本實(shí)用新型涉及一種同軸式測(cè)試夾具技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種多節(jié)漸變同軸式元件高壓快脈沖響應(yīng)測(cè)試夾具。

背景技術(shù)：

高功率電磁脈沖武器的發(fā)展已經(jīng)對(duì)電子電力系統(tǒng)的安全造成了嚴(yán)重的威脅，高功率電磁脈沖的特點(diǎn)就是功率高，脈沖上升時(shí)間快，頻帶寬。相對(duì)雷電電磁脈沖，核電磁脈沖、高功率微波、超寬帶等高功率電磁脈沖高頻成分豐富，上升沿可達(dá)ns甚至亞ns量級(jí)。高功率電磁脈沖對(duì)電氣電子設(shè)備的攻擊方式主要有兩種，一種是通過設(shè)備外殼的孔口和縫隙等直接耦合進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部造成破壞效應(yīng)，另一種是通過信息化設(shè)備的電源線、控制線以及信號(hào)線等金屬芯線耦合并傳導(dǎo)進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部造成破壞。相對(duì)而言，傳導(dǎo)騷擾很難通過設(shè)備自身的加固進(jìn)行防范，使用浪涌保護(hù)元件是一種有效的防護(hù)手段。浪涌保護(hù)元件的動(dòng)作速度、過沖響應(yīng)特性、通流能力等是否理想，決定了對(duì)高功率電磁脈沖的實(shí)際防護(hù)效果。但是，由于不同種高功率電磁脈沖波形參數(shù)差別較大，電磁脈沖對(duì)半導(dǎo)體元件的作用機(jī)理也較為復(fù)雜，使得保護(hù)元件的快脈沖響應(yīng)特性很難通過仿真得到，因此，測(cè)試是評(píng)價(jià)元件保護(hù)性能的重要手段。

現(xiàn)有浪涌保護(hù)元件測(cè)試方法和計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)多針對(duì)雷電脈沖（上升時(shí)間為us級(jí)），而針對(duì)ns甚至亞ns級(jí)的快脈沖防護(hù)，目前還沒有成熟的防護(hù)性能檢測(cè)裝置以及測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。保護(hù)元件快脈沖響應(yīng)測(cè)試是電磁兼容與防護(hù)技術(shù)領(lǐng)域的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)問題，其中，元件測(cè)試夾具作為保護(hù)元件接入測(cè)試電路的必需裝置，需進(jìn)行有效的設(shè)計(jì)，且滿足以下幾點(diǎn)特性：第一，高功率電磁脈沖上升沿快，高頻成分豐富，為保證注入保護(hù)元件的脈沖波形不失真，測(cè)試夾具必須和測(cè)試系統(tǒng)阻抗相匹配，在指定高頻段駐波比等指標(biāo)參數(shù)滿足要求。第二，測(cè)試夾具必須能夠隔離瞬態(tài)脈沖輻射對(duì)外界測(cè)試環(huán)境的影響，具有屏蔽效能。第三，高功率電磁脈沖能量很高，峰值場(chǎng)強(qiáng)可達(dá)MV/m級(jí)，測(cè)試夾具必須具有較高的耐壓強(qiáng)度，保證接入測(cè)試電路不會(huì)被燒毀，確保測(cè)試系統(tǒng)的安全。同時(shí)，常用快脈沖保護(hù)元件種類較多，引線電感長(zhǎng)度不同，因此，夾具最好能夠進(jìn)行多節(jié)設(shè)計(jì)，可將不同類型的保護(hù)元件接入測(cè)試電路。解放軍軍械工程學(xué)院曾研制了一種50Ω微帶傳輸線直插式元件測(cè)試夾具，該夾具通過設(shè)計(jì)微帶電路并加裝金屬殼體，較好地實(shí)現(xiàn)了固定測(cè)試元件和屏蔽外界輻射的功能。但微帶線的耐壓強(qiáng)度較低，待測(cè)脈沖電壓幅值較高時(shí)有燒毀測(cè)試夾具的危險(xiǎn)，同時(shí)微帶到同軸接頭的轉(zhuǎn)接處容易引起高頻信號(hào)的折反射，造成該測(cè)試夾具在1~3GHz微波頻段內(nèi)的傳輸特性并不是很理想。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決背景技術(shù)中的問題，本實(shí)用新型公開了一種多節(jié)漸變同軸式元件高壓快脈沖響應(yīng)測(cè)試夾具。本實(shí)用新型的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)和測(cè)試裝置中測(cè)試夾具耐壓強(qiáng)度較低，高頻傳輸特性不理想影響測(cè)試結(jié)果的問題。在進(jìn)行保護(hù)元件快脈沖注入試驗(yàn)時(shí)，用于待測(cè)元件與脈沖信號(hào)源和示波器的連接，盡量保證作用到元件兩端的測(cè)試脈沖波形與源脈沖波形相一致。

