專利名稱：微帶傳輸線阻抗參數(shù)測(cè)試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電變量參數(shù)測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種微帶傳輸線阻抗參 數(shù)測(cè)試方法。
背景技術(shù)：
PCB電路中由于阻抗線通常很短，直接從PCB電路中進(jìn)行阻抗測(cè)試是很 困難的，因此便在加工PCB電路的印制板上專門設(shè)計(jì)了一定長(zhǎng)度的阻抗線， 用于測(cè)試，它們的物理尺寸和PCB電路中相應(yīng)阻抗線相同，而且又是在相 同工藝條件下同時(shí)與PCB電路一起加工的，這種專供測(cè)試用的阻抗線被切 割下來形成阻抗測(cè)試條，通過對(duì)其阻抗線的阻抗特性的測(cè)試便反映了 PCB 電路中相應(yīng)阻抗線的特性。阻抗測(cè)試條有單端阻抗測(cè)試條和耦合差分阻抗 測(cè)試條之分(見圖l，圖2，圖3，圖4)。因此PCB電路阻抗的測(cè)試主要是 對(duì)阻抗測(cè)試條中微帶傳輸線樣件阻抗的測(cè)試。
阻抗測(cè)試可采用TDR時(shí)域反射法和分布參數(shù)測(cè)試法。
分布參數(shù)測(cè)試法中遇到的最大困難是微帶傳輸線接地板存在回路電 感，且回路電感與微帶傳輸線介質(zhì)高度成正比，與長(zhǎng)度和帶線寬度之比成 正比，由于地線上存在電感，用圖1所示的阻抗測(cè)試條對(duì)單端阻抗進(jìn)行測(cè) 試，兩測(cè)試探針連接微帶傳輸線兩端，兩接地探針接地，將會(huì)有地線上的 電感引入，測(cè)出的電感將大于微帶傳輸線上的電感，這種單端阻抗測(cè)試條 只適宜時(shí)域反射法測(cè)試。
參數(shù)測(cè)試法的理論根據(jù)是微波傳輸線理論，根據(jù)微波傳輸線理論，微 帶傳輸線的阻抗值有<formula>formula see original document page 5</formula>
式中L和C分別為微帶傳輸線的單位長(zhǎng)度分布電感和單位長(zhǎng)度分布電
容。耦合差分阻抗線的差分阻抗有<formula>formula see original document page 5</formula>
式中丄M// ， 分別是每條耦合線的單位長(zhǎng)度分布自電感和單位長(zhǎng)
度分布自電容；4^， C^分別是兩耦合線之間的單位長(zhǎng)度分布互電感和單
位長(zhǎng)度分布互電容。
只要能測(cè)準(zhǔn)這些分布參數(shù)值，便能準(zhǔn)確計(jì)算出PCB電路的傳輸線阻抗， 因此關(guān)鍵在于對(duì)PCB電路阻抗線分布參數(shù)的準(zhǔn)確測(cè)試，圖5參數(shù)測(cè)試儀中 連接待測(cè)器件DUT的高電位點(diǎn)Hp，高電流點(diǎn)He和低電位點(diǎn)Lp，低電流點(diǎn)Lc 由4根同軸電纜引出，為擴(kuò)展測(cè)試阻抗范圍和消除各種寄生參數(shù)的影響4 根同軸電纜與待測(cè)器件的連接方式以圖6所示4TP (4 terminal pair)結(jié) 構(gòu)為最佳，即將Hc,Hp引出的兩同軸電纜的內(nèi)導(dǎo)體和Lc， Lp引出的兩同軸 電纜內(nèi)導(dǎo)體分別焊接在一起作為兩測(cè)試端與待測(cè)器件連接，4根同軸電纜的 外導(dǎo)體在靠近測(cè)試端一端分別連接在一起。用這種性能良好的4TP結(jié)構(gòu)能 否測(cè)出PCB電路阻抗條中的微帶傳輸線和耦合差分阻抗線的分布參數(shù)呢？ 