Rf探頭的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明的實施例涉及RF探頭(probe)，RF探頭用于從被測電路的傳輸線耦合出探測信號。另外的實施例涉及自動化測試設(shè)備，自動化測試設(shè)備包括RF探頭和接收器。另外的實施例涉及一種方法，該方法用于從被測電路的傳輸線耦合出探測信號。一些實施例涉及具有擴展的操作頻率的非侵入性RF內(nèi)部電路探頭。
【背景技術(shù)】
[0002]圖1a示出了傳統(tǒng)的非侵入性RF探頭10的框圖。RF探頭10包括探頭引腳(pin)/接觸塊(contact block) 12和高阻抗元件/電路14，高阻抗元件/電路14串聯(lián)連接在探頭引腳/觸頭(contact) 12和外部接收器16之間。高阻抗元件/電路14可以是高值串聯(lián)電阻器或場效應晶體管。
[0003]圖1b示出了傳統(tǒng)的非侵入性RF探頭10的末端的示意圖，傳統(tǒng)的非侵入性RF探頭10包括接地引腳12_1和信號引腳12_2。
[0004]用于內(nèi)部電路測試的典型的高阻抗RF探頭的高輸入阻抗特征在低頻處主要由探頭的前端電路的輸入阻抗來確定。當探頭的輸入阻抗是高阻抗時，被測電路未受擾動，因此探頭被認為是非侵入性的。
[0005]雖然典型的探頭在低頻處保持了它的非侵入性特征，但是當在高頻處使用探頭時，最小可制造長度L(從探頭末端(探頭引腳12的末端)到RF探頭10的高阻抗元件/電路14所測量的長度)成為限制因素。當該長度L變得與操作頻率的波長相當時，被稱為阻抗變換的行為將RF探頭10的之前的高輸入阻抗轉(zhuǎn)換為低輸入阻抗。這使得探頭干擾或侵入所探測的被測設(shè)備(DUT)線，從圖2中所示的所探測的DUT線頻率響應中，這將變得清晰。
[0006]圖2在圖中示出了長度L為4.5毫米的傳統(tǒng)的非侵入性RF探頭10所探測的DUT線頻率響應。在圖2中，縱坐標表示插入增益(負插入損耗)(dB)，其中橫坐標表示頻率(GHz)。因此，在插入損耗小于1.5dB的頻率區(qū)域中，RF探頭10被認為是非侵入性的(具有高輸入阻抗)，其中，在插入損耗大于1.5dB的頻率區(qū)域中，RF探頭被認為是侵入性的。
[0007]因此，在使探頭引腳12盡可能短方面，探頭10的最高操作頻率受可用的微加工技術(shù)的實際限制的約束，并且在將探頭電路14放置地盡可能接近探頭末端方面，探頭10的最高操作頻率受電子裝配技術(shù)的約束。
[0008]商業(yè)的高阻抗有源探頭是來自安捷倫(Agilent)科技公司的85024。短的固定引腳探頭引起具有高輸入阻抗的有源電路。操作的規(guī)定頻率被限制為3GHz。
[0009]與來自安捷倫科技公司的探頭85024相比，來自威達(Vectra)的RealProbel07具有更高的操作頻率。該探頭包括20dB的耦合損耗，因此推測是無源探頭。該探頭可以工作在7GHz之前，在所探測的DUT線上具有1.5dB的插入損耗。
[0010]除了探頭引腳被構(gòu)造在PCB上(因此使長度L更短)之外，來自威達的RealProbel09具有與RealProbel07相似的架構(gòu)。該探頭被宣傳能工作在18GHz之前。當探頭被連續(xù)使用時，將PCB作為探頭引腳來使用可能損害它的長期可靠性。
[0011]來自艾法斯(Aeroflex)公司的RF探頭1205在架構(gòu)上與來自安捷倫科技公司的探頭相似，但是具有數(shù)個接地建議。它被限制在4GHz之前操作。
