基于片上天线馈电的图像同步显示系统及方法与流程

本发明涉及片上天线馈电技术领域，尤其是一种基于片上天线馈电的图像同步显示系统及方法。

背景技术：

近年来，随着高频技术和天线技术的发展，天线的频率上限越来越高，相应尺寸也越来越小，并逐步向着微型化方向发展，馈电方式也由传统同轴、波导方式转换为微带传输线形式，馈电点也非常微小。在片上型天线测试过程中，需要采用探针馈电，由于馈电点非常小，特别是在毫米波频段，由于毫米波探针针尖更小，采用传统双目显微镜已经很难分辨出探针和被测件之间是否良好接触，探针下压安全行程基本都在几微米～几十微米范围，仅靠肉眼对探针位移进行分辨，已经很难保证探针多个针尖同时和被测件进行良好接触，很容易造成操作人员误操作而损坏探针，而探针价格昂贵，对探针的损坏会大大增加研发及生产的成本，降低开发及生产效率。

目前，国内有人利用标准探针台搭建简易片上天线测试系统，如图1所示，在标准探针台上进行校准可测试天线阻抗指标，利用接收天线在弓型架上移动可以进行天线方向图测试。但进行天线指标精确测量的前提是探针和片上天线之间良好馈电。图1中利用双目显微镜进行观测，而没有其他可判断探针和天线之间良好接触的依据。通过接收天线在半圆弓型架轨道上移动，利用测试软件及矢量网络分析仪可得到片上天线上半空间某个极化切面的方向图，此时，操作人员在通过显微镜馈电的时候，无法观测到由于探针和天线之间的接触而在矢量网络分析仪上产生的测试曲线变化。

为了实现片上天线的性能测试，有人对标准探针台进行了改进设计，并对双目显微镜进行了替换，形成了如图2所示的测试系统方案。在实际测试时，为了保证良好的测试环境，通常把片上天线放置在微波暗室环境中，而测试仪器设备放在操作间。但是探针台、显微镜及其显示器由于实际应用情况不能放在暗室外。操作者在正确打开天线测试系统后，通过计算机设置需要测试的仪器参数，然后调节单筒电子显微镜，通过观察显示器，使显微镜对焦到片上天 线。通过调节探针台XYZ轴，使探针移动到片上天线馈电上方，调节探针台Z轴使探针慢慢接近片上天线馈电，当发现探针和馈电清晰度一致时，通过缓慢调节Z轴探针同时观察探针针尖是否轻微向前滑动，如图3-1、图3-2、图4-1图4-2所示，如产生滑动，则停止探针台下压动作，操作人员可到室外观察矢量网络分析仪S参数曲线馈电前后是否变化，如发生变化且曲线重复扫描测试数据稳定，则可认为探针和片上天线之间馈电正常，可进行下一步片上天线性能指标测试。

利用标准探针台进行探针和片上天线之间馈电的方式，由于使用双目显微镜，操作人员在利用显微镜调节探针台及探针时，仅能凭自己的视觉来判断探针和片上天线是否良好接触，在微波频段，由于探针尺寸相对较大，探针针尖相对较长，操作者在进行馈电时比较容易发现探针和片上天线馈电之后的相对位移。然而随着频率的升高，探针及天线馈电接口越来越小，特别是在毫米波频段，毫米波探针针尖仅有几个微米尺寸，探针针尖在和片上天线接触后的位移行程如图3-1、图3-2、图4-1图4-2所示向前滑动，由微波频段的几十微米变为几个微米，仅靠操作人员通过显微镜观察，已经很难判断出探针和片上天线之间是否良好接触，很容易使探针过压而损坏，而毫米波频段的探针价格相对于微波频段大大提高，所以这种馈电方式使天线测试变得复杂、低效及测试成本增加。

