一种射频阻抗测试座的制作方法

1.本实用新型涉及电子测量领域，具体涉及一种用于射频阻抗测量的测试座。


背景技术：

2.采用射频电压-电流法进行9khz～3.6ghz频段阻抗测量可以获得较宽的测量范围和较高的测量精度，但测量过程需要根据被测阻抗值的高低使用高阻和低阻两种测量电路，低阻抗测量时需要将电压采集端靠近被测件，高阻抗测量时需要将电流采集端靠近被测件。在实际测量时操作不便，也影响了测量电路的可靠性，特别是被测件阻抗值未知时，难以评估采用何种测量电路。
3.因此需要使用可以覆盖较宽阻抗范围的射频阻抗测量装置，满足射频阻抗准确可靠测量的要求。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种性能稳定，测量可靠性高好且操作使用方便的射频阻抗测试座。
5.为实现上述目的，本实用新型提供以下技术方案：
6.一种射频阻抗测试座，包括带有屏蔽罩的测试电路板，所述测试电路板上设有三个3.5mm同轴连接器和一个7mm同轴连接器，其中，三个3.5mm连接器分别为测试信号输入端口、电压信号输出端口和电流信号输出端口，所述7mm连接器为测量夹具端口；
7.所述测试信号输入端口分别与初级射频传输线变换器、次级射频传输线变换器、电压信号输出端口和测量夹具端口电连接；所述初级射频传输线变换器接地；所述次级射频传输线变换器与1kω采样电阻电连接，所述1kω采样电阻与电流信号输出端口电连接。其中，屏蔽罩用于消除电磁对测试结果的影响，测试电路板用于将测试信号输出至被测器件，并把射频电压信号和射频电流信号输出。
8.其中，所述屏蔽罩采用低电阻率的导体材料铝制作。
9.其中，所述屏蔽罩上留有相互贯通的凹槽，凹槽内放置有导电橡胶条，以保证屏蔽罩接地的连续性。屏蔽罩的各部分采用铆接连接，以减小接缝的长度，保证高频下的屏蔽效能，消除电磁场对测量结果的影响。
10.其中，测试电路板基于射频同轴传输线的1:1变换器设计，所述初级射频传输线变换器和次级射频传输线变换器均由具有超宽带特性的磁环嵌套在射频同轴线上构成；所述射频同轴线的皮线为初级，芯线为次级。
11.其中，所述射频同轴线的皮线设有第一皮线端口和第二皮线端口，所述射频同轴线的芯线设有第一芯线端口和第二芯线端口。
12.其中，所述第一皮线端口连接信号源，第二皮线端口接地，第一芯线端口接被测器件，第二芯线端口接50ω无感电阻用于电流采样。
13.射频同轴线外套磁环，构成变比为1:1的射频传输线变换器。信号源不直接与被测
器件连接，可以有效避免信号源内阻对测试结果的影响。在同轴传输线内部，由于内导体与屏蔽层内侧的电流所产生的电场局限于两者之间的空间内，因此芯线和皮线的电流幅度相等且相位相反，测试信号可以被完整耦合至被测器件。
14.射频传输线变换器的主要指标为相位平衡度和幅度平衡度，这两个指标主要与工作频段内变换器的磁导率有关，磁导率越大，低频段匹配越好，磁导率越小，高频段的匹配越好。变换器磁导率主要由磁环的成分、尺寸等决定，使用直径9mm的铁锌镍合金(铁76.36％、锌13.21％、镍8.88％)磁环和直径4mm的铁锌镍合金(铁58.93％、锌13.96％、镍20.67％)磁环，采用组合、嵌套的方式安装并用胶固定，以保证变换器的磁导率在测试频率范围内较好的稳定性，从而确保变换器的相位平衡度和幅度平衡度指标。
15.本实用新型的有益效果为：
16.本实用新型的射频阻抗测试座，其适合测量频率范围为9khz～3.6ghz，阻抗测量范围为1mω～100kω，解决了射频阻抗测量装置复杂、操作不便的问题，有效提高了测量的可靠性与准确性。
17.下面结合附图对本实用新型的射频阻抗测试座作进一步说明。
附图说明
18.图1为本实用新型射频阻抗测试座的示意图；
19.图2为本实用新型射频阻抗测试座的工作原理示意图；
20.图3为屏蔽罩的结构示意图；
21.图4为射频传输线变换器结构图；