實(shí)際情況是除了能測(cè)準(zhǔn)微帶傳輸線分布電容和耦合差分阻抗線分布自電容 參數(shù)外，對(duì)其它參數(shù)都是測(cè)不了或測(cè)不準(zhǔn)的，如對(duì)微帶傳輸線的電感和耦 合差分阻抗線的自電感存在測(cè)不準(zhǔn)，對(duì)耦合差分阻抗線的互電感，互電容 參數(shù)則是測(cè)不了的，這是因?yàn)橛糜跍y(cè)試PCB電路單端阻抗測(cè)試條和耦合差 分阻抗測(cè)試條中，阻抗線通常長(zhǎng)度都在15cm左右，在4TP結(jié)構(gòu)Hp、 He電 纜對(duì)與Lp、 Lc電纜對(duì)之間外導(dǎo)體要連接長(zhǎng)于15cm的導(dǎo)線，會(huì)帶來較大寄 生電感，同時(shí)該連接線位置不同，形狀有異，其寄生電感數(shù)值都會(huì)發(fā)生變化，因而很難測(cè)準(zhǔn)只有幾十nH的微帶傳輸線分布電感和耦合差分阻抗線的 分布自電感，耦合差分阻抗線的互電感更小，要單獨(dú)測(cè)出更是不可能的， 測(cè)試耦合差分阻抗線的互電容，只能將4TP結(jié)構(gòu)兩測(cè)試端分別連接在兩耦 合線上，但這樣測(cè)出的不是互電容，而是兩耦合線間互電容與兩耦合線自 電容串聯(lián)后相并聯(lián)的結(jié)果，同時(shí)還要受到與阻抗條金屬接地板接觸的支撐 物介質(zhì)性能的影響。因此必須尋找一種適合測(cè)試微帶傳輸線分布參數(shù)的新 的測(cè)試電纜和測(cè)試方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是要克服公知技術(shù)的缺陷，提供一種微帶傳輸線阻抗參 數(shù)測(cè)試方法。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案是
微帶傳輸線阻抗參數(shù)測(cè)試方法，包括下列步驟
a、 采用工作頻率/ >:^frr (式中R為微帶傳輸線單位長(zhǎng)度分布損
耗電阻，L為微帶傳輸線單位長(zhǎng)度發(fā)布電感)的小電感小電容精密參數(shù)測(cè)試 儀和兩對(duì)分布參數(shù)阻抗測(cè)試電纜，每對(duì)電纜具有測(cè)試探針和接地探針，用 以對(duì)單端阻抗測(cè)試條和耦合差分阻抗測(cè)試條的微帶傳輸線分布參數(shù)進(jìn)行測(cè) 試，進(jìn)而計(jì)算出微帶傳輸線單端阻抗和耦合差分阻抗；
b、 對(duì)參數(shù)測(cè)試儀進(jìn)行短路和開路校正；
c、 確定接地探針當(dāng)作測(cè)試測(cè)針使用時(shí)的校正系數(shù)K值將兩測(cè)試探針 接地，兩接地探針連接任一微帶傳輸線兩端測(cè)其電感值，然后兩接地探針 接地，兩測(cè)試探針測(cè)試相同微帶傳輸線的電感值，有K二接地探針測(cè)試值/ 測(cè)試探針測(cè)試值；
d、 測(cè)試微帶傳輸線單端阻抗的分布電感值L，測(cè)試耦合微帶傳輸線差 分阻抗的分布自電感Uw與分布耦合互電感L之差值Lself-LJf:兩接地探針和兩測(cè)試探針分別連接一條微帶傳輸線進(jìn)行測(cè)試，分別得到(1+K)L和 (l+K) (Lself-Lm);
e、測(cè)試微帶傳輸線單端阻抗的分布電容C，測(cè)試耦合微帶傳輸線差分 阻抗線的分布自電容CS6lf時(shí)，將兩測(cè)試探針分別連接單端阻抗測(cè)試條或耦合 差分阻抗測(cè)試條中任一微帶線的測(cè)試孔和接地孔，并將兩接地探針短接即 可測(cè)得單端阻抗的分布電容C和耦合差分阻抗線的分布自電容CseIf;
f、 測(cè)試耦合差分阻抗線的互電容Cm時(shí)，將兩測(cè)試探針分別連接一條微
帶線的測(cè)試孔，兩接地探針分別連接接地孔，測(cè)出兩線之間的互電容c;;
g、 根據(jù)公式計(jì)算出單端阻抗Z和耦合差分阻抗線的差分阻抗Zdiff，
<formula>formula see original document page 7</formula>
