Rf探头的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明的实施例涉及RF探头(probe)，RF探头用于从被测电路的传输线耦合出探测信号。另外的实施例涉及自动化测试设备，自动化测试设备包括RF探头和接收器。另外的实施例涉及一种方法，该方法用于从被测电路的传输线耦合出探测信号。一些实施例涉及具有扩展的操作频率的非侵入性RF内部电路探头。
【背景技术】
[0002]图1a示出了传统的非侵入性RF探头10的框图。RF探头10包括探头引脚(pin)/接触块(contact block) 12和高阻抗元件/电路14，高阻抗元件/电路14串联连接在探头引脚/触头(contact) 12和外部接收器16之间。高阻抗元件/电路14可以是高值串联电阻器或场效应晶体管。
[0003]图1b示出了传统的非侵入性RF探头10的末端的示意图，传统的非侵入性RF探头10包括接地引脚12_1和信号引脚12_2。
[0004]用于内部电路测试的典型的高阻抗RF探头的高输入阻抗特征在低频处主要由探头的前端电路的输入阻抗来确定。当探头的输入阻抗是高阻抗时，被测电路未受扰动，因此探头被认为是非侵入性的。
[0005]虽然典型的探头在低频处保持了它的非侵入性特征，但是当在高频处使用探头时，最小可制造长度L(从探头末端(探头引脚12的末端)到RF探头10的高阻抗元件/电路14所测量的长度)成为限制因素。当该长度L变得与操作频率的波长相当时，被称为阻抗变换的行为将RF探头10的之前的高输入阻抗转换为低输入阻抗。这使得探头干扰或侵入所探测的被测设备(DUT)线，从图2中所示的所探测的DUT线频率响应中，这将变得清晰。
[0006]图2在图中示出了长度L为4.5毫米的传统的非侵入性RF探头10所探测的DUT线频率响应。在图2中，纵坐标表示插入增益(负插入损耗)(dB)，其中横坐标表示频率(GHz)。因此，在插入损耗小于1.5dB的频率区域中，RF探头10被认为是非侵入性的(具有高输入阻抗)，其中，在插入损耗大于1.5dB的频率区域中，RF探头被认为是侵入性的。
[0007]因此，在使探头引脚12尽可能短方面，探头10的最高操作频率受可用的微加工技术的实际限制的约束，并且在将探头电路14放置地尽可能接近探头末端方面，探头10的最高操作频率受电子装配技术的约束。
[0008]商业的高阻抗有源探头是来自安捷伦(Agilent)科技公司的85024。短的固定引脚探头引起具有高输入阻抗的有源电路。操作的规定频率被限制为3GHz。
[0009]与来自安捷伦科技公司的探头85024相比，来自威达(Vectra)的RealProbel07具有更高的操作频率。该探头包括20dB的耦合损耗，因此推测是无源探头。该探头可以工作在7GHz之前，在所探测的DUT线上具有1.5dB的插入损耗。
[0010]除了探头引脚被构造在PCB上(因此使长度L更短)之外，来自威达的RealProbel09具有与RealProbel07相似的架构。该探头被宣传能工作在18GHz之前。当探头被连续使用时，将PCB作为探头引脚来使用可能损害它的长期可靠性。
[0011]来自艾法斯(Aeroflex)公司的RF探头1205在架构上与来自安捷伦科技公司的探头相似，但是具有数个接地建议。它被限制在4GHz之前操作。
[0012]另外，US 4853227示出了一种晶片探头，该晶片探头由被放置在支撑膜上、包含高阻抗放大器组件的探头引脚和PCB构造而成。
[0013]另外，US 5821758示出了一种RF内部电路方法，该方法用于使用信号重定向来进行非侵入性测量。因此，在DUT上，在测量中使用2个手指的方法需要很多印刷电路板空间，并且在创建对信号进行重定向的触头中使用可移除的无源器件可能潜在地引起不一致的测量。
[0014]因此，本发明的目的是提供一种概念，该概念用于从被测电路的传输线耦合出探测信号，降低或甚至避免上述的缺点。
[0015]该目的由根据权利要求1的RF探头、根据权利要求17的自动化测试设备和根据权利要求23的方法来解决。
[0016]本发明的实施例提供了一种RF探头，该RF探头用于从被测电路的传输线耦合出探测信号。RF探头包括至少两个探头引脚，探头引脚具有第一端和第二端，第一端用于接触电路。另外，RF探头包括用于在探头引脚的第二端处提供可变阻抗的装置。RF探头被配置为基于沿至少一个探头引脚传播的信号来提供探测信号。
[0017]根据本发明的概念，沿被测电路的传输线传播的信号上的插入损耗(由将传输线与探头引脚的第一端接触所引起)可以通过用于在探头引脚的第二端处提供可变阻抗的装置来降低。探头引脚基于探头引脚的长度以及它形成的特征阻抗来将探头引脚的第二端处存在的阻抗变换为探头引脚的第一端处存在的变换阻抗。因此，通过调节探头引脚的第二端处所提供的可变阻抗，高阻抗在探头引脚的第一端处出现时所处的频率可以被设置或被选择。
