WO2002050556A2

WO2002050556A2 - Hochfrequenz-tastspitze

Info

Publication number: WO2002050556A2
Application number: PCT/DE2001/004619
Authority: WO
Inventors: Steffen Thies
Original assignee: Rosenberger Hochfrequenztechnik Gmbh & Co.
Priority date: 2000-12-21
Filing date: 2001-12-06
Publication date: 2002-06-27
Also published as: US20040066181A1; DE20021685U1; EP1352253A2; CA2420581A1; WO2002050556A3; JP2004537031A; CN1466686A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Hochfrequenz-Tastspitze, insbesondere für Leiterplatten und/oder HF-Kabel, mit einem Anschlussende (10), an dem ein Messkabel zum Verbinden mit einem Messgerät anschliessbar ist, mit einem Massekontakt (16) und einer Messspitze (12), an der wenigstens ein Signalkontakt (14) ausgebildet ist, wobei ein Koaxialleiter (18) mit Masseleiteranordnung (20) und wenigtes einer von einem Dielektrikum (24) umgebenen Signalleiter (22) das Anschlussende (10) mit der Messspitze (12) verbindet. Hierbei ist ausgehend von der Messspitze (12) über einen vorbestimmten Bereich (30) der Hochfrequenz-Tastspitze die Masseleiteranordnung (20) derart ausgebildet, dass wenigstens einer der Signalleiter (22) zusammen mit dem ihn umgebenden Dielektrikum (24) innerhalb der Masseleiteranordnung (20) verschiebbar ist.

Description

Hochfrequenz-Tastspitze

Die Erfindung betrifft eine Hochfrequenz-Tastspitze, insbesondere für Leiterplatten und/oder HF-Kabel, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei sogn. TDR-Messungen (Time Domain Reflectometry measurements) auf gedruckten Schaltungen ergibt sich das Problem, daß unterschiedlichste Kontak- tanordnungen zu Meßzwecken mit einer Meßspitze abgegriffen bzw. kontaktiert werden müssen. Um hier nicht für jede Messung eine andere Meßspitze mit entsprechend angepaßtem Abstand zwischen Signalkontakt und Massekontakt verwenden zu müssen, wurde bereits vorgeschlagen, an der Meßspitze eine Spiralmuster von Ausnehmungen vorzusehen, in die jeweils der Massekontakt einsteck- bar ist. Auf diese Weise können in einem bestimmten Raster verschiedene Abstände zwischen Signalkontakt und Massekontakt realisiert werden. Das Verändern dieses Abstandes ist jedoch umständlich, da hierfür die Meßspitze mit einem Spezialwerkzeug zerlegt werden muß.

Es wurde ferner eine Meßspitze vorgeschlagen, bei der ein Meßdorn des Massekontaktes verschwenkbar angeordnet ist. Durch ein entsprechendes Verschwenken des Meßdorns können unterschiedliche Abstände zwischen Massekontakt und Signalkontakt realisiert werden. Jedoch ergeben sich Probleme hinsichtlich der Impedanzanpassung und unerwünschte Reflexionen begrenzen einen Fre- quenzbereich, in dem eine derartige Meßspitze verwendet werden kann, auf beispielsweise maximal 125 MHz. Es werden jedoch heute Meßspitzen benötigt, die bis in den GHz-Bereich verwendbar sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Hochfrequenz- Tastspitze der o.g. Art zur Verfügung zu stellen, welche eine einfache Handha- bung aufweist und gleichzeitig eine gute Funktionssicherheit auch bei hohen Frequenzen im GHz-Bereich sicherstellt.

Diese Aufgabe wird durch eine Hochfrequenz-Tastspitze der o.g. Art mit den in Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen angegeben.

Bei einer Hochfrequenz-Tastspitze der o.g. Art ist es erfindungsgemäß vorgesehen, daß ausgehend von der Meßspitze über einen vorbestimmten Bereich der Hochfrequenz-Tastspitze die Masseleiteranordnung derart ausgebildet ist, daß der Signalleiter zusammen mit dem ihn umgebenden Dielektrikum innerhalb der Masseleiteranordnung verschiebbar ist.

Dies hat den Vorteil, daß der Abstand zwischen Signalkontakt und Massekontakt einfach und schnell stufenlos verstellbar ist, wobei gleichzeitig eine Impedanzanpassung nicht beeinträchtigt wird, so daß die erfindungsgemäße Meßspitze eine hohe Bandbreite bis in den GHz-Bereich aufweist.