為了實(shí)現(xiàn)所述實(shí)用新型目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案：

一種多節(jié)漸變同軸式元件高壓快脈沖響應(yīng)測(cè)試夾具，其整體為封閉的同軸金屬屏蔽體，主要包括左端部分、右端部分和中間部分三部分漸變結(jié)構(gòu)的同軸夾具；所述的左、右兩端為結(jié)構(gòu)相同的漸變錐體結(jié)構(gòu)，對(duì)稱設(shè)置在中間部分的兩側(cè)；所述左右兩端部分分別包括漸變錐體內(nèi)導(dǎo)體和漸變錐體外導(dǎo)體，漸變錐體內(nèi)導(dǎo)體和漸變錐體外導(dǎo)體兩者的直徑從端部到與中間部分結(jié)合部位為逐漸增大的錐體結(jié)構(gòu)，漸變錐體內(nèi)導(dǎo)體和漸變錐體外導(dǎo)體的端部分別連接有等徑的延長(zhǎng)內(nèi)導(dǎo)體和等徑的延長(zhǎng)外導(dǎo)體；所述的中間部分整體為圓柱形同軸結(jié)構(gòu)，其包括左段同軸、右段同軸和中段同軸，左段同軸和右段同軸結(jié)構(gòu)相同，對(duì)稱設(shè)置在中段同軸部分的兩側(cè)，左段同軸和右段同軸分別包括直徑為漸變結(jié)構(gòu)的內(nèi)導(dǎo)體和漸變結(jié)構(gòu)的外導(dǎo)體，中段同軸夾具包括等徑圓柱內(nèi)導(dǎo)體c和等徑的中段外導(dǎo)體；左段同軸部分的外導(dǎo)體和右段同軸部分的外導(dǎo)體分別與左右兩端的漸變錐體外導(dǎo)體通過法蘭盤連接，左段同軸部分的內(nèi)導(dǎo)體和右段同軸部分的內(nèi)導(dǎo)體分別與左右兩端的漸變錐體內(nèi)導(dǎo)體通過聯(lián)接螺栓連接；所述的中間夾具的內(nèi)導(dǎo)體外表面和外導(dǎo)體內(nèi)壁上相對(duì)設(shè)置有測(cè)試器件焊點(diǎn)。同時(shí)，為提高夾具內(nèi)變化截面處的阻抗匹配特性，設(shè)計(jì)一種軸向錯(cuò)位補(bǔ)償?shù)姆椒?，?duì)夾具中間部分由等徑導(dǎo)體向漸變錐體處進(jìn)行內(nèi)外徑錯(cuò)位補(bǔ)償，減少了因半徑突變?cè)斐傻母哳l信號(hào)傳輸性能下降。

所述的中間部分的左、右兩段同軸內(nèi)導(dǎo)體分別包括至少一節(jié)的等徑圓柱內(nèi)導(dǎo)體和一節(jié)的階梯狀圓柱內(nèi)導(dǎo)體。