通过改进后的探针馈电方式虽然增加了操作人员的视野，但是操作人员在进行探针馈电时，观察电子显微镜显示器的同时不能同步观察到仪器设备测试曲线的变化，所以也主要以通过显示器观察探针针尖的位移情况判断探针是否良好馈电。当然，也可以增加操作人员进行分工观察，即一个操作人员通过电子显微镜显示器判断探针是否接触片上天线并产生位移，另一个操作人员观察仪器设备测试曲线是否发生变化，这种情况无疑增加了人力，且存在协调配合问题，一旦沟通出现问题而无法确认探针馈电的正常性，引发操作人员之间的矛盾，造成测试效率低等问题。

技术实现要素：

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种基于片上天线馈电的图像同步显示系统及方法，通过利用远程桌面的功能，在电子显微镜显示软 件运行的计算机上实现仪器系统测试的驻波比曲线的同步显示，使操作人员通过显微镜显示器即可观察探针和被测天线馈电，又可同时观察仪器系统测试的驻波比曲线的实时变化，通过物理性能及电性能的双重判断提高探针和片上天线之间馈电的成功率。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

基于片上天线馈电的图像同步显示系统，包括操作间和暗室，所述的操作间内设有控制机柜；所述的暗室内设有显微镜显示器，用于显示片上天线馈电的显微图像和驻波比测试曲线；所述的显微镜显示器一侧设有一个探针台，所述探针台上设有探针座，探针座一侧设有两个水平杆，一个水平杆上设有射频端口，所述射频端口通过射频电缆与控制机柜的仪器系统基本组件连接，用于在远程桌面上显示仪器系统测试的驻波比曲线；另一个水平杆的另一端设有片上天线，所述片上天线上设有探针，所述探针与射频端口连接。

所述控制机柜内设有仪器系统基本组件，该基本组件中包括了微波矢量网络分析仪、毫米波控制机等进行S参数测试毫米波扩展必须的基本仪器；所述的仪器系统基本组件的下方设有主控计算机及显示器，主控计算机及显示器下方设有转台控制器。

所述的探针座上设有XYZ轴，用于调节探针。

所述探针台上设有一个竖直杆，竖直杆顶端安装一个水平杆，在水平杆的另一端设有显微镜，所述显微镜与显微镜显示屏连接。

所述暗室底部设有旋臂转台，所述旋臂转台通过线路与转台控制器连接。

所述旋臂转台上设有接收模块，所述接收模块的一端与接收天线连接，另一端与控制机柜的仪器系统基本组件连接。

一种基于片上天线馈电的图像同步显示系统的工作方法，包括以下步骤：

步骤一，连接各个装置：将显微镜显示器与显微镜连接，探针与片上天线连接，射频端口与控制机柜的仪器系统基本组件和片上天线连接，接收模块与控制机柜的仪器系统基本组件连接，旋臂转台与转台控制器连接；