Dadurch, daß die Masseleiteranordnung in dem vorbestimmten Bereich kasten- förmig ausgebildet ist, verläuft das elektrische Feld zwischen Masseleiteranordnung und Signalleiter in diesem Bereich praktisch nur durch entsprechend abgeflachte Bereich des Dielektrikums, welches den Signalleiter umgibt. Dadurch ist die Impedanz unabhängig von der Stellung des Signalleiters innerhalb der Masseleiteranordnung. Dieser Effekt wird dadurch verstärkt, daß die kastenförmige Masseleiteranordnung im Querschnitt einen kleinen und einen großen Durchmesser aufweist, wobei der kleine Durchmesser kleiner ist als der Durchmesser des Dielektrikums des Signalleiters.

Zum einfachen und funktionssicheren Einstellen des Abstandes zwischen Signal- kontakt und Massekontakt ist am meßspitzenseitigen Ende ein Schieber vorgesehen, welcher in Richtung des großen Durchmessers verschiebbar ist und den Signalleiter mit dem Dielektrikum mit sich führt. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Masseleiteranordnung in dem vorbestimmten Bereich als abgeflachtes Rohr ausgebildet.

Zweckmäßigerweise ist am Anschlußende eine Standard-Koaxialverbindung für das Meßkabel vorgesehen. Der Massekontakt ist bevorzugt an der Meßspitze ausgebildet.

Beispielsweise sind zwei Signalleiter mit jeweils einem Signalkontakt vorgesehen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in:

Fig. 1 eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Tastspitze in perspektivischer Ansicht,

Fig. 2 die Hochfrequenz-Tastspitze von Fig. 1 in einem Längsschnitt,

Fig. 3 eine Schnittansicht entlang Linie A-A von Fig. 2,

Fig. 4 eine alternative Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Tastspitze in perspektivischer Ansicht,

Fig. 5 die Hochfrequenz-Tastspitze von Fig. 4 in einem Längsschnitt und

Fig. 6 eine Schnittansicht entlang Linie B-B von Fig. 5.

Die in Fig. 1 und 2 dargestellte bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Tastspitze umfaßt ein Anschlußende 10, an dem ein nicht dargestelltes Meßkabel zum Verbinden mit einem nicht dargestellten Meßgerät anschließbar ist, und eine Meßspitze 12, an der ein Signalkontakt 14 und ein Massekontakt 16 ausgebildet sind. Die Kontakte 14, 16 bilden einen HF-Übergang, beispielsweise zu einem Prüfling. Ein Koaxialleiter 18 mit Masseleiteranordnung 20 und Signalleiter 22 verbindet das Anschlußende 10 mit der Meßspitze 12. Der Signalleiter 22 ist von einem Dielektrikum 24 umgeben. Am Anschlußende 10 ist ein Handgriff 26 ausgebildet sowie eine Standard-Koaxialverbindung 28 für das Meßkabel angeordnet.

Ausgehend von der Meßspitze 12 ist in einem vorbestimmten Bereich 30 die Mas- seleiteranordnung 20 als abgeflachtes Rohr ausgebildet. Wie aus Fig. 3 hervor geht, weist dieses Rohr 20 im Querschnitt einen großen Durchmesser 32 und einen kleinen Durchmesser 34 auf, wobei der kleine Durchmesser 34 etwas kleiner ist, als der reguläre Durchmesser des Dielektrikums 24. Daher wird das Dielektrikum 24 im Bereich 30 etwas zusammen gedrückt. In dem mit Bezugszeichen 36 gekennzeichneten Bereich erfolgt der Übergang vom Koaxialkabel 18 auf die rohrförmige Masseleiteranordnung 20. Der Mantel des Koaxialkabels 18 ist auf das offene Ende des Rohres 20 gelötet, während der Innenleiter bzw. Signalleiter 22 mit Dielektrikum 24 einstückig weitergeführt sind. Durch die Abflachung des Rohres 20 im Bereich 30 ist sichergestellt, daß in diesem Rohr 20 trotz gleichen Isolatordurchmessers dieselbe Impedanz wie im Koaxialkabel 18 vorherrscht.

Durch den beweglichen Signalleiter 22 ist ein Abstand zwischen dem Massekontakt 16 und dem Signalkontakt 14 stufenlos einstellbar. Zu diesem Zweck ist am Rohr 20 ein Schieber 38 (Fig. 1 , 2) vorgesehen, welcher zwischen Dornen 40, den flexiblen Signalleiter 22 mit sich führt. Auf diese Weise ist der Signalleiter 22 in Pfeilrichtung 42 innerhalb des Rohres 20 hin- und herverschiebbar.

