為了加強磁耦合，在C形環附近添加去地的反向C形微帶線結構以加強耦合，並調節耦合平坦度。根據仿真模型製作了實物，探針置於被測微帶傳輸線上方可獲得耦合信號
，在X波段範圍內，耦合量在-19～-23dB之間。

 

 

微波組件向著集成
、小型化方向發展，很多組件采用裸芯片工藝進行貼裝（比如T/R組件）
，常規的測試排故方法已難以滿足現代化測試要求，比如射頻板通過焊接半截線引出信號測試的方法，已完全不適合高集成度
、高淨化度的組件測試。據此，本文開展了X波段非接觸式射頻探針的研究工作
，以利於微波組件的調試[1]。

 

 

 

xinhaozaiweidaichuanshuxianshangchuanshushi
，zaiqizhouweicunzaibihuandecichang，dangwaibuxianquanhuowaibuweidaixianquanzhuyidingcitongliangshi
，bianhuadecichangjiuchanshengbianhuadedianliu，jinerjiuketongguoouhedefangshitancechuxinhao。xiangbiyubanjiexianceshishepinxinhaoshi，zhezhongciouhefangshiwuxuewaijiedi。yibanqingkuangxia
，danggaifeijiechushitanzhenyubeiceduixiangjiechushi
，duanluweixianxishujiaodi（與微帶線不直接接觸）[2]。另外，X波段信號耦合量小於-15dB時
，對主路信號無影響，在探測信號的同時不影響係統正常工作[3,4]。

 

 

本(ben)探(tan)針(zhen)采(cai)用(yong)的(de)微(wei)帶(dai)形(xing)式(shi)借(jie)鑒(jian)單(dan)極(ji)子(zi)天(tian)線(xian)設(she)計(ji)方(fang)法(fa)，將(jiang)用(yong)於(yu)探(tan)測(ce)的(de)微(wei)帶(dai)線(xian)底(di)部(bu)的(de)地(di)去(qu)掉(diao)，從(cong)而(er)形(xing)成(cheng)開(kai)放(fang)的(de)電(dian)磁(ci)耦(ou)合(he)結(jie)構(gou)。調(tiao)整(zheng)用(yong)於(yu)探(tan)測(ce)的(de)微(wei)帶(dai)線(xian)的(de)長(chang)度(du)與(yu)寬(kuan)度(du)可(ke)將(jiang)空(kong)間(jian)波(bo)阻(zu)抗(kang)變(bian)換(huan)到(dao)50ohm，從而實現匹配。本文創新點在於采用C形(xing)環(huan)達(da)到(dao)空(kong)間(jian)磁(ci)耦(ou)合(he)目(mu)的(de)

，從(cong)而(er)將(jiang)近(jin)場(chang)能(neng)量(liang)轉(zhuan)化(hua)為(wei)電(dian)流(liu)，達(da)到(dao)測(ce)試(shi)信(xin)號(hao)功(gong)率(lv)的(de)目(mu)的(de)。本(ben)文(wen)還(hai)有(you)一(yi)個(ge)創(chuang)新(xin)點(dian)在(zai)於(yu)采(cai)用(yong)互(hu)補(bu)磁(ci)耦(ou)合(he)環(huan)結(jie)構(gou)，不(bu)僅(jin)加(jia)強(qiang)了(le)耦(ou)合(he)，還(hai)可(ke)以(yi)調(tiao)節(jie)耦(ou)合(he)平(ping)坦(tan)度(du)。該(gai)微(wei)帶(dai)探(tan)針(zhen)不(bu)僅(jin)可(ke)以(yi)應(ying)用(yong)於(yu)X波段信號探測，對於其他頻段信號也可以探測（耦合度需要測試），yincigaitanzhenyenengzuoweiceshidiancixieloudegongju，zaidiancikongjiantancelingyujuyouyidingdeyingyongjiazhi。gaitanzhensuocaiyongdejiegounengbeiqitapinduanshepintanzhenshejijiejian，shishiyongxinghenqiangdechanpin。

 

 

 

四(si)分(fen)之(zhi)一(yi)波(bo)長(chang)單(dan)極(ji)子(zi)天(tian)線(xian)要(yao)求(qiu)延(yan)伸(shen)出(chu)的(de)輻(fu)射(she)電(dian)長(chang)度(du)為(wei)四(si)分(fen)之(zhi)一(yi)波(bo)長(chang)
，其(qi)輻(fu)射(she)場(chang)分(fen)為(wei)近(jin)場(chang)與(yu)遠(yuan)場(chang)，近(jin)場(chang)是(shi)比(bi)較(jiao)複(fu)雜(za)的(de)電(dian)磁(ci)耦(ou)合(he)轉(zhuan)換(huan)環(huan)境(jing)。本(ben)節(jie)所(suo)設(she)計(ji)的(de)類(lei)單(dan)極(ji)子(zi)C形缺地探針長度也為四分之一波長，利用近場的磁生電的原理進行信號探測。其結構圖如下圖1所示
，主體由微帶50ohm饋線和C形缺地線組成：