[0012]另外，US 4853227示出了一種晶片探頭，該晶片探頭由被放置在支撐膜上、包含高阻抗放大器組件的探頭引腳和PCB構(gòu)造而成。
[0013]另外，US 5821758示出了一種RF內(nèi)部電路方法，該方法用于使用信號重定向來進行非侵入性測量。因此，在DUT上，在測量中使用2個手指的方法需要很多印刷電路板空間，并且在創(chuàng)建對信號進行重定向的觸頭中使用可移除的無源器件可能潛在地引起不一致的測量。
[0014]因此，本發(fā)明的目的是提供一種概念，該概念用于從被測電路的傳輸線耦合出探測信號，降低或甚至避免上述的缺點。
[0015]該目的由根據(jù)權(quán)利要求1的RF探頭、根據(jù)權(quán)利要求17的自動化測試設(shè)備和根據(jù)權(quán)利要求23的方法來解決。
[0016]本發(fā)明的實施例提供了一種RF探頭，該RF探頭用于從被測電路的傳輸線耦合出探測信號。RF探頭包括至少兩個探頭引腳，探頭引腳具有第一端和第二端，第一端用于接觸電路。另外，RF探頭包括用于在探頭引腳的第二端處提供可變阻抗的裝置。RF探頭被配置為基于沿至少一個探頭引腳傳播的信號來提供探測信號。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的概念，沿被測電路的傳輸線傳播的信號上的插入損耗(由將傳輸線與探頭引腳的第一端接觸所引起)可以通過用于在探頭引腳的第二端處提供可變阻抗的裝置來降低。探頭引腳基于探頭引腳的長度以及它形成的特征阻抗來將探頭引腳的第二端處存在的阻抗變換為探頭引腳的第一端處存在的變換阻抗。因此，通過調(diào)節(jié)探頭引腳的第二端處所提供的可變阻抗，高阻抗在探頭引腳的第一端處出現(xiàn)時所處的頻率可以被設(shè)置或被選擇。
【附圖說明】
[0018]本文參照附圖來描述本發(fā)明的實施例。
[0019]圖1a示出了傳統(tǒng)的非侵入性RF探頭的框圖。
[0020]圖1b示出了傳統(tǒng)的非侵入性RF探頭的末端的示意圖。
[0021]圖2在圖中示出了長度L為4.5毫米的傳統(tǒng)的非侵入性RF探頭所探測的DUT線頻率響應。
[0022]圖3根據(jù)本發(fā)明的實施例示出了用于從電路的傳輸線耦合出探測信號的RF探頭的框圖。
[0023]圖4根據(jù)本發(fā)明的實施例示出了電路的傳輸線和用于從傳輸線耦合出探測信號的RF探頭的不意圖。
[0024]圖5根據(jù)本發(fā)明的實施例示出了 RF探頭的框圖，其中用于提供可變阻抗的裝置包括高阻抗電路和可變移相器。
[0025]圖6根據(jù)本發(fā)明的實施例在圖中示出了由圖5中所示的具有長度為4.5毫米的探頭引腳的RF探頭所引起的沿電路的傳輸線傳播的信號上的插入增益。
[0026]圖7在表中示出了針對1°相移、100°相移和200°相移，圖5中所示的RF探頭100的非侵入性頻率區(qū)域。
[0027]圖8根據(jù)本發(fā)明的實施例示出了 RF探頭的框圖，其中用于提供可變阻抗的裝置包括可變終止電路和傳輸線。
[0028]圖9根據(jù)本發(fā)明的實施例在圖中示出了由圖8中所示的具有長度為4.5毫米的探頭引腳的RF探頭所引起的沿電路的傳輸線傳播的信號上的插入增益。
[0029]圖10在表中示出了針對開口終止狀態(tài)和短路終止狀態(tài)、圖8中所示的RF探頭的非侵入性頻率區(qū)域。
[0030]圖1la根據(jù)本發(fā)明的實施例示出了 RF探頭的框圖，其中用于提供可變阻抗的裝置包括可變終止電路和蘭格耦合器。
