高帶寬探頭的製作方法

2023-10-21 07:37:37 1

專利名稱：高帶寬探頭的製作方法
技術領域：
本發明涉及高帶寬探頭。
背景技術：
對於高帶寬電壓探頭的現存的困難在於最小化探頭中的連接寄生效應，這也提供了更高的可用性。通常，在人工探測期間從高帶寬電壓探頭到測試點所進行的電連接的質量非常容易受到操作者微小的移動的影響。由操作者進行的任何手或身體的移動使得電連接劣化或斷開。因此，期望的可用性特徵是一定量的多軸容許量，以允許當用戶試圖保持探頭與測試點之間的接觸時發生的正常的手移動。因為人工探頭必須設計用於多種應用，所以另一個所期望的可用性特徵是在兩個信號連接之間可變的間距。因為高頻探頭用於訪問高頻電路，所以還期望的是最小化探頭的物理體積，以合適地訪問通常與高頻器件相關的小几何結構內的測試點。
現有的探頭通過包括具有彈簧線或彈簧蹺(spring pogo)的分離柔性成形的接地配件而實現可變間距和z軸容許量的可用性特徵。分離的接地配件允許在其他連接移動的同時的固定接地。在此方案中，僅對接地連接存在z軸容許量。
現有的差分探頭在探頭的頂端處使用一體的銷插座。用戶將直銷或者彎曲的線銷插入以允許連接到被探測的測試點。彎曲的線銷允許可變的間距。線的柔性提供了一些z軸容許量，但是使用此方案的帶寬受到限制。一些現有的具有更高帶寬的差分探頭使用固定間距，且不使用z軸容許量。提供可變間距的特徵增強了連接寄生效應，從而使探頭帶寬劣化。在美國專利No.6,828,768(此後稱作「768專利」)中公開了另一種現有的高帶寬差分探頭。768專利教導了一種可變間距設計和多軸容許量。通過旋轉偏移頂端的使用來實現可變間距。通過雙彈簧加載探頭筒的使用實現多軸容許量。雖然768專利的教導提供了一種具有可變間距和多軸容許量的高帶寬探頭，但是它以複雜性的代價來實現此方案。在768專利的實施例中的探頭主體相對較大，並且複雜性帶來了進一步縮減探頭幾何尺寸的挑戰。
因此，仍然存在對具有可變間距、多軸容許量的高帶寬探頭的需求，其能夠探測較小的器件幾何尺寸。


通過結合附圖，從以下詳細說明可以得到對本教導的理解，附圖中圖1是根據本教導的差分探頭的實施例的立體圖。
圖2是如附圖的圖1所示的差分探頭的探頭頂端的實施例的放大立體圖。
圖3是根據本教導的探頭的部件的實施例的立體圖。
圖4是根據本教導的探頭的實施例的正視平面圖。
圖5是如圖3所示的探頭的部件的側視平面圖。
圖6是根據本教導的探頭的可選實施例的正視平面圖。
圖7是根據本教導的探頭的可選實施例的正視平面圖。
具體實施例方式
參考附圖的圖1，示出了根據本教導的用於連接到探頭放大器102的差分探頭100的實施例的立體圖。探頭100接觸被測試的器件或系統(未示出)上的測試點並將電信號提供到探頭放大器102以引到諸如示波器(未示出)之類的接收器件。根據本教導的探頭100在其主體上較細長，這增強了訪問較小區域的能力，並且不會不適當地阻擋用戶對被探測的測試點的觀察。細長的探頭100還允許多個探頭的使用以訪問相對靠近在一起的多個測試點。在所示具體實施例中，放大器102的殼體是瀏覽系統的把手，其將用戶的手放置為遠離被探測的測試點以減少擁擠並進一步允許對測試點的不受阻礙的觀察。
根據本發明的教導，適用於瀏覽系統的探頭放大器102的具體實施例是可從安捷倫科技有限公司獲取的高帶寬InfiniiMax探頭放大器。探頭放大器102具有第一和第二放大器接頭以接收布置在探頭100的端部處的第一和第二匹配接頭118、120。在具體實施例中，第一和第二接頭118、120是GPO/SMP接頭。其他合適的接頭也落在本教導的範圍內。合適接頭類型的選擇部分地由接頭尺寸、在探頭100與探頭放大器102之間傳輸的信號的頻率帶寬、和其他實際考慮來決定。探頭100可與探頭放大器102分離以允許用於單個探頭放大器102的多種類型的探頭100的使用，使得瀏覽系統比探頭100和探頭放大102成為整體的情況更便宜和更易修理。
