一种用于石英晶体参数测试系统的π网络夹具及测试方法与流程

本申请涉及晶体参数测试领域，尤其涉及一种石英晶体参数测试装置及测试方法。

背景技术：

石英晶体测试系统在参数测试中需要使用特殊的测试夹具，称为π网络夹具。

目前，现有技术的直插式π网络夹具使用接触簧片，带来测试误差大的问题。由于接触簧片是常闭状态，接入晶体时需要用晶体引脚用力插入，外力会对晶体本身结构造成影响，且对精密的标准晶体长期漂移特性影响大；晶体结构形变导致测量结果变化大。另外，同一晶体多次插入夹具的位置不定、接触簧片不易清洁，也导致对测试结果不利影响。

因此，对于石英晶体测试系统测试夹具，需解决石英晶体引脚插入处开关的可控性，外力破坏晶体特性的问题，实现重复性高的用于石英晶体测试系统的π网络夹具。

技术实现要素：

为解决石英晶体参数测试系统的稳定性低、测试结果不准确的问题，本申请提出一种用于石英晶体参数测试系统的π网络夹具及测试方法。

本申请实施例提供一种用于石英晶体参数测试系统的π网络夹具，实现π网络测试电路，包括壳体、位置调节部件、接线夹；所述壳体开有滑槽；所述位置调节部件，包括至少一个滑动条，沿所述滑槽贴合滑动；每个所述滑动条开有固定孔，用于插入所述石英晶体的一只引脚；所述接线夹包括咬合端口、接线端、受力端，所述咬合端口和所述接线端电气连通，所述接线端与所述测试电路连接；所述咬合端口用于夹住穿过所述固定孔的石英晶体引脚，加载测试信号；

优选地，所述π网络夹具还包含按键，所述按键固定于壳体外表面；所述受力端与所述按键机械连接，用于控制所述咬合端口的开合。

作为本申请进一步优化的实施例，所述用于石英晶体参数测试系统的π网络夹具中，所述位置调节部件还包括卡具，用于固定所述滑动条的位置。

作为本申请进一步优化的实施例，所述用于石英晶体参数测试系统的π网络夹具中，所述机械连接的方式是用硬力矩结构。

作为本申请进一步优化的实施例，所述用于石英晶体参数测试系统的π网络夹具中，所述机械连接的方式是用弹性结构。

作为本申请进一步优化的实施例，所述用于石英晶体参数测试系统的π网络夹具中，所述壳体材料为屏蔽金属材料，其表面涂绝缘涂料。

作为本申请进一步优化的实施例，所述用于石英晶体参数测试系统的π网络夹具中，所述滑动条为屏蔽金属材料，其表面涂绝缘涂料。

作为本申请进一步优化的实施例，所述用于石英晶体参数测试系统的π网络夹具中，所述受力端由绝缘材料包裹。

本申请实施例还提供一种石英晶体参数测试方法，包括以下步骤：

移动所述至少一个滑动条，调整所述固定孔的位置，与晶体引脚间距适配；

将所述石英晶体引脚插入所述固定孔中,并用所述卡具固定滑动条；

通过按键，打开所述咬合端口，夹持所述石英晶体引脚，使所述石英晶体主体下表面与所述滑动条贴合。

本申请实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：石英晶体插入引脚的位置可以固定，用滑动条上的固定孔来调节位置，解决了晶体引脚位置变动导致的参数重复性问题；同时，石英晶体引脚插入不需要用力插入，避免外力对晶体本身结构的影响，用按键自由控制咬合端的开关，有效避免了石英晶体插入时反作用力对晶体结构的影响及对晶体参数测试的影响；本发明的结构便于对夹持晶体引脚的位置进行清洁。用本发明的夹具，测试结果稳定性好、长期漂移特性好。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为π网络夹具原理框图；

图2为常见π网络夹具结构框图；

图2(1)为结构示意图；

图2(2)为俯视图；

图3为用于石英晶体参数测试系统的π网络夹具实施例结构示意图；

图4为用于石英晶体参数测试系统的π网络夹具俯视图示意图；

图5为本申请测试方法的实施例流程图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。以下结合附图，详细说明本申请各实施例提供的技术方案。

图1为π网络夹具原理框图。iec标准推荐的π网络是对称双π型回路，由电阻r1、r2、r3构成输入衰减器，电阻r4、r5、r6构成输出衰减器，作用是使π网络的阻抗与测量仪的阻抗相匹配，并衰减来自测量仪器的反射信号。测试过程中，夹具等效阻抗zs与被测晶体串联，一起作为负载。iec60444-1要求的π网络电阻为原盘型和棒型精密电阻，允许偏差为±1％，而且机械结构复杂，体积大，使用不便，常用的是由高精度的表帖电阻和印制线路板和晶体插座组成的π网络夹具。理想设计中夹具等效阻抗zs是纯电阻。