[0031]圖1lb示出了用于提供圖1la中所示的RF探頭的可變阻抗的裝置的蘭格耦合器的可能的實施方式的框圖。
[0032]圖12根據(jù)本發(fā)明的另一實施例示出了 RF探頭的框圖。
[0033]圖13根據(jù)本發(fā)明的實施例示出了自動化測試設(shè)備200的框圖。
[0034]圖14示出了用于從電路的傳輸線耦合出探測信號的方法的流程圖。
[0035]具有相同功能或等價功能的相同元件或等價元件在下面的描述中由相同標號或等價標號來表示。
【具體實施方式】
[0036]在下面的描述中，闡述了多個細節(jié)以提供對本發(fā)明的實施例的更透徹的解釋。然而，對本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的是本發(fā)明的實施例可以在沒有這些具體細節(jié)的情況下被實施。在其它實例中，已知的結(jié)構(gòu)和設(shè)備以框圖的形式被示出，而不是詳細示出，以便避免模糊本發(fā)明的實施例。另外，除非另有明確規(guī)定，之后所描述的不同的實施例的特征可以互相結(jié)合。
[0037]圖3根據(jù)本發(fā)明的實施例示出了用于從被測電路的傳輸線耦合出探測信號110的RF探頭100的框圖。RF探頭100包括至少兩個探頭引腳102_1至102_n(n彡2)，探頭引腳具有第一端104和第二端106，第一端104用于接觸電路。另外，RF探頭100包括用于在探頭引腳102_1至102_n(n彡2)的第二端106處提供可變阻抗Z2的裝置108。RF探頭100被配置為基于沿探頭引腳102_1至102_n(n彡2)中的至少一個探頭引腳傳播的信號來提供探測信號110。
[0038]根據(jù)本發(fā)明的概念，增加的操作頻率處增加的插入損耗(由將電路的傳輸線與探頭引腳102_1至102_n(n彡2)的第一端104接觸所引起)可以通過用于在探頭引腳102_1至102_n(n彡2)的第二端處提供可變阻抗的裝置來降低。探頭引腳102_1至102_n(n彡2)基于探頭引腳102 j至102_n(n彡2)的長度L以及它形成的特征阻抗來將探頭引腳102_1至102_n(n彡2)的第二端106處存在的阻抗Z/變換為探頭引腳102_1至102_n(n彡2)的第一端104處存在的變換阻抗Zp因此，通過調(diào)節(jié)探頭引腳102_1至102_n(n彡2)的第二端106處所提供的可變阻抗Z2，高阻抗(例如，引起小于1.5dB (或1.2dB、或1.0dB、或0.7dB)的插入損耗)在探頭引腳102_1至102_n(n彡2)的第一端104處出現(xiàn)時所處的頻率可以被設(shè)置或被選擇。
[0039]因此，一些實施例解決了頻率限制問題，并且在保持探頭100的非侵入性特性的同時，將它的操作頻率范圍擴展到超出可用的微加工和電子裝配技術(shù)通常所允許的范圍。因此，如果沿電路的傳輸線傳播的信號上的插入損耗小于1.5dB(或1.2dB、或1.0dB、或0.7dB)，則RF探頭100被認為是非侵入性的。
[0040]例如，頻率限制可以通過使用阻抗變換的周期特性來規(guī)避，其中探頭的高阻抗特征在長度L等于關(guān)于半個波長的倍數(shù)時的頻率處重復。由于具有用于變化隨后的高阻抗帶出現(xiàn)時所處的頻率的機制，連續(xù)的和可擴展的頻帶可以通過在初始頻率范圍和隨后的頻率范圍中的任一處操作探頭來實現(xiàn)。
[0041]注意，RF探頭100可以包括多達η個探頭引腳102_1至102_η，其中η是大于或等于二(η彡2)的自然數(shù)。例如，如圖3中所示