22.图5为测试电路板的原理图；
23.图6为测试电路板的实物照片；
24.图7为应用实例的测量过程的照片。
25.其中，1-测试信号输入端口，2-电压信号输出端口，3-电流信号输出端口，4-测量夹具端口，5-测试电路板，6-屏蔽罩，7-初级射频传输线变换器，8-次级射频传输线变换器，9-1kω采样电阻，61-导电橡胶条，101-第一芯线端口，102-第二芯线端口，111-第一皮线端口，112-第二皮线端口。
具体实施方式
26.如图1所示，一种射频阻抗测试座，包括带有屏蔽罩6的测试电路板5，所述测试电路板5上设有三个3.5mm同轴连接器和一个7mm同轴连接器，其中，三个3.5mm连接器分别为测试信号输入端口1、电压信号输出端口2和电流信号输出端口3，所述7mm连接器为测量夹具端口4。
27.如图2所示，测试信号输入端口1分别与初级射频传输线变换器7、次级射频传输线变换器8、电压信号输出端口2和测量夹具端口4电连接；所述初级射频传输线变换器7接地；所述次级射频传输线变换器8与1kω采样电阻9电连接，所述1kω采样电阻9与电流信号输出端口3电连接。
28.如图3所示，屏蔽罩6采用低电阻率的导体材料铝制作。屏蔽罩6上留有相互贯通的凹槽，凹槽内放置有导电橡胶条61。
29.如图4所示，初级射频传输线变换器7和次级射频传输线变换器8均由具有超宽带特性的磁环嵌套在射频同轴线上构成；所述射频同轴线的皮线为初级，芯线为次级。
30.使用直径9mm的铁锌镍合金(铁76.36％、锌13.21％、镍8.88％)磁环和直径4mm的铁锌镍合金(铁58.93％、锌13.96％、镍20.67％)磁环，采用组合、嵌套的方式安装并用胶固定，以保证变换器的磁导率在测试频率范围内较好的稳定性。
31.射频同轴线的皮线设有第一皮线端口111和第二皮线端口112，所述射频同轴线的芯线设有第一芯线端口101和第二芯线端口102。
32.第一皮线端口111连接信号源，第二皮线端口112接地，第一芯线端口101接被测器件，第二芯线端口102接50ω无感电阻用于电流采样。
33.在同轴传输线内部，由于内导体与屏蔽层内侧的电流所产生的电场局限于两者之间的空间内，因此芯线和皮线的电流幅度相等且相位相反，测试信号可以被完整耦合至被测器件。
34.测试电路板的原理图如图5所示，实物照片如图6所示。
35.应用实例：
36.使用该射频阻抗测试座，配合信号源、示波器和连接线缆组成一套阻抗测量装置，对10cm空气线开路器的阻抗值进行测量。测试连接如下图7所示。
37.测试过程：
38.(1)射频信号源输出接到测试座的信号输入端，示波器的ch1和ch2通道分别连接测试座的射频电压输出端和射频电流输出端；
39.(2)示波器设置为电压测量模式，50ω输入阻抗；
40.(3)将10cm空气线开路器接入测试座测试端，设置信号发生器的输出频率1mhz，使用示波器测量两通道的电压幅度值和相位，得到1mhz下被测件的阻抗模值|z|和相位差θ；
41.(4)设置信号发生器频率10mhz、100mhz、200mhz、300mhz、500mhz、600mhz、800mhz、1ghz、1.6ghz、1.8ghz、2ghz、2.2ghz、2.4ghz、2.6ghz、3ghz、重复步骤(3)～(4)，完成不同频率下阻抗的测量与修正。
42.测量结果如下表：
43.[0044][0045]
注：标准值来自中国计量科学研究院16190b10cm空气线开路器校准证书(证书号：xdgp2021-10196)。
[0046]
目前，市场上未见此类产品，本实用新型的射频阻抗测试座操作简单，性能稳定，可与多种设备组成阻抗测量系统，可实现9khz～3.6ghz频率范围内阻抗值的准确测量，测量误差小于5％。
[0047]
以上所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。