Die Meßspitze 12 besitzt trotz eines großen Verstellbereiches für den Abstand zwischen Massekontakt 16 und Signalkontakt 14 durchgängig, d.h. auch für alle Abstände, eine konstante Impedanz und eignet sich daher vor allem für TDR- Messungen, bei der die Meßgenauigkeit und Auflösung von einem möglichst reflexionsarmen Übergang zum Prüfling abhängen. Der Abstand von Signalkontakt 14 und Massekontakt 16 kann in einfacher Weise durch Betätigen des Schiebers 38 verändert werden. Bei der Betätigung des Schiebers 34 bewegt sich der biegsame Innen- oder Signalleiter 22 mit seiner Isolation 24 in dem kastenförmigen Außenleiter 20. Das elektrische Feld zwischen Außenleiter 20 und Innenleiter 22 verläuft im Bereich 30 praktisch nur durch die abgeflachten Bereiche des Dielektrikums 24. Daher ist die Impedanz unabhängig von der Stellung des Innenleiters 22 innerhalb des Rohres 20. Bei der in Fig. 4 bis 6 dargestellten alternativen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Tastspitze sind funktionsgleiche Teile mit gleichen Bezugsziffern wie in den Fig. 1 bis 3 bezeichnet, so daß zu deren Erläuterung auf die obige Beschreibung der Fig. 1 bis 3 verwiesen wird. Im Gegensatz zur Ausführungsform gemäß der Fig. 1 bis 3 umfaßt diese Hochfrequenz-Tastspitze eine symmetrische Spitze mit zwei Signalleitern 22 mit dementsprechend zwei Signalkontakten 14 an der Meßspitze 12. Entsprechende Außenleiter von Koaxialkabeln 44, welche jeweils ausgehend von den Koaxialanschlüssen 28 durch den Griff 26 verlaufen, sind im Übergangsbereich 36 auf den rohrförmigen Außenleiter 20 gelötet. Die beiden als unsymmetrische Koaxialleitungen (mit getrennter Masse) herausgeführten Meßleitungen 22 laufen im Rohr 20 zusammen und bilden dort eine symmetrische Leitung der doppelten Impedanz. Statt des Massekontakts an der Meßspitze 12 besitzt diese Hochfrequenz-Tastspitze somit einen zweiten, gleich- wertigen Signalkontakt 14a an der Meßspitze 12, der an der in den Fig. oberen starren Leitung 22a sitzt. Die in den Fig. untere zweite Leitung 22 ist analog zur unsymmetrischen Meßspitze 12 gemäß der Fig. 1 bis 3 verschiebbar.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e

1. Hochfrequenz-Tastspitze, insbesondere für Leiterplatten und/oder HF-Kabel, mit einem Anschlußende (10), an dem ein Meßkabel zum Verbinden mit einem Meßgerät anschließbar ist, mit einem Massekontakt (16) und einer Meßspitze (12), an der wenigstens ein Signalkontakt (14) ausgebildet ist, wobei ein Koaxialleiter (18) mit Masseleiteranordnung (20) und wenigstes einer von einem Dielektrikum (24) umgebenen Signalleiter (22) das Anschlußende (10) mit der Meßspitze (12) verbindet, d a d u r c h g e ke n n ze i c h n et , daß ausgehend von der Meßspitze (12) über einen vorbestimmten Bereich (30) der Hochfrequenz-Tastspitze die Masseleiteranordnung (20) derart ausgebildet ist, daß wenigstens einer der Signalleiter (22) zusammen mit dem ihn umgebenden Dielektrikum (24) innerhalb der Masseleiteranordnung (20) verschiebbar ist.

2. Hochfrequenz-Tastspitze nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Masseleiteranordnung (20) in dem vorbestimmten Bereich (30) kastenförmig ausgebildet ist.

3. Hochfrequenz-Tastspitze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die kastenförmige Masseleiteranordnung (20) im Querschnitt einen kleinen und einen großen Durchmesser (34, 32) aufweist, wobei der kleine Durchmesser (34) kleiner ist als der Durchmesser des Dielektrikums (24) des Signalleiters.

Hochfrequenz-Tastspitze nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß am meßspitzenseitigen Ende ein Schieber (38) vorgesehen ist, welcher in Richtung des großen Durchmessers (32) verschiebbar ist und den Signalleiter (22) mit dem Dielektrikum (24) mit sich führt.

5. Hochfrequenz-Tastspitze nach wenigstens einem der vorhergehende Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Masseleiteranordnung (20) in dem vorbestimmten Bereich (30) als abgeflachtes Rohr ausgebildet ist.

6. Hochfrequenz-Tastspitze nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am Anschlußende (10) eine Standard-Koaxialverbindung (28) für das Meßkabel vorgesehen ist.

7. Hochfrequenz-Tastspitze nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Signalleiter (22) mit jeweils einem Signalkontakt (14) vorgesehen sind.

8. Hochfrequenz-Tastspitze nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Massekontakt (16) an der Meßspitze (12) ausgebildet ist.