所述兩對(duì)測(cè)試電纜(1)中的每對(duì)測(cè)試電纜包含有兩根同軸電纜，每根 同軸電纜的一端分別連接有一個(gè)BNC電纜連接頭，該端同軸電纜的內(nèi)導(dǎo)體 與BNC電纜的中心導(dǎo)體相連，該端同軸電纜的外導(dǎo)體與BNC電纜連接頭的 外導(dǎo)體相連；兩同軸電纜的另一端的內(nèi)導(dǎo)體與一測(cè)試探針合焊在一起，兩 同軸電纜的外導(dǎo)體與一接地探針合焊在一起，接地探針及測(cè)試探針分別焊 接在一絕緣介質(zhì)板的兩金屬化孔上， 一塑料件絕緣體將測(cè)試探針、接地探 針和絕緣介質(zhì)板包裹為一體而構(gòu)成電纜測(cè)試頭。
在所述電纜測(cè)試頭之接地探針的一側(cè)，設(shè)有接地標(biāo)識(shí)。
所述單端阻抗測(cè)試條由含有同一金屬接地板的兩根平行，彼此無(wú)耦合 且完全相同的微帶傳輸線組成，在兩微帶傳輸線的兩端分別設(shè)有測(cè)試孔， 在每端測(cè)試孔的外側(cè)設(shè)有與金屬接地板相連的接地孔，各端對(duì)應(yīng)的兩測(cè)試 孔與接地孔呈等邊三角形分布，等邊三角形的邊長(zhǎng)與所述測(cè)試探針和所述 接地探針之間的間距相等。
所述耦合差分阻抗測(cè)試條，包括含有同一金屬接地板的兩根完全相同 的相互耦合的微帶傳輸線組成，其特征是在兩耦合微帶傳輸線的兩端分別設(shè)有測(cè)試孔，在每端測(cè)試孔的外側(cè)設(shè)有與金屬接地板相連的接地孔，每 端對(duì)應(yīng)的兩測(cè)試孔與接地孔呈等邊三角形分布，等邊三角形的邊長(zhǎng)與所述 測(cè)試探針和所述接地探針之間的間距相等。
眾所周知，微帶傳輸線接地板具有回路電感，其回路電感的大小與介質(zhì) 高度成正比，與微帶傳輸線的長(zhǎng)度與寬度之比成正比，因此在測(cè)試過程中， 接地探針是不能接地的，否則會(huì)帶來接地電感，造成微帶傳輸線電感測(cè)不 準(zhǔn)。為了克服這一嚴(yán)重問題，我們采用了把接地探針當(dāng)作測(cè)試探針使用，為 此把單端阻抗條改變成由兩根完全相同的彼此無(wú)耦合的微帶傳輸線組成， 這樣，測(cè)分布電感時(shí),兩測(cè)試探針和兩接地探針分別連接一條微帶傳輸線進(jìn) 行測(cè)試，測(cè)試耦合差分阻抗線的分布電感時(shí)，也照此處理。由于測(cè)試電纜是 非平衡線，因此，將接地探針當(dāng)作測(cè)試探針處理，其測(cè)試出的數(shù)值和測(cè)試探
針測(cè)試出的數(shù)值是不同的，所得數(shù)據(jù)必須進(jìn)行修正，求出修正系數(shù)K。我們定
義1(=接地探針測(cè)得的電感值/測(cè)試探針測(cè)得的電感值。根據(jù)實(shí)驗(yàn)研究;K值
不是一個(gè)常數(shù)，而是微帶傳輸線物理參數(shù)的函數(shù)，但是，只要微帶傳輸線結(jié)
構(gòu)一定，便有確定的K值相對(duì)應(yīng)。K值可以通過實(shí)驗(yàn)的方法求出，其方法是 將兩接地探針連接阻抗條中任一微帶傳輸線的兩端，兩測(cè)試探針接地，測(cè)出 電感值Ll，然后將兩測(cè)試探針連接同一條微帶傳輸線的兩端，兩接地探針接 地，測(cè)出相應(yīng)電感值L2，則有K=L1/L2。
確定出K之后，兩測(cè)試探針和兩接地探針分別連接單端阻抗條上兩微 帶線，測(cè)出的電感值為(1+K)L,測(cè)試耦合差分阻抗條照此辦理，可以直接得 到計(jì)算差分阻抗的分布自電感Lself與分布互電感Lm的差值.即Lself-Lm。 這是因?yàn)闇y(cè)試電感時(shí)兩測(cè)試探針和兩接地探針分別連接一條耦合微帶傳輸 線，而流過兩測(cè)試探針和兩接地探針的電流是相反的，因此流過兩耦合微帶 傳輸線的電流也是相反的，根據(jù)右手螺旋法則，兩帶線產(chǎn)生的磁場(chǎng)是相反的. 有減小對(duì)方磁場(chǎng)的作用，因此測(cè)出的電感不是自電感的(1+K)倍，而是自電 感與互電感之差的(1+K)倍，即(l+K) (Lself-Lm)。而要單獨(dú)測(cè)試互電感的值是很困難的，也可以說是測(cè)不了的，用本發(fā)明解決了這一難題。
