２との中心軸に多少のずれ（例えば、０．５ｍｍ程度のずれ）が生じた場合であっても、図４に示されるように、先端シェル４５の開口部のテーパー部４６の傾斜面に、相手側の同軸レセプタクル２の円筒状の開口部の縁が当たる。そして、該開口部の中心に位置する中心端子に、中心導体プランジャ３６の先端が案内されるように、先端シェル４５を滑らせることで、図５に示されるように、可動シェル５０を径方向に揺動させることができる。このような構成により、同軸プローブ１と同軸レセプタクル２との中心軸に多少のずれが生じた場合であっても、中心軸のずれを補正して接続を確実に行うことができる。

可動シェル５０の径方向への揺動は、外部導体シェル４７に収容された可動シェル５０の後端部、すなわち、複数の接触片５６の突起部５８が中間導体３５の内壁に押し当たることで規制される。可動シェル５０の複数の接触片５６と中間導体３５の内壁と隙間（すなわち、可動シェル５０の複数の接触片５６からなる筒部分の外径と中間導体３５の下部の筒部分の内径）を調整することで、可動シェル５０の径方向への揺動の範囲を変えることができる。図４及び図５に示す本発明の一実施形態の同軸プローブ１では、可動シェル５０の径方向への揺動の範囲を、中心軸から０．５ｍｍ程度とすることができる。

図５に示されるように、可動シェル５０が径方向に揺動した場合であっても、上述したように、可動シェル５０の最も太い後端部の外径よりも突出している突起部５８は、接触片５６の弾性力によって中間導体３５の内壁に常に押し付けられるので、同軸プローブ１のグランド特性を安定させることができる。また、接触片５６は、中間導体３５の下部の筒部分に収められているため、可動シェル５０の揺動時及び摺動時であっても接触片５６は、ばね部材４３と干渉することがない。さらに、接触片５６は、中間導体３５によって外部導体シェル４７の内壁から遠ざけているので可動シェル５０の揺動時及び摺動時であっても干渉しない。

中心導体プランジャ３６は、可動シェル５０が径方向に揺動した際に、中心導体ソケット３２内にある中心導体プランジャ３６の後端部を支点（又は力点）とし、先端シェル４５における絶縁体４４内にある中心導体プランジャ３６の先端部を力点（又は支点）として、弓なりに曲がる（すなわち、撓む）ように弾性を有する導電性部材で形成することができる。この際に、中心導体プランジャ３６の後端部を傾ける力が加わったとしても、当接片３７は、規制部３３によって規制されるので、当接片３７及び当接部３８の少なくとも一方の過剰な変形を防止することができる。

中心導体プランジャ３６が撓んだ場合であっても、可動シェル５０の外径を太くして可動シェル５０の内径を大きくなるように、可動シェル５０を形成したことにより、中心導体プランジャ３６と可動シェル５０の内壁とが接触してショートすることを防ぐことができる。ショートを防ぐためのその他の対策として、中心導体プランジャ３６の各段部の後端側のそれぞれの径変形部の根元に絶縁体を配置することができ、また、中心導体プランジャ３６の中間部分に絶縁材を配置することができる。

このように、同軸プローブ１は、それ自体が径方向に揺動可能なように構成されているので、同軸プローブ１は、径方向に揺動可能なフローティング機構を設けた治具（フローティングユニット）を必要とせず、フローティングユニットを介さずに直接計測機器等にプローブ取付部１４を用いて取り付けることができる。これにより、フローティングユニットを用いた際に生じ得る問題、すなわち、検査用同軸プローブに接続された同軸ケーブルの重みで、フローティングユニットが初めから傾いた状態で検査用同軸プローブを保持してしまい、相手側の同軸レセプタクルとの接続の際に中心軸のずれを適切に補正できない問題を解消することができる。

さらに、本発明の一実施形態に係る同軸プローブ１は、同軸プローブ１全体をフロートさせる様な比較大きなフローティングユニットを用いる必要がないので、同軸プローブ１を複数用いる場合に、同軸プローブ１を取り付ける間隔を狭くして、測定機器等に直接取り付けることができる。つまり、同軸プローブ１に近接させて別の同軸プローブ１を取り付けることができる。これにより、自動検査ラインにおいてより効率的に電子機器等の電気的特性を測定することができる。