步骤二，根据显微镜显示器上显示的显微镜影像，调节探针座和显微镜焦距；

步骤三，根据显微镜显示器上显示的探针和片上天线之间的位置，调节探 针位置；

步骤四，根据显微镜上显示的探针和片上天线馈电点接触情况，远程桌面上显示的仪器系统测试的驻波比曲线的变化，调节探针座Z轴；

步骤五：根据驻波比测试曲线和显微镜显示器显示的探针变化，确认探针和片上天线之间馈电状态，若驻波比测试曲线不变，则实现片上天线馈电。

所述步骤二中，调节探针座使片上天线移动到显示影像中心区域，调节显微镜焦距使被测天线清晰的显示在影像中心；

所述步骤三中，调节探针座X轴和Y轴，使探针移动至片上天线馈电上方，调节探针座Z轴，使探针缓慢接近探针馈电点，缓慢调节Z轴并缓慢下压探针。

所述步骤四中，驻波比曲线横轴频率，纵轴为驻波比值。

本发明的有益效果是：

1.通过一个操作人员即可同时观察探针和片上天线之间的位置关系及驻波测试曲线的变化，利用这两个变化可快速实现对片上天线的馈电，提高馈电效率；

2.通过测试曲线的变化可判断探针和片上天线之间的接触状态，确保馈电点的准确性；

3.通过本发明提高探针馈电的准确性及效率，避免操作人员因判断失误而造成探针的损坏，降低了测试成本。

附图说明

图1是现有片上天线测试系统结构示意图；

图2是改进型片上天线测试系统结构示意图；

图3-1、3-2是探针馈电前结构示意图；

图4-1、4-2是探针馈电后结构示意图；

图5是本发明提供的基于片上天线馈电的图像同步显示系统结构示意图；

图6是本发明提供的探针和片上天线馈电前示意图；

图7是本发明提供的探针和片上天线馈电后示意图；

图8是本发明提供的基于片上天线馈电的图像同步显示系统的工作方法流程图；

其中，1.显微镜显示器，2.显微镜，3.探针，4.片上天线，5.探针座，6.射频 端口，7.接收天线，8.探针台，9.接收模块，10.旋臂转台。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图5所示，基于片上天线馈电的图像同步显示系统，包括操作间和暗室，所述的操作间内设有控制机柜；所述的暗室内设有显微镜显示器1，用于显示片上天线馈电的显微图像和驻波比测试曲线；所述的显微镜显示器一侧设有一个探针台8，所述探针台8上设有探针座5，探针座5一侧设有两个水平杆，一个水平杆上设有射频端口6，所述射频端口6通过射频电缆与控制机柜的仪器系统基本组件连接，用于在远程桌面上显示仪器系统测试的驻波比曲线；另一个水平杆的另一端设有片上天线4，所述片上天线上设有探针3，所述探针3与射频端口6连接。

所述控制机柜内设有仪器系统基本组件，该基本组件中包含有微波矢量网络分析仪、毫米波控制机等进行S参数测试毫米波扩展必须的基本仪器；所述的仪器系统基本组件的下方设有主控计算机及显示器，主控计算机及显示器下方设有转台控制器。

所述的探针座5上设有XYZ轴，用于调节探针。

所述探针台上设有一个竖直杆，竖直杆顶端安装一个水平杆，在水平杆的另一端设有显微镜2，所述显微镜2与显微镜显示屏1连接。

所述暗室底部设有旋臂转台10，所述旋臂转台10与转台控制器连接。

所述旋臂转台上设有接收模块9，所述接收模块9的一端与接收天线7连接，另一端与仪器系统基本组件连接。

如图6至图8所示，一种基于片上天线馈电的图像同步显示系统的工作方法，包括以下步骤：

步骤一，连接各个装置：将显微镜显示器与显微镜连接，探针与片上天线连接，射频端口与控制机柜的仪器系统基本组件和片上天线连接，接收模块与控制机柜的仪器系统基本组件连接，旋臂转台与转台控制器连接；

步骤二，根据显微镜显示器上显示的显微镜影像，调节探针座和显微镜焦距；

步骤三，根据显微镜显示器上显示的探针和片上天线之间的位置，调节探 针位置；

步骤四，根据显微镜上显示的探针和片上天线馈电点接触情况，远程桌面上显示的仪器系统测试的驻波比曲线的变化，调节探针座Z轴；

步骤五：根据驻波比测试曲线和显微镜显示器显示的探针变化，确认探针和片上天线之间馈电状态，若驻波比测试曲线不变，则实现片上天线馈电。

所述步骤二中，调节探针座使被测天线移动到显示影像中心区域，调节显微镜焦距使被测天线清晰的显示在影像中心；

所述步骤三中，调节探针座X轴和Y轴，使探针移动至片上天线馈电上方，调节探针座Z轴，使探针缓慢接近探针馈电点，缓慢调节Z轴并缓慢下压探针。

所述步骤四中，驻波比曲线横轴频率，纵轴为驻波比值。

本发明利用远程桌面连接功能，在测试仪器设备距离被测天线较远的情况下，也可以在近距离的显示器上观察到仪器测试曲线的实时变化，仅需要一名操作人员既可在操作探针台的同时观察到探针和仪器曲线的变化，节约了时间和空间，提高了探针馈电的效率和准确率，有效避免了探针的损坏，降低了测试成本。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。