本應(yīng)用筆記介紹了在實驗室中構(gòu)建堅固耐用的低成本RF探頭是多么簡單。當(dāng)在50Ω電路上使用約400kHz至1GHz的頻率時，探頭在低阻抗電路的故障排除期間提供相對測量。

介紹

堅固耐用、低成本的射頻探頭可以由實驗室中現(xiàn)成的材料制成。該探頭可用于在排除低阻抗電路故障時進行相對測量。應(yīng)用包括定位雜散源、測量相對雜散和諧波電平，以及識別故障放大器或SAW濾波器。當(dāng)探測電路中的50Ω點時，探頭在大約400kHz和1GHz之間很有用。

探頭設(shè)計規(guī)格

RF探頭由一個SMA連接器組成，然后是一個串聯(lián)電容器和電阻器，然后是一個短的半剛性同軸電纜，用作探頭尖端。參見圖1。SMA 連接器通過標(biāo)準(zhǔn) SMA 電纜連接到頻譜分析儀。該探頭的中等阻抗（1kΩ）使其可用于低阻抗（即50Ω）電路，而不會對電路產(chǎn)生重大影響。與電路阻抗相比，電阻值選擇得很大——大約 20：1 的效果很好。隔斷電容值選擇在目標(biāo)頻帶中間自諧振。這確保了相對于電阻值的低阻抗。這里選擇的0603尺寸元件為1000pF和1kΩ。

探頭性能

圖2顯示，探頭的響應(yīng)平坦度在400kHz至1GHz范圍內(nèi)為1dB。與故障排除期間（例如放大器發(fā)生故障時）遇到的超過10dB的正常差異相比，由此產(chǎn)生的測量誤差很小。此外，移除同軸電纜并使用電阻器本身作為探頭尖端，將探頭的最大頻率擴展到1.9GHz。這種方法減少了在3GHz附近達到峰值的諧振。雖然這種改進的探頭很容易損壞，但它說明了同軸寄生效應(yīng)影響響應(yīng)平坦度的程度。圖1中11mm長的同軸電纜是在較短的同軸電纜下獲得更好的RF性能與在具有更多焊接附著表面的更長同軸電纜上提高機械魯棒性之間的權(quán)衡。

圖2.探測50Ω阻抗點時的RF探頭頻率響應(yīng)。

假設(shè)簡單的分壓器為50Ω/1050Ω，則探頭上SMA連接器處測得的功率電平理論上比探頭尖端的功率電平低-26.4dB。這與圖2中的曲線在400kHz和1GHz之間非常吻合。圖2中的頻率響應(yīng)是通過探測連接在校準(zhǔn)信號發(fā)生器輸出端的50Ω電阻獲得的。此外，假設(shè)1kΩ加上50Ω頻譜分析儀與50Ω電路并聯(lián)，理想的1kΩ探頭僅加載50Ω電路-0.2dB。

構(gòu)建探針

要組裝圖1所示的探頭，首先切割一塊廢舊印刷電路板，其中包括一條帶有SMA隔板連接器的50Ω微帶傳輸線。小心地切割焊帶上的間隙，其中焊接了一個1000pF電容和一個1kΩ電阻。兩個組件均為 0603 尺寸。切割一個11mm長度，直徑0.086“的半剛性同軸電纜。一端露出 2.5mm 的中心導(dǎo)體，另一端露出 2mm 的中心導(dǎo)體。較短的一端是探頭尖端。在移除同軸電纜下方的其余條帶后，較長的一端被彎曲并焊接到電阻器附近的條帶上。接下來，通過將焊料從外導(dǎo)體橋接到附近的接地金屬化來連接同軸電纜。使用大量焊料將同軸電纜牢固地連接到印刷電路板。如有必要，使用銅帶彌合間隙。與同軸電纜平行，焊接一塊同軸中心導(dǎo)體作為接地觸點。在探頭和接地尖端上添加一小塊焊料，以幫助它們正確接觸電路。

審核編輯：郭婷