【附图说明】
[0018]本文参照附图来描述本发明的实施例。
[0019]图1a示出了传统的非侵入性RF探头的框图。
[0020]图1b示出了传统的非侵入性RF探头的末端的示意图。
[0021]图2在图中示出了长度L为4.5毫米的传统的非侵入性RF探头所探测的DUT线频率响应。
[0022]图3根据本发明的实施例示出了用于从电路的传输线耦合出探测信号的RF探头的框图。
[0023]图4根据本发明的实施例示出了电路的传输线和用于从传输线耦合出探测信号的RF探头的不意图。
[0024]图5根据本发明的实施例示出了 RF探头的框图，其中用于提供可变阻抗的装置包括高阻抗电路和可变移相器。
[0025]图6根据本发明的实施例在图中示出了由图5中所示的具有长度为4.5毫米的探头引脚的RF探头所引起的沿电路的传输线传播的信号上的插入增益。
[0026]图7在表中示出了针对1°相移、100°相移和200°相移，图5中所示的RF探头100的非侵入性频率区域。
[0027]图8根据本发明的实施例示出了 RF探头的框图，其中用于提供可变阻抗的装置包括可变终止电路和传输线。
[0028]图9根据本发明的实施例在图中示出了由图8中所示的具有长度为4.5毫米的探头引脚的RF探头所引起的沿电路的传输线传播的信号上的插入增益。
[0029]图10在表中示出了针对开口终止状态和短路终止状态、图8中所示的RF探头的非侵入性频率区域。
[0030]图1la根据本发明的实施例示出了 RF探头的框图，其中用于提供可变阻抗的装置包括可变终止电路和兰格耦合器。
[0031]图1lb示出了用于提供图1la中所示的RF探头的可变阻抗的装置的兰格耦合器的可能的实施方式的框图。
[0032]图12根据本发明的另一实施例示出了 RF探头的框图。
[0033]图13根据本发明的实施例示出了自动化测试设备200的框图。
[0034]图14示出了用于从电路的传输线耦合出探测信号的方法的流程图。
[0035]具有相同功能或等价功能的相同元件或等价元件在下面的描述中由相同标号或等价标号来表示。
【具体实施方式】
[0036]在下面的描述中，阐述了多个细节以提供对本发明的实施例的更透彻的解释。然而，对本领域技术人员显而易见的是本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下被实施。在其它实例中，已知的结构和设备以框图的形式被示出，而不是详细示出，以便避免模糊本发明的实施例。另外，除非另有明确规定，之后所描述的不同的实施例的特征可以互相结合。
[0037]图3根据本发明的实施例示出了用于从被测电路的传输线耦合出探测信号110的RF探头100的框图。RF探头100包括至少两个探头引脚102_1至102_n(n彡2)，探头引脚具有第一端104和第二端106，第一端104用于接触电路。另外，RF探头100包括用于在探头引脚102_1至102_n(n彡2)的第二端106处提供可变阻抗Z2的装置108。RF探头100被配置为基于沿探头引脚102_1至102_n(n彡2)中的至少一个探头引脚传播的信号来提供探测信号110。
[0038]根据本发明的概念，增加的操作频率处增加的插入损耗(由将电路的传输线与探头引脚102_1至102_n(n彡2)的第一端104接触所引起)可以通过用于在探头引脚102_1至102_n(n彡2)的第二端处提供可变阻抗的装置来降低。探头引脚102_1至102_n(n彡2)基于探头引脚102 j至102_n(n彡2)的长度L以及它形成的特征阻抗来将探头引脚102_1至102_n(n彡2)的第二端106处存在的阻抗Z/变换为探头引脚102_1至102_n(n彡2)的第一端104处存在的变换阻抗Zp因此，通过调节探头引脚102_1至102_n(n彡2)的第二端106处所提供的可变阻抗Z2，高阻抗(例如，引起小于1.5dB (或1.2dB、或1.0dB、或0.7dB)的插入损耗)在探头引脚102_1至102_n(n彡2)的第一端104处出现时所处的频率可以被设置或被选择。
[0039]因此，一些实施例解决了频率限制问题，并且在保持探头100的非侵入性特性的同时，将它的操作频率范围扩展到超出可用的微加工和电子装配技术通常所允许的范围。因此，如果沿电路的传输线传播的信号上的插入损耗小于1.5dB(或1.2dB、或1.0dB、或0.7dB)，则RF探头100被认为是非侵入性的。
[0040]例如，频率限制可以通过使用阻抗变换的周期特性来规避，其中探头的高阻抗特征在长度L等于关于半个波长的倍数时的频率处重复。由于具有用于变化随后的高阻抗带出现时所处的频率的机制，连续的和可扩展的频带可以通过在初始频率范围和随后的频率范围中的任一处操作探头来实现。
[0041]注意，RF探头100可以包括多达η个探头引脚102_1至102_η，其中η是大于或等于二(η彡2)的自然数。例如，如图3中所示