鑒于4TP (4 terminal pair,或說4對(duì)端)電纜在參數(shù)測(cè)試中具有良 好的性能，因此我們?cè)跍y(cè)試中，也盡量確保4TP結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)，如測(cè)電容時(shí)，兩 接地探針短接，測(cè)互電容時(shí)，兩接地探針連接接地板，雖然接地板具有回路 電感，但數(shù)值很小，其感抗比互電容的容抗要小得多，因而可忽略不計(jì)。 測(cè)電感時(shí),兩接地探針也通過一傳輸線電感連接在一起。雖然有影響，而我 們就是通過測(cè)其影響來測(cè)試其電感值的。
綜上所述，利用本發(fā)明所提出的微帶傳輸線分布參數(shù)測(cè)試方法，可準(zhǔn) 確測(cè)出計(jì)算單端阻抗和耦合差分阻抗的全部分布參數(shù)，從而達(dá)到了用分布
參數(shù)法精確測(cè)試PCB微帶傳輸線阻抗參數(shù)的目的。


圖l、 2是普通單端阻抗測(cè)試條的示意其中18 —微帶傳輸線；19一金屬接地板；20—印制板基材；21 — 測(cè)試孔；22 —接地孔。
圖3、 4是普通耦合差分阻抗測(cè)試條的示意其中23 —印制板基材；24 —耦合差分阻抗測(cè)試條；25 —金屬接地板; 27 —測(cè)試孔；28—接地孔。
圖5是用Agilent E4980A型小電感小電容精密精密參數(shù)測(cè)試儀構(gòu)成的 自動(dòng)測(cè)試電橋的示意圖6是4TP結(jié)構(gòu)阻抗測(cè)試示意其中29—同軸電纜外導(dǎo)體；30—同軸電纜內(nèi)導(dǎo)體；D0UT-待測(cè)器件。 圖7是本發(fā)明PCB分布參數(shù)阻抗測(cè)試電纜之示意圖； 其中l(wèi)一測(cè)試電纜；；2 —同軸電纜；4一內(nèi)導(dǎo)體；5 —測(cè)試探針；6 — 接地探針；61—外導(dǎo)體;7—介質(zhì)板；8—金屬化孔；9一注塑絕緣體；10— 電纜測(cè)試頭；3—BNC電纜連接頭；31—柳C電纜中心導(dǎo)體；32—柳C電纜連接頭的外導(dǎo)體。
圖8、 9是本發(fā)明單端阻抗測(cè)試條的示意其中l(wèi)l一測(cè)試孔；12 —接地孔；15 —微帶傳輸線；17 —金屬接地板;
33—PCB基板。
圖10是本發(fā)明測(cè)試微帶傳輸線電感L測(cè)試示意其中5 —測(cè)試探針；6 —接地探針；12 —接地孔;15 —微帶傳輸線。 圖11是本發(fā)明測(cè)試耦合差分阻抗線電感時(shí)的電流流向圖； 其中5 —測(cè)試探針；6 —接地探針；13 —測(cè)試孔；14一接地孔；16 — 微帶傳輸線。
圖12是本發(fā)明測(cè)試線電容時(shí)測(cè)試探針與接地探針的連接示意圖； 圖13是本發(fā)明測(cè)試耦合差分阻抗線互電容時(shí)測(cè)試探針與接地探針的連 接示意圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明 微帶傳輸線阻抗參數(shù)測(cè)試方法，包括下列步驟-
a、 采用工作頻率/>;^77的小電感小電容精密參數(shù)測(cè)試儀和兩對(duì)
2.8 l丄
分布參數(shù)阻抗測(cè)試電纜，每對(duì)電纜具有測(cè)試探針和接地探針，用以對(duì)單端 阻抗測(cè)試條和耦合差分阻抗測(cè)試條的微帶傳輸線分布參數(shù)進(jìn)行測(cè)試,進(jìn)而 計(jì)算出微帶傳輸線單端阻抗和耦合差分阻抗。
b、 對(duì)參數(shù)測(cè)試儀進(jìn)行短路和開路校正；
C、確定接地探針當(dāng)作測(cè)試測(cè)針使用時(shí)的校正系數(shù)K值將兩測(cè)試探針 接地，兩接地探針連接任一微帶傳輸線兩端測(cè)其電感值，然后兩接地探針 接地，兩測(cè)試探針測(cè)試相同微帶傳輸線的電感值，有K^接地探針測(cè)試值/ 測(cè)試探針測(cè)試值；d、測(cè)試微帶傳輸線單端阻抗的分布電感值L，測(cè)試耦合微帶傳輸線差 分阻抗的分布自電感Uif與分布耦合互電感L之差值L^-L時(shí)兩接地探 針和兩測(cè)試探針分別連接一條微帶傳輸線進(jìn)行測(cè)試，分別得到(1+K)L和