探頭100的具體實施例具有至少一個信號接地傳輸元件106，其包括一定長度的半剛性同軸電纜傳輸線。探頭頂端104連接在信號接地傳輸元件106的遠端處以用於探測被測試器件的測試點。在具體實施例中，探頭頂端104是可更換的。因為探頭頂端104趨向於成為探頭100的更脆弱的元件之一，所以可更換的探頭頂端104降低了探頭修理的成本。在探頭100的某些實施例中，並參考附圖的圖2，阻抗元件200可以是布置在探頭頂端104與信號接地傳輸元件106的信號之間的任何合適的離散阻抗或阻抗網絡。在具體實施例中，取決於所需的信號條件和帶寬要求，阻抗元件200是電阻元件或電阻-電容元件。
具體參考附圖的圖3，信號接地傳輸元件106構造為在其長度上提供固有的彈簧屬性。沿著信號接地傳輸元件106的長度的子集被構造為探頭100的彈簧部分112。彈簧部分112布置在探頭頂端104與連接器118之間。因此，彈簧部分112用於提供探頭100中固有的彈簧屬性，並用作信號接地傳輸元件106的一部分。施加在探頭頂端104中的壓力導致彈簧部分112內的一定可彎性，這允許一些容許量以在存在正常的手移動的情況下維持與測試點的接觸。在具體實施例中，彈簧部分112彎曲為平行於信號接地傳輸元件106的基本平面的環300。在形成環300的微同軸電纜中的彎曲半徑不小於用於微同軸電纜的最小彎曲半徑，使得不影響信號接地傳輸元件106的帶寬。提供固有彈簧屬性的其他實施例包括如附圖的圖6所示的螺旋和如圖7所示的平面曲線元件。通過本教導，還構思了提供固有彈簧屬性的其他形狀。在具體實施例中，信號接地傳輸元件106由一定長度的半剛性微共軸線纜製成。半剛性微同軸電纜的長度足夠長以在提供固有彈簧屬性的形狀之外還提供細長的錐度形狀，但也不會長到使探頭變得笨拙，從而維持與被探測的測試點的連接。長度的近似範圍可以是使用目前已知的材料的從1.5英寸到4英寸的任意尺寸。目前已知的或在將來將變為已知的材料可以取決於材料的剛性和任何具體應用的需求而支撐不同的長度。半剛性同軸電纜的直徑影響探頭的彈簧屬性，而不同的屬性可以適用於某些應用。有利於許多應用而考慮的具體實施例使用具有0.047英寸直徑的半剛性微同軸電纜。更大直徑的半剛性微同軸電纜(例如0.086英寸)比具有更小直徑的實施例更為剛硬，並在其彈簧部分112中提供更小的可彎性。更小直徑的半剛性微同軸電纜(例如0.020英寸)較為不剛硬，並更脆弱，但在其彈簧部分提供更大範圍的移動。取決於彈簧部分的期望構造(該構造落在本領域的普通技術人員在得到本教導的益處的情況下的能力範圍內)，其他的長度和直徑也是適用的。
參考附圖中的圖1，在差分探頭的具體實施例中，探頭100包括兩個相同構造的第一和第二探頭頂端104、108，以及用系杆116保持在一起的第一和第二信號接地傳輸元件106、110。在此構造中，每個探頭頂端104、108上的彈簧部分112對準，並在沿著探頭100長度的相同位置上。在具體實施例中，兩個滑塊114每個包括單個軸套，每個軸套布置在每個接地傳輸元件106、110上以沿著信號接地傳輸元件106、110的長度在探頭頂端104、108和彈簧部分112之間行進。接地導線202的遠端附裝到每個滑塊114。具體參考附圖中的圖2(其示出了探頭的探頭頂端部的更詳細視圖)，保持環204布置為靠近每個探頭頂端104並與信號接地傳輸元件106、110的各自的接地進行電接觸。地線202從滑塊114中的一個穿過兩個保持環204延伸到另一個滑塊114。在根據本教導的一個方面，地線202提供探頭頂端104對探頭頂端104的電接地。如本領域的普通技術人員可以理解的，探頭頂端104在地線202的附近降低了信號到接地迴路的距離，這減小了寄生阻抗，並允許通過信號接地傳輸元件106、110的高帶寬傳輸。在根據本教導的具體實施例中，信號接地傳輸元件106、110互相間隔固定的距離。具體地，探頭頂端104對探頭頂端104的間距是約3英寸。滑塊114可以沿著各個信號接地傳輸元件可變地定位。取決於滑塊114沿著信號接地傳輸元件106、110定位的位置，地線202的在兩個保持環204之間延伸的部分縮短或延長了保持環204對保持環204的間距。隨著在兩個保持環204之間延伸的部分延長，其允許探頭頂端104、108達到或回到其初始間距。因此，附裝到地線202的滑塊114用於使靠近探頭頂端104的信號接地傳輸元件106、110的接地部分接地，並提供穩定的探頭頂端104對探頭頂端104的間距。