图2为常见π网络夹具结构框图，其中图2(1)为结构示意图，图2(2)为俯视图。常用的直插式π网络夹具结构非常简单，主要由测试电路a4、接触簧片a2、sma接头a3及壳体a1构成。使用时直插晶体的两引脚分别插入两接触簧片内，利用晶体参数分析仪及测量程序测试晶体相关参数，并通过开路校准、短路校准、负载校准修正夹具引起的误差。

目前，现有技术的直插式π网络夹具带来测试误差等问题具体说明如下：

晶体测试结果误差大。由于接触簧片是常闭状态，且需要用晶体引脚用力插入，一方面会对晶体本身结构造成一定影响，特别对精密的标准晶体长期漂移特性影响很大，另一方面插入时的反作用力造成晶体结构形变需要时间恢复，短时间的测量结果变化也较大。

晶体测试测试结果重复性差。常规接触簧片开口长约1厘米，虽然便于适应不同引脚距离的晶体，但同一晶体多次插入夹具的位置不容易固定，导致参数测试结果的重复性变差。

接触簧片不容易清洁，进一步影响测试结果。常规接触簧片没有使之开启的开关，清洁时需对抗闭合力，操作非常不便，在长时间使用的簧片表面存在金属氧化或污渍，对晶体参数尤其是谐振电阻参数测量影响很大。

图3为用于石英晶体参数测试系统的π网络夹具实施例结构示意图。本申请实施例提供一种用于石英晶体参数测试系统的π网络夹具，包括壳体10、位置调节部件30、接线夹40、按键60。

测试电路20位于壳体10内部，与壳体10内壁固定连接。所述测试电路20例如为对称双π型回路。

所述壳体10开有滑槽70。优选地，所述壳体材料为屏蔽金属材料，其表面涂绝缘涂料。例如：所述壳体材料为铝合金，其表面涂绝缘涂料，其形状为长方体。

壳体下部开两个孔，用于安装sma接口。所述sma接口为通用的信号接口，用螺丝固定在外壳上，满足晶体测试规范要求。通过线缆连接到电路电路。

所述位置调节部件30包含至少一个滑动条，所述滑动条包含固定孔，用于插入所述石英晶体引脚。

作为本发明装置优化的实施例，所述滑动条包括第一滑动条31和第二滑动条32，至少有一个滑动条沿所述滑槽贴合滑动，所述第一滑动条31开有第一固定孔33，所述第二滑动条32开有第二固定孔34，所述第一固定孔33和第二固定孔34用于插入所述石英晶体引脚。通过滑动所述第一滑动条和或所述第二滑动条，使所述第一固定孔43和第二固定孔44之间间距可调。

本领域技术人员能够理解，当只有一个滑动条时，则只有一个固定孔的位置可以调节。一个滑动条的固定孔能够用于插入所述石英晶体的一只引脚；则所述石英晶体的其他引脚的固定方式，例如插入位于外壳上的静止的固定孔，这里不做具体限定。当有两个滑动条(例如第一滑动条、第二滑动条)，且每个滑动条上包含固定孔(例如第一固定孔、第二固定孔)时，每一个固定孔都可用于插入所述石英晶体的一只引脚。

优选地，所述位置调节部件还包括卡具，用于固定所述滑动条(例如第一滑动条31和第二滑动条32)的位置。

优选地，所述滑动条(例如第一滑动条31和第二滑动条32)采用屏蔽金属材料，表面涂绝缘漆，所述固定孔(例如第一固定孔33、第二固定孔34)内壁绝缘。

进一步优化的实施例，第一滑动条31和第二滑动条32采用铝合金，表面涂绝缘漆，第一滑动条31和第二滑动条32长边包含凹槽，与滑槽的边缘配合。

所述接线夹的数量与所述石英晶体引脚的数量相同，每一个接线夹用于所述石英晶体的一只引脚，实现石英晶体引脚与测试电路连接，加载测试信号。

所述接线夹40包括咬合端口41、接线端42、受力端43(图3为示意图，其中仅用粗实线来表示咬合端口、接线端、受力端的位置示意，图3中表示的接线夹为2个)，例如所述接线夹为线缆用接线鳄鱼夹；所述咬合端口和所述接线端电气连通。所述接线端42与所述测试电路20固定连接，所述受力端43与所述按键60机械连接，用于控制所述咬合端口的开合。所述咬合端口41位于所述位置调节部件30下方，优选地，所述咬合端口41咬合面与所述滑动条滑动方向平行，用于夹住由所述第一固定孔33和第二固定孔34插入的所述石英晶体引脚，加载测试信号。