(l+K) (Lself-Lm);
e、測(cè)試微帶傳輸線單端阻抗的分布電容C，測(cè)試耦合微帶傳輸線差分 阻抗線的分布自電容CS6lf時(shí)，將兩測(cè)試探針分別連接單端阻抗測(cè)試條或耦合 差分阻抗測(cè)試條中任一微帶線的測(cè)試孔和接地孔，并將兩接地探針短接即 可測(cè)得單端阻抗的分布電容C和耦合差分阻抗線的分布自電容Csslf;
f、 測(cè)試耦合差分阻抗線的互電容c;時(shí)，將兩測(cè)試探針分別連接一條微
帶線的測(cè)試孔，兩接地探針分別連接接地孔，測(cè)出兩線之間的互電容C;
g、 根據(jù)公式計(jì)算出單端阻抗Z和耦合差分阻抗線的差分阻抗Zdiff，
八/IS/I和z 2 =2卜-^ 。
圖7所示的是PCB分布參數(shù)阻抗測(cè)試電纜,該電纜包括兩對(duì)測(cè)試電纜1 ， 每對(duì)測(cè)試電纜都設(shè)有兩根同軸電纜2，這兩根同軸電纜的一端分別連接有一 個(gè)BNC電纜連接頭3。同軸電纜中的內(nèi)導(dǎo)體4的一端與BNC電纜中心導(dǎo)體 31相連，另一端的都與一測(cè)試探針5合焊在一起；同軸電纜的外導(dǎo)體61的 一端與BNC電纜連接頭的外導(dǎo)體32相連，另一端都與一接地探針6合焊在 一起。接地探針6及測(cè)試探針5則分別焊接在一絕緣介質(zhì)板7的兩個(gè)金屬 化孔8上。
本實(shí)施例中，絕緣體9為塑料件，經(jīng)注塑工藝將測(cè)試探針5、接地探針 6和絕緣介質(zhì)板7塑封連接為一體而制成電纜測(cè)試頭10。
單端阻抗測(cè)試條的結(jié)構(gòu)，如圖8 — 10、 12所示，印制電路板一面為金 屬接地板17，另一面上由兩平行彼此無(wú)耦合且完全相同的微帶傳輸線15組 成，即兩根微帶傳輸線的線間距離大于微帶傳輸線的2倍線寬，目的是使
兩微帶傳輸線間無(wú)耦合。在兩微帶傳輸線的兩端設(shè)有測(cè)試孔11，在兩測(cè)試孔的外側(cè)設(shè)有接地孔12，兩測(cè)試孔與接地孔構(gòu)成成等邊三角形，邊長(zhǎng)等于
接地探針和測(cè)試探針之間的間距。
耦合差分阻抗測(cè)試條的結(jié)構(gòu)如圖11、 13所示，印制電路板一面為金屬 接地板17，另一面上由兩彼此相互耦合且完全13，在兩測(cè)試孔13的外側(cè) 設(shè)有接地孔14，兩測(cè)試孔與接地孔構(gòu)成成等邊三角形，邊長(zhǎng)等于接地探針 和測(cè)試探針之間的間距。
本發(fā)明中分布參數(shù)阻抗測(cè)試電纜，在使用中它保持了 4TP結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)， 但它比4TP結(jié)構(gòu)使用更加靈活，并通過這種結(jié)構(gòu)能準(zhǔn)確測(cè)出單端阻抗線分 布電容C和耦合差分阻抗線分布自電容Cself,能準(zhǔn)確測(cè)出單端阻抗線分布 電感L和耦合差分阻抗線的分布自電感與分布互電感的差值Lself-Lm以及 分布互電容Cm，從而能根據(jù)(1)和(2)式準(zhǔn)確計(jì)算出微帶傳輸線特性阻抗 和耦合差分阻抗線的差分阻抗。
為適宜參數(shù)法測(cè)阻抗，本發(fā)明對(duì)單端阻抗測(cè)試條進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)，排 除了地線上回路電感的影響單端阻抗測(cè)試條設(shè)計(jì)成由兩根無(wú)耦合(兩線 間距大于兩倍線寬)、相互獨(dú)立的完全相同的微帶傳輸線組成，兩微帶傳輸 線的兩端設(shè)計(jì)有供測(cè)試用的測(cè)試孔及一接地孔，兩測(cè)試孔之間的間距和接 地孔到兩測(cè)試孔之間的間距設(shè)計(jì)來和兩測(cè)試電纜的電纜測(cè)試頭的測(cè)試探針 5與接地探針6之間的間距相等。