所述的中間部分的左、右兩段同軸外導(dǎo)體至少包括一節(jié)內(nèi)徑為漸變結(jié)構(gòu)的外導(dǎo)體。

進(jìn)一步所述中間部分的左、右兩段同軸內(nèi)導(dǎo)體包括兩節(jié)的等徑圓柱內(nèi)導(dǎo)體a和等徑圓柱內(nèi)導(dǎo)體b，兩節(jié)的階梯狀圓柱內(nèi)導(dǎo)體a和階梯狀圓柱內(nèi)導(dǎo)體b，其直徑從與漸變錐體內(nèi)導(dǎo)體連接處到與中段等徑圓柱內(nèi)導(dǎo)體c連接部位逐漸增大，兩節(jié)等徑圓柱內(nèi)導(dǎo)體和兩節(jié)階梯狀圓柱內(nèi)導(dǎo)體交替連接。

進(jìn)一步所述中間部分的左、右兩段同軸外導(dǎo)體分別由外導(dǎo)體a和外導(dǎo)體構(gòu)成，兩者間通過法蘭盤、螺帽和螺絲連接固定，其內(nèi)徑從與漸變錐體外導(dǎo)體連接的部位到與中段外導(dǎo)體連接的部位逐漸增大，其由等徑的內(nèi)徑和階梯狀內(nèi)徑交替設(shè)置構(gòu)成，其等徑的內(nèi)徑部位和階梯狀內(nèi)徑部位分別與等徑圓柱內(nèi)導(dǎo)體和階梯狀圓柱內(nèi)導(dǎo)體相對(duì)應(yīng)，外導(dǎo)體b與中段外導(dǎo)體通過法蘭盤連接。

所述的中間部分的內(nèi)導(dǎo)體外表面和外導(dǎo)體內(nèi)壁上設(shè)置有六對(duì)測(cè)試器件焊點(diǎn)。

所述的中間部分的內(nèi)導(dǎo)體外表面和外導(dǎo)體內(nèi)壁之間設(shè)置有固定支撐作用的聚四氟乙烯支撐環(huán)。

由于采用了上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型具有如下有益效果：

該同軸測(cè)試夾具本身就是一個(gè)封閉的金屬屏蔽體，可以降低快速電磁脈沖輻射場(chǎng)對(duì)被測(cè)試保護(hù)元件的影響，不需要另外設(shè)計(jì)金屬屏蔽盒，減少了設(shè)計(jì)步驟，降低了設(shè)計(jì)難度。此外，多節(jié)漸變結(jié)構(gòu)的內(nèi)外同軸設(shè)計(jì)，可以方便不同長(zhǎng)度的保護(hù)元件接入測(cè)試電路，使得該夾具具有一定通用性；兩端可分別拆卸的法蘭盤，使得元件更換時(shí)也較為便捷。同時(shí)，整個(gè)夾具內(nèi)部各處的特性阻抗設(shè)計(jì)一致（50Ω），且采用軸向錯(cuò)位補(bǔ)償法對(duì)漸變結(jié)構(gòu)的截面處進(jìn)行設(shè)計(jì)，可最大限度減少測(cè)試中由于阻抗不匹配引起的高頻信號(hào)反射問題，提高夾具的高頻傳輸性能，保證測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。夾具內(nèi)外徑間采用聚四氟乙烯作為支撐材料，可以保持整個(gè)測(cè)試夾具的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。經(jīng)過計(jì)算分析，該測(cè)試夾具具有較高的耐壓強(qiáng)度，最低耐壓值可達(dá)11kV，可用于中高壓脈沖信號(hào)的測(cè)試，確保測(cè)試系統(tǒng)不被燒毀。

所述測(cè)試夾具具有如下特點(diǎn)：固定被測(cè)試元件，同時(shí)可根據(jù)元件引線長(zhǎng)度，接入夾具的不同部位處，減小夾具引起的波形畸變。保證夾具內(nèi)阻抗匹配，將特性阻抗設(shè)計(jì)為50Ω，并對(duì)漸變結(jié)構(gòu)截面處進(jìn)行軸向錯(cuò)位補(bǔ)償，經(jīng)測(cè)試該夾具具有良好的傳輸特性，可保證在1M~3GHz頻段內(nèi)駐波比參數(shù)小于1.4。隔離瞬態(tài)脈沖的輻射，解決快沿脈沖輻射場(chǎng)對(duì)保護(hù)元件的影響。具有較高的耐壓強(qiáng)度值，保證在中高壓脈沖測(cè)試時(shí)保護(hù)元件和測(cè)試系統(tǒng)的安全。此外，該夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，各部分尺寸相對(duì)固定，可靈活拆卸，方便進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化制作和批量加工，具有較好的推廣和使用前景。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式可對(duì)本實(shí)用新型專利做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