 

圖1 C形缺地探針結構示意圖

 

C形缺地線電長度為四分之一波長：

 

 

其中，c為光速，f為工作頻率，Er為相對介電常數。

 

該結構的探針耦合度主要取決於與探測對象之間的距離以及C形環的開口大小。注意：該探針C形環必須與所測對象平行！

 

下麵仿真分析了探測對象與C形環的距離對耦合度的影響。當C形環與背測微帶信號線平行相距1mm、1.2mm
、1.4mm時，其耦合度在10GHz分別達到-19.45dB、-21.74dB、-23.46dB，其仿真結果如下圖2所示：

 

（1）相距1mm

 

（2）相距1.2mm

 

（3）相距1.4mm

 

圖2探針與被測對象的不同耦合距離的仿真結果

 

仿真結果表明
，當隨著耦合間距的加大，耦合度也在減小，而且x波段耦合度不平坦，達到7dB以上的幅度波動。由於C形環長度較小，且與頻率相關，因此本節不對C形環的長度做相關仿真分析。

 

 

由上節分析可知
，C形環探測信號的耦合度受製於耦合間距。在間距達到1mm的情況下，在10GHz才達到-19.45dB。為了增強耦合度，本節在C形環旁邊添加了與它相反的C形環，達到電磁耦合互補，增加耦合度的作用。其結構示意圖如下圖3所示。

 

圖3 增強型C形缺地探針結構示意圖

 

添加的C形環受到相同的磁場耦合，產生與主線相反的電流
，從而對主線進行二次耦合，增強了主線的耦合度。仿真了1mm耦合間距的耦合度，仿真結果如下圖4所示。在10GHz耦合-18.72dB，x波段耦合度-17.25~-19.27dB
，波動2dB左右。

 

圖4 增強型C形缺地探針1mm耦合間距仿真結果

 

由仿真結果分析可知，添加的反向C形環不僅增加了耦合度，而且具備調節耦合平坦度的功能。

 

 

根據上節仿真結果製作了實物
，如下圖5所示。下方微帶直通線與探針平行耦合的間距為1mm，測得X波段探針耦合度為-19dB~-23dB，與仿真值偏離不大。

 

圖5 C形微帶探針實物圖

 

 

針對微波組件的探測需求
，提出一種X波段非接觸式微帶探針結構，以便於信號檢測。本(ben)探(tan)針(zhen)采(cai)用(yong)的(de)微(wei)帶(dai)形(xing)式(shi)借(jie)鑒(jian)單(dan)極(ji)子(zi)天(tian)線(xian)設(she)計(ji)方(fang)法(fa)，將(jiang)用(yong)於(yu)探(tan)測(ce)的(de)微(wei)帶(dai)線(xian)底(di)部(bu)的(de)地(di)去(qu)掉(diao)，從(cong)而(er)形(xing)成(cheng)開(kai)放(fang)的(de)電(dian)磁(ci)耦(ou)合(he)結(jie)構(gou)。調(tiao)整(zheng)用(yong)於(yu)探(tan)測(ce)的(de)微(wei)帶(dai)線(xian)的(de)長(chang)度(du)與(yu)寬(kuan)度(du)可(ke)將(jiang)空(kong)間(jian)波(bo)阻(zu)抗(kang)變(bian)換(huan)到(dao)50ohm，從而實現匹配。該結構形式易於實現，對工藝無特殊要求
，可適合於微組裝產品的測試排故。

 

 

1、Arriola W A, et al. Wideband 3 dB branchline co upler basedon ( / 4 open circuited coupled lines [ J] . IEEE MicrowaveandWireless Component Letters, 2011, 21( 9) : 486- 488.

 

2、 Reed J.and Wheeler G..J..A method ofanalysis of symmetrical four-port networks[J].IEEE Transactions on MicrowaveTheory and Techniques,1956,50(4):246-252

 

3


、Shry-Sann Liao,Pou-Tou Sun,Nien-ChungChin,and Jen-Tee Peng,“A Novel Compact-SizeBranch-LineCoupler,”IEEETrans.Microw.TheoryTech.,vol.15,no.9,pp.588–590,Sep.2005.

 

4、 陳振國等. 微波技術基礎與應用. 人民郵電出版社.





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