耦合差分阻抗條兩耦合線兩端供測(cè)試用的 測(cè)試孔和接地孔也按此情況處理。測(cè)試微帶傳輸線分布電感時(shí)，為了不引 入接地回路電感，接地探針6是不接地的，而當(dāng)作測(cè)試探針使用，即兩接 地探針6與兩測(cè)試探針5分別連接一條微帶傳輸線進(jìn)行測(cè)試，如圖10所示， 測(cè)試的結(jié)果為(l+k) L。將接地探針用作測(cè)試探針的前提條件是在測(cè)試前 的短路校正時(shí)，除了測(cè)試探針進(jìn)行短接外，接地探針也必須進(jìn)行短接校正。 在測(cè)試耦合差分阻抗線電感時(shí)同樣是兩接地探針和兩測(cè)試探針分別連接一 條微帶傳輸線，但測(cè)出的參數(shù)是(l+K) (Lself-Lm)，如圖ll所示，在圖11 中測(cè)試探針中的電流方向和接地探針之間的電流方向是相反的，根據(jù)右手螺旋定則，它們產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向是相反的，有減小對(duì)方磁場(chǎng)的趨向，因此
測(cè)出的電感值是(l+K) (Lself-Lm)，Lm數(shù)值很小，要單獨(dú)進(jìn)行測(cè)試是完全 不可能的，但用我們這種結(jié)構(gòu)，卻能成功地測(cè)出計(jì)算差分阻抗所需的 Lself-Lm參數(shù)，但要注意的是用上述方法測(cè)出的單端阻抗條微帶傳輸線的 分布電感是(l+K) L，測(cè)出的耦合差分阻抗條微帶線的分布電感為(l+K) (Lself-Lm)，因此上述測(cè)試結(jié)果必須除以(l+K)才能得到微帶傳輸線分布電 感值L和耦合差分阻抗線每條線的Lself-Lm。
測(cè)試微帶傳輸線的分布電容參數(shù)C，可對(duì)單端阻抗測(cè)試條中任1條線進(jìn) 行測(cè)試，測(cè)試方法是兩測(cè)試探針分別連接微帶傳輸線的測(cè)試孔和接地孔， 兩接地探針短接。如圖12所示，這相當(dāng)于變成了4TP結(jié)構(gòu)，測(cè)試耦合差分 阻抗線自電容Cself也可對(duì)耦合差分阻抗條中任一條微帶傳輸線進(jìn)行測(cè)試， 方法同測(cè)微帶傳輸線的電容分布參數(shù)完全一樣。
測(cè)試耦合差分阻抗線的互電容，方法是兩測(cè)試探針分別連接一條微帶 傳輸線的測(cè)試孔，兩接地探針分別與接地孔連接，如圖13所示，由于是共 地連接，因此測(cè)出的電容便是兩線之間的互電容。
需要說明一點(diǎn)的是在上述測(cè)試中，參數(shù)測(cè)試儀的工作頻率必須滿足
本實(shí)例選擇2MHZ足以滿足該公式所限定的條件。
由上述方案可知，通過上述方法結(jié)合使用本發(fā)明分布參數(shù)阻抗測(cè)試電 纜及配用的阻抗測(cè)試條可準(zhǔn)確測(cè)出計(jì)算單端阻抗和耦合差分阻抗的全部分 布參數(shù)，從而達(dá)到了用參數(shù)法精確測(cè)試分布參數(shù)阻抗的目的。
權(quán)利要求
1、微帶傳輸線阻抗參數(shù)測(cè)試方法，包括下列步驟a、采用工作頻率 id="icf0001" file="A2009101926250002C1.tif" wi="25" he="11" top= "40" left = "73" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/>的小電感小電容精密參數(shù)測(cè)試儀和兩對(duì)分布參數(shù)阻抗測(cè)試電纜，每對(duì)電纜具有測(cè)試探針和接地探針，用以對(duì)單端阻抗測(cè)試條和耦合差分阻抗測(cè)試條的微帶傳輸線分布參數(shù)進(jìn)行測(cè)試，進(jìn)而計(jì)算出微帶傳輸線單端阻抗和耦合差分阻抗；b、對(duì)參數(shù)測(cè)試儀進(jìn)行短路和開路校正；c、確定接地探針當(dāng)作測(cè)試測(cè)針使用時(shí)的校正系數(shù)K值將兩測(cè)試探針接地，兩接地探針連接任一微帶傳輸線兩端測(cè)其