図６は、同軸プローブの中心導体プランジャの構成を変えた別の実施形態を示す断面図である。図６に示す別の実施形態の同軸プローブ１’は、主に、中心導体プランジャ３９及び中心導体ソケット２２の構成が、図１から図５に示した一実施形態の同軸プローブ１の中心導体プランジャ３６及び中心導体ソケット３２とは異なる。中心導体プランジャ３９は、後端側に中心導体筒部３１を備える。

中心導体筒部３１は、後端側の開口部から軸方向に沿って先端側に延びる複数のスリットの間に複数の当接片２７を含み、複数の当接片２７の各々は内側に曲げて当接部２８が形成される。つまり、中心導体ソケット２２が、中心導体プランジャ３９の中心導体筒部３１に挿入されていない状態では、中心導体筒部３１の後端側の開口部の周辺部分は、その内径が中心導体筒部３１の先端側の内径よりも小さくなるように、軸方向に沿って後端側に向かうにつれて絞り込まれた形状となる。当接部２８は、絞り込み形状に限定されるものではなく、当接片２７の先端部分を、打ち出し（突き出し）又は折り曲げ等を行って、内側に突出されて当接部を形成してもよい。

ばね部材３４は、中心導体ソケット２２と中心導体プランジャ３９との間に設けられ、中心導体プランジャ３９の円筒状の中心導体筒部３１内に収められる。中心導体プランジャ３９は、中心導体ソケット２２と中心導体プランジャ３９との間に介在するばね部材３４の弾性によって、中心導体プランジャ３９を中心導体ソケット２２から離れるように付勢することができる。中心導体ソケット２２の先端部は、中心導体プランジャ３９の後端側の開口部を通って中心導体筒部３１内に挿入される。

中心導体ソケット２２の先端部は、中心導体筒部３１の開口部近傍の内壁の当接部２８に当接し、中心導体プランジャ３９の中心導体筒部３１内を摺動することができる。つまり、中心導体ソケット２２の先端部は、中心導体筒部３１の複数の当接片２７に軸方向に摺動可能な状態で接触することができる。中心導体プランジャ３９の中心導体筒部３１は、後端側の開口部から軸方向に沿って先端側に延びるスリットを複数の当接片２７の間に備え、複数の当接片２７は内側に曲げて当接部２８が形成される。中心導体筒部３１は、内側に曲げて形成された複数の当接片２７の当接部２８によって、中心導体筒部３１の後端側の開口部の周辺部分と中心導体ソケット２２の先端部とが確実に接触することができる。

絶縁性の規制部２３は、中心導体ソケット２２が中心導体プランジャ３９の中心導体筒部３１の開口部から抜けないように、中心導体プランジャ３９の先端方向への移動を規制することができる。規制部２３は、プローブ固定部１０の筒部分と外部導体シェル４７との間に備えられた中間導体３５の後端側（上側）の筒部分に保持される。つまり、中心導体プランジャ３６の先端方向への移動を規制する規制部２３は、中心導体ソケット２２が中心導体プランジャ３９の中心導体筒部３１の開口部から抜けないように、中間導体３５の後端側の筒部分に設けることができる。

プローブ固定部１０は、その内側の空洞部分に、軸方向に延在する中空円筒状の絶縁体２１を収容する。プローブ固定部１０の嵌合部１２の筒の内径は、プローブ取付部１４が延出した筒の内径よりも小さいので、絶縁体２１の上部及び下部の外径は、それら内径のサイズに合わせて、絶縁体２１をプローブ固定部１０に隙間なく収容するように定めることができる。