此處出於解釋的目的說明了根據本教導的某些實施例。對於普通技術人員之一在具有本教導益處的情況下將可以進行未具體涉及的其他實施例，即使這些實施例未被具體描述，且這些具體實施例落在所附權利要求的範圍內。因此，此處的實施例和解釋僅是解釋性的，且本教導的範圍僅由所附權利要求所限。
權利要求
1.一種裝置，包括探頭，所述探頭具有用於將所探測的信號引到接收器件的探頭頂端和信號接地傳輸元件，所述信號接地傳輸元件被構造為提供固有的彈簧屬性。
2.如權利要求1所述的裝置，所述探頭頂端和所述信號接地傳輸元件分別是第一探頭頂端和第一信號接地傳輸元件，所述探頭還包括第二探頭頂端和第二信號接地傳輸元件，所述第二信號接地傳輸元件被構造為提供固有的彈簧屬性。
3.如權利要求2所述的裝置，其中所述第一和第二信號接地傳輸元件具有基本相同的構造。
4.如權利要求1所述的裝置，其中所述信號接地傳輸元件包括具有構造為環的部分的微同軸電纜線。
5.如權利要求4所述的裝置，所述環是平面的。
6.如權利要求4所述的裝置，其中所述環包括不小於所述微同軸電纜的彎曲半徑限制的半徑。
7.如權利要求1所述的裝置，其中所述信號接地傳輸元件包括構造為螺旋的微同軸電纜線。
8.如權利要求7所述的裝置，其中所述螺旋包括不小於所述微同軸電纜的彎曲半徑限制的半徑。
9.如權利要求1所述的裝置，其中所述信號接地傳輸元件包括構造有曲線部分的微同軸電纜線。
10.如權利要求2所述的裝置，還包括接地機構，所述接地機構將所述第一和第二信號接地傳輸元件的接地互連。
11.如權利要求10所述的裝置，其中所述接地裝置沿著所述第一和第二信號接地傳輸元件滑動以調節所述第一探頭頂端和所述第二探頭頂端之間的距離。
12.如權利要求1所述的裝置，其中放大器布置在所述信號接地傳輸元件和所述接收器件之間。
13.一種探頭裝置，用於連接到放大器，所述探頭裝置包括彼此布置為固定關係的第一和第二信號接地傳輸元件，每個信號接地傳輸元件都具有探頭頂端，每個信號接地傳輸元件都構造為提供固有的彈簧屬性。
14.如權利要求13所述的裝置，其中所述第一和第二信號接地傳輸元件具有基本相同的構造。
15.如權利要求13所述的裝置，其中所述信號接地傳輸元件包括具有構造為環的部分的微同軸電纜線。
16.如權利要求15所述的裝置，所述環是平面的。
17.如權利要求15所述的裝置，其中所述環包括不小於所述微同軸電纜的彎曲半徑限制的半徑。
18.如權利要求13所述的裝置，其中所述信號接地傳輸元件包括構造為螺旋的微同軸電纜線。
19.如權利要求18所述的裝置，其中所述螺旋包括不小於所述微同軸電纜的彎曲半徑限制的半徑。
20.如權利要求13所述的裝置，其中所述信號接地傳輸元件包括構造有曲線部分的微同軸電纜線。
21.如權利要求13所述的裝置，還包括接地機構，所述接地機構將所述第一和第二信號接地傳輸元件的接地互連。
22.如權利要求21所述的裝置，其中所述接地機構沿著所述第一和第二信號接地傳輸元件滑動以調節所述第一探頭頂端和所述第二探頭頂端之間的距離。
全文摘要
本發明公開了一種探頭。該探頭將電信號提供到接收器件。探頭具有探頭頂端和信號接地傳輸元件，且信號接地傳輸元件構造為提供固有的彈簧屬性。
文檔編號G01R1/02GK1936597SQ20061015231
公開日2007年3月28日 申請日期2006年9月21日 優先權日2005年9月21日
發明者麥可·T·麥克提格 申請人:安捷倫科技有限公司