電感值，然后兩接地探針接地，兩測(cè)試探針測(cè)試相同微帶傳輸線的電感值，有K＝接地探針測(cè)試值/測(cè)試探針測(cè)試值；d、測(cè)試微帶傳輸線單端阻抗的分布電感值L，測(cè)試耦合微帶傳輸線差分阻抗的分布自電感Lself與分布耦合互電感Lm之差值Lself-Lm時(shí)兩接地探針和兩測(cè)試探針分別連接一條微帶傳輸線進(jìn)行測(cè)試，分別得到(1+K)L和(1+K)(Lself-Lm)；e、測(cè)試微帶傳輸線單端阻抗的分布電容C，測(cè)試耦合微帶傳輸線差分阻抗線的分布自電容Cself時(shí)，將兩測(cè)試探針分別連接單端阻抗測(cè)試條或耦合差分阻抗測(cè)試條中任一微帶線的測(cè)試孔和接地孔，并將兩接地探針短接即可測(cè)得單端阻抗的分布電容C和耦合差分阻抗線的分布自電容Cself；f、測(cè)試耦合差分阻抗線的互電容Cm時(shí)，將兩測(cè)試探針分別連接一條微帶線的測(cè)試孔，兩接地探針分別連接接地孔，測(cè)出兩線之間的互電容Cm；g、根據(jù)公式計(jì)算出單端阻抗Z和耦合差分阻抗線的差分阻抗Zdiff，<maths id="math0001" num="0001" ><math><![CDATA[ <mrow><mi>Z</mi><mo>=</mo><msqrt> <mfrac><mrow> <mrow><mo>(</mo><mn>1</mn><mo>+</mo><mi>K</mi><mo>)</mo> </mrow> <mi>L</mi></mrow><mrow> <mrow><mo>(</mo><mn>1</mn><mo>+</mo><mi>K</mi><mo>)</mo> </mrow> <mi>C</mi></mrow> </mfrac></msqrt><mo>=</mo><msqrt> <mfrac><mi>L</mi><mi>C</mi> </mfrac></msqrt><mo>,</mo> </mrow>]]></math> id="icf0002" file="A2009101926250002C2.tif" wi="39" he="11" top= "240" left = "24" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/></maths><maths id="math0002" num="0002" ><math><![CDATA[ <mrow><msub> <mi>Z</mi> <mi>diff</mi></msub><mo>=</mo><mn>2</mn><msqrt> <mfrac><mrow> <mrow><mo>(</mo><mn>1</mn><mo>+</mo><mi>K</mi><mo>)</mo> </mrow> <mrow><mo>(</mo><msub> <mi>L</mi> <mi>self</mi></msub><mo>-</mo><msub> <mi>L</mi> <mi>m</mi></msub><mo>)</mo> </mrow></mrow><mrow> <mrow><mo>(</mo><mn>1</mn><mo>+</mo><mi>K</mi><mo>)</mo> </mrow> <mrow><mo>(</mo><msub> <mi>C</mi> <mi>self</mi></msub><mo>+</mo><mn>2</mn><msub> <mi>C</mi> <mi>m</mi></msub><mo>)</mo> </mrow></mrow> </mfrac></msqrt><mo>=</mo><mn>2</mn><msqrt> <mfrac><mrow> <msub><mi>L</mi><mi>self</mi> </msub> <mo>-</mo> <msub><mi>L</mi><mi>m</mi> </msub></mrow><mrow> <msub><mi>C</mi><mi>self</mi> </msub> <mo>+</mo> <mn>2</mn> <msub><mi>C</mi><mi>m</mi> </msub></mrow> </mfrac></msqrt><mo>.</mo> </mrow>]]></math> id="icf0003" file="A2009101926250002C3.tif" wi="109" he="13" top= "239" left = "67" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/></maths>