絶縁体２１は、中心導体ソケット２２の後端側の部分を通す孔を含む底部を備えた、筒状に形成される。中心導体プランジャ３９の複数の当接片２７の先端部分は、中空円筒状に形成された絶縁体２１内に収められ、当該先端部分の側面は、絶縁体２１の内面に近接して対向又は接触することで、中心導体プランジャ３９の複数の当接片２７が拡がることを規制することができる。つまり、可動シェル５０の径方向への揺動の際に、中心導体ソケット２２の先端部は、中心導体筒部３１の後端側の複数の当接片２７により強く接触し、絶縁体２１により当該複数の当接片２７が拡がることを規制するため、がたつきや破損することなく中心導体筒部３１内に摺動可能に収容されている。

このような構成により、同軸プローブ１’は可動シェル５０の径方向への揺動の際に、中心導体ソケット２２は、がたつきや破損することなく中心導体プランジャ３９の中心導体筒部３１内に摺動可能に収容されていることから、中心導体筒部３１内にある中心導体ソケット２２の先端部を支点（又は力点）とし、先端シェル４５における絶縁体４４内にある中心導体プランジャ３９の先端部を力点（又は支点）として撓むことになる。このように構成した場合でも、同軸プローブ１’は、高周波信号の伝送経路長を可変的に分岐させるようなスタブの原因となり得る、中心導体ソケット２２（固定中心導体）と中心導体プランジャ３９（可動中心導体）とを突起により係止するような構成を回避することができる。つまり、同軸プローブ１’も、高周波信号の伝送経路長が可変的に分岐することがないため、正確に電子機器における高周波回路の特性を測定することができる。

本発明に係る同軸プローブは、携帯電話、スマートフォンのような携帯通信機器等の電子機器のアンテナ特性や高周波特性等の電気的特性を測定する分野において利用することができる。

１、１’ 同軸プローブ
２同軸レセプタクル
１０プローブ固定部（固定外部導体）
１２嵌合部
１４プローブ取付部
２０絶縁体（第１絶縁体）
２１絶縁体
２２中心導体ソケット（固定中心導体）
２３規制部
２７当接片
２８当接部
３０中心導体
３１中心導体筒部
３２中心導体ソケット（固定中心導体）
３３規制部
３４ばね部材（第２ばね部材）
３５中間導体（固定外部導体）
３６中心導体プランジャ（可動中心導体）
３７当接片
３８当接部
３９中心導体プランジャ（可動中心導体）
４０摺動部
４１絶縁体
４３ばね部材（第１ばね部材）
４４絶縁体（第２絶縁体）
４５先端シェル（可動外部導体）
４６テーパー部
４７外部導体シェル（固定外部導体）
４８ばね部材
５０可動シェル（可動外部導体）
５２ストローク管理溝
５４ストローク管理端
５６接触片
５８突起部
５９フランジ部