优选地，所述接线端42与所述测试电路20通过焊接方式固定连接。

优选地，所述受力端43由绝缘材料包裹。所述受力端通过一连接部件50与所述按键60连接，用于控制所述咬合端41的开关。

优选地，所述咬合端口41无锯齿，咬合面为铜材或镀金不锈钢，宽且平，闭合后无明显缝隙。最佳实施例用咬合端口宽度为10mm或更大，一般小于20mm。所述咬合端41咬合面位于位置调节部件正下方，且间隙小于0.5mm。

优选地，所述连接部件50，是机械结构，用于将所述按键60的压力传导至所述受力端控制所述咬合端口的开合。所述连接部件50可以是硬力矩结构，例如使用绝缘材料，通过向按键施加外力传导至接线夹受力端，从而打开咬合端口咬合面；也可以是弹性装置，例如弹簧，压紧按键时打开咬合端口咬合面，松开按键自身弹性闭合咬合端口咬合面。

优选地，所述按键60，用机械连接方式固定在壳体10外壁上。例如：用螺丝固定在壳体上。

图4为用于石英晶体参数测试系统的π网络夹具俯视图实施例示意图。

所述壳体10一面开10mm～15mm宽的通槽；第一滑动条31开有第一固定孔33，所述第二滑动条32开有第二固定孔34。第一滑动条31和第二滑动条32至少有一个滑动条沿所述滑槽贴合滑动，即可仅第一滑动条31，也可仅滑动第二滑动条32，也可分别滑动第一滑动条31和第二滑动条32，达到调整第一固定孔33和第二固定孔34之间距离的目的。所述第一固定孔33和第二固定孔34为圆形，孔径小于3mm，两孔可调间距5mm～25mm，滑动条(至少在所述第一固定孔33和第二固定孔34之间部分)厚度小于1.5mm。

图中还表示出按键60安装的位置。每一个所述接线夹的受力端43与所述按键60机械连接，用于控制所述接线夹的咬合端口的开合。由于所述咬合端口41位于所述位置调节部件30下方，所述咬合端口41咬合面与所述滑动条滑动方向平行时，咬合端口张开时的受力方向垂直与所述滑动条的滑动方向，因此按键的按动方向与所述滑动条的滑动方向垂直。

图中还表示出用于安装sma接口80的位置。

图5为本申请测试方法的实施例流程图。按照本申请实施例所述的装置，将各元器件进行装配。

使用本发明的π网络夹具测试晶体时，先用专用线缆连接sma接口与晶体分析仪主机，经必要的校准步骤减小系统误差，然后测试晶体。插入晶体时，先按照晶体引脚间距调整定位孔位置，并固定滑动条。然后按压接线夹控制按键，打开接线夹，插入晶体，启动测试。需要注意的是应将晶体引脚完全插入夹具内，晶体主体的下表面到接触滑动条为止。

本申请提出的石英晶体参数测试方法，用于本申请任一项实施例所述的石英晶体参数测试系统的π网络夹具，至少包括以下步骤：

步骤100：移动所述至少一个滑动条(例如，第一滑动条和或第二滑动条)，调整固定孔的位置，与晶体引脚间距适配；

在步骤100中，调整所述第一固定孔和第二固定孔之间的距离与晶体引脚间距适配，即插入晶体时按照晶体引脚间距滑动所述第一滑动条或第二滑动条，来调整所述第一固定孔和第二固定孔的位置；

步骤200：将所述石英晶体引脚插入所述固定孔(例如：所述第一固定孔和第二固定孔)中，并用所述卡具固定滑动条；

在步骤200中，调整好所述固定孔(例如：第一固定孔和第二固定孔)的位置后，横向移动卡具并将滑动条(例如，第一滑动条和第二滑动条)固定。

步骤300：调整按键，打开所述咬合端，将所述石英晶体引脚分别插入其中，直到所述石英晶体主体下表面与所述滑动条(例如第一滑动条和第二滑动条贴合)。

在步骤300中，调整按键，即按压该按键，当按压时接线夹咬合端打开，所述石英晶体引脚可以直接插入其中。所述石英晶体主体下表面与所述第一滑动条和第二滑动条贴合，即石英晶体引脚完全插入接线夹咬合端内，即可启动测试。