2、 依照權(quán)利要求1所述的微帶傳輸線阻抗參數(shù)測(cè)試方法，其特征在 于所述兩對(duì)測(cè)試電纜(1)中的每對(duì)測(cè)試電纜包含有兩根同軸電纜(2)， 每根同軸電纜的一端分別連接有一個(gè)BNC電纜連接頭(3)，該端同軸電纜 的內(nèi)導(dǎo)體(4)與BNC電纜的中心導(dǎo)體(31)相連，該端同軸電纜的外導(dǎo)體(61)與BNC電纜連接頭的外導(dǎo)體(32)相連；兩同軸電纜的另一端的內(nèi) 導(dǎo)體(4)與一測(cè)試探針(5)合焊在一起，兩同軸電纜的外導(dǎo)體(61)與 一接地探針(6)合焊在一起，接地探針及測(cè)試探針分別焊接在一絕緣介質(zhì) 板(7)的兩金屬化孔(8)上， 一塑料件絕緣體(9)將測(cè)試探針(5)、接 地探針(6)和絕緣介質(zhì)板(7)包裹為一體而構(gòu)成電纜測(cè)試頭(10)。
3、 依照權(quán)利要求2所述的微帶傳輸線阻抗參數(shù)測(cè)試方法，其特征在 于在所述電纜測(cè)試頭(10)之接地探針(6)的一側(cè)，設(shè)有接地標(biāo)識(shí)。
4、 依照權(quán)利要求1所述的微帶傳輸線阻抗參數(shù)測(cè)試方法，其特征是 所述單端阻抗測(cè)試條由含有同一金屬接地板(17)的兩根平行，彼此無(wú)耦 合且完全相同的微帶傳輸線(15)組成，在兩微帶傳輸線的兩端分別設(shè)有 測(cè)試孔(11)，在每端測(cè)試孔(11)的外側(cè)設(shè)有與金屬接地板(17)相連的 接地孔(12)，各端對(duì)應(yīng)的兩測(cè)試孔(11)與接地孔(12)呈等邊三角形分 布，等邊三角形的邊長(zhǎng)與所述測(cè)試探針(5)和所述接地探針(6)之間的 間距相等。
5、 依照權(quán)利要求1所述的微帶傳輸線阻抗參數(shù)測(cè)試方法，其特征是 所述耦合差分阻抗測(cè)試條，包括含有同一金屬接地板(25)的兩根完全相 同的相互耦合的微帶傳輸線(24、 16)組成，其特征是在兩耦合微帶傳 輸線(16)的兩端分別設(shè)有測(cè)試孔(13)，在每端測(cè)試孔(13)的外側(cè)設(shè)有 與金屬接地板相連的接地孔(14)，每端對(duì)應(yīng)的兩測(cè)試孔(13)與接地孔(14) 呈等邊三角形分布，等邊三角形的邊長(zhǎng)與所述測(cè)試探針(5)和所述接地探 針(6)之間的間距相等。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種微帶傳輸線阻抗參數(shù)測(cè)試方法，通過工作頻率f＞(R/2.81L)Hz的小電感小電容精密參數(shù)測(cè)試儀和包含兩對(duì)具有測(cè)試探針和接地探針的測(cè)試電纜，以及由兩條間距大于2倍線寬的無(wú)耦合微帶傳輸線組成的單端阻抗測(cè)試條和兩條相互耦合的微帶傳輸線組成的差分阻抗測(cè)試條的使用，通過本發(fā)明的測(cè)試方法可準(zhǔn)確地測(cè)出計(jì)算微帶傳輸線阻抗的全部分布參數(shù)，實(shí)現(xiàn)用分布參數(shù)法精確測(cè)試微帶傳輸線特性阻抗的目的。
文檔編號(hào)G01R27/26GK101672874SQ20091019262
公開日2010年3月17日 申請(qǐng)日期2009年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月23日
發(fā)明者陽(yáng)澤彬 申請(qǐng)人:深圳市博敏電子有限公司;陽(yáng)澤彬