Claims

固定外部導体と、
前記固定外部導体に軸方向に摺動可能な状態で接触した後端部を備え、該後端部に形成された弾性を有する複数の接触片によって径方向に揺動可能に構成された可動外部導体と、
前記固定外部導体と前記可動外部導体との間に設けられ、前記可動外部導体を前記固定外部導体から離れるように付勢する第１ばね部材と、
前記固定外部導体の中心軸上に配置された中心導体と、
を含み、
前記中心導体は、
前記固定外部導体内に設けられた第１絶縁体で支持され、先端側に複数の当接片を備えた固定中心導体と、
前記固定中心導体の前記複数の当接片に軸方向に摺動可能な状態で接触した後端部を備えた可動中心導体と、
前記固定中心導体と前記可動中心導体との間に設けられ、前記可動中心導体を前記固定中心導体から離れるように付勢する第２ばね部材と、
を含み、
前記固定中心導体は、軸方向に沿って先端側の開口部に向けて弾性を有して延びる前記複数の当接片を備え、前記複数の当接片は内側に突出する当接部が形成され、
前記可動中心導体の後端部は、前記固定中心導体の前記複数の当接片に接触し、
前記固定外部導体は、前記可動中心導体の後端部が前記固定中心導体の開口部から抜けないように、前記可動中心導体の先端方向への移動を規制する絶縁性の規制部を備えたこと
を特徴とする同軸プローブ。
前記規制部は、前記可動中心導体の後端部以外の部分を通す孔を含む底部を備えた、筒状に形成され、
前記規制部は、前記第２ばね部材によって前記固定中心導体から離れるように付勢される前記可動中心導体の後端部の移動を、前記底部によって前記固定中心導体の開口部から抜けないように規制し、
前記固定中心導体の開口部を含む先端部分は、前記規制部内に収められ、前記先端部分の側面は、前記規制部の内面に近接して対向又は接触することで、前記固定中心導体の開口部が拡がることを規制するように構成されたこと
を特徴とする請求項１に記載の同軸プローブ。
固定外部導体と、
前記固定外部導体に軸方向に摺動可能な状態で接触した後端部を備え、該後端部に形成された弾性を有する複数の接触片によって径方向に揺動可能に構成された可動外部導体と、
前記固定外部導体と前記可動外部導体との間に設けられ、前記可動外部導体を前記固定外部導体から離れるように付勢する第１ばね部材と、
前記固定外部導体の中心軸上に配置された中心導体と、
を含み、
前記中心導体は、
前記固定外部導体内に設けられた第１絶縁体で支持された固定中心導体と、
前記固定中心導体に軸方向に摺動可能な状態で接触した、弾性を有する複数の当接片を後端側に備えた可動中心導体と、
前記固定中心導体と前記可動中心導体との間に設けられ、前記可動中心導体を前記固定中心導体から離れるように付勢する第２ばね部材と、
を含み、
前記可動中心導体は、軸方向に沿って後端側の開口部に向けて弾性を有して延びる前記複数の当接片を備え、前記複数の当接片は内側に突出する当接部が形成され、
前記固定中心導体の先端部は、前記可動中心導体の前記複数の当接片に接触し、
前記可動中心導体は、前記固定外部導体の先端部が前記可動中心導体の開口部から抜けないように、前記可動中心導体の先端方向への移動を規制する絶縁性の規制部を備えたこと
を特徴とする同軸プローブ。
前記第１絶縁体は、前記固定中心導体の後端側の部分を通す孔を含む底部を備えた、筒状に形成され、
前記可動中心導体の前記複数の当接片の先端部分は、前記第１絶縁体内に収められ、前記先端部分の側面は、前記第１絶縁体の内面に近接して対向又は接触することで、前記可動中心導体の前記複数の当接片が拡がることを規制するように構成されたこと
を特徴とする請求項３に記載の同軸プローブ。
前記固定外部導体は筒状の中間導体を含み、
前記中間導体は、前記規制部を後端側の筒部分に保持すること
を特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の同軸プローブ。
前記可動外部導体は、前記固定外部導体の先端に設けられた開口部から、前記可動外部導体の後端部以外の部分を挿通させることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の同軸プローブ。
前記可動外部導体の前記複数の接触片は、弾性により、前記固定外部導体に含まれる前記中間導体の内壁に押し当てられ、
前記可動外部導体が径方向に揺動した場合に、前記複数の接触片の少なくとも１つは前記中間導体の内壁に接触していること
を特徴とする請求項５に記載の同軸プローブ。
前記第１ばね部材は、前記可動中心導体の外側に配置されたことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の同軸プローブ。
前記可動外部導体の前記複数の接触片のそれぞれの端部には、前記可動外部導体の後端部の外径よりも突出した突起部が形成されていることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の同軸プローブ。
前記固定外部導体の開口部から露出した前記可動外部導体の中央部の外壁に、前記可動外部導体の摺動距離を表す目印となる１以上の溝を設けたことを特徴とする特徴とする請求項６に記載の同軸プローブ。
前記固定中心導体は、中心導体シェルを含み、
前記可動中心導体は、中心導体プランジャを含み、
前記可動外部導体は、先端シェルを含み、
前記可動中心導体は、前記可動外部導体が径方向に揺動したときに、前記中心導体シェル内にある前記中心導体プランジャの後端部を支点又は力点とし、前記先端シェルにおける第２の絶縁体の孔に挿通された前記可動中心導体の先端部を力点又は支点として撓むことを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の同軸プローブ。