圖1為本實(shí)用新型的夾具整體結(jié)構(gòu)剖面圖。

圖2為本實(shí)用新型的夾具的裝配分解圖。

圖3為本實(shí)用新型在1M~3G頻段內(nèi)的實(shí)測(cè)駐波比曲線圖。

其中1、延長(zhǎng)內(nèi)導(dǎo)體，2、延長(zhǎng)外導(dǎo)體，3、支撐環(huán)，4、漸變錐體內(nèi)導(dǎo)體，5、漸變錐體外導(dǎo)體，6、聯(lián)接螺柱，7、法蘭盤，8、螺帽，9、螺絲，10、測(cè)試器件焊點(diǎn)，11、等徑圓柱內(nèi)導(dǎo)體a，11-1、階梯狀圓柱內(nèi)導(dǎo)體a，12、等徑圓柱內(nèi)導(dǎo)體b，12-1、階梯狀圓柱內(nèi)導(dǎo)體b，13、等徑圓柱內(nèi)導(dǎo)體c，14、外導(dǎo)體a，15、外導(dǎo)體b，16、中段外導(dǎo)體，17、延伸插針。

具體實(shí)施方式

如圖1所示：其整體為封閉的金屬屏蔽體，主要包括左端部分、右端部分和中間部分三部分漸變結(jié)構(gòu)的同軸夾具；所述的左、右兩端為結(jié)構(gòu)相同的漸變錐體結(jié)構(gòu)，對(duì)稱設(shè)置在中間部分的兩側(cè)；所述左右兩端部分分別包括漸變錐體內(nèi)導(dǎo)體4、漸變錐體外導(dǎo)體5，漸變錐體內(nèi)導(dǎo)體4和漸變錐體外導(dǎo)體5兩者的直徑從端部到與中間部分結(jié)合部位為逐漸增大的錐體結(jié)構(gòu)，漸變錐體內(nèi)導(dǎo)體4和漸變錐體外導(dǎo)體5的端部分別連接有等徑的延長(zhǎng)內(nèi)導(dǎo)體1和延長(zhǎng)外導(dǎo)體2。

所述的中間部分整體為圓柱形同軸結(jié)構(gòu)，其包括左段同軸部分、右段同軸部分和中段同軸部分，左段同軸部分和右段同軸部分結(jié)構(gòu)相同，對(duì)稱設(shè)置在中段同軸部分兩側(cè)，左段同軸和右段同軸分別包括直徑為漸變結(jié)構(gòu)的內(nèi)導(dǎo)體和漸變結(jié)構(gòu)的外導(dǎo)體，中段同軸部分包括等徑圓柱內(nèi)導(dǎo)體c13和中段外導(dǎo)體16。左段同軸部分的外導(dǎo)體和右段同軸部分的外導(dǎo)體分別與左右兩端的漸變錐體外導(dǎo)體通過法蘭盤連接，左段同軸夾具的內(nèi)導(dǎo)體和右段同軸夾具的內(nèi)導(dǎo)體分別與左右兩端的漸變錐體內(nèi)導(dǎo)體通過聯(lián)接螺栓6連接。

如圖2所示：所述的中間同軸部分的左、右兩段同軸結(jié)構(gòu)的內(nèi)導(dǎo)體分別包括至少一節(jié)的等徑圓柱內(nèi)導(dǎo)體和一節(jié)的階梯狀圓柱內(nèi)導(dǎo)體。本實(shí)施例左、右兩段同軸結(jié)構(gòu)的內(nèi)導(dǎo)體包括兩節(jié)的等徑圓柱內(nèi)導(dǎo)體a11和等徑圓柱內(nèi)導(dǎo)體b12，兩節(jié)的階梯狀圓柱內(nèi)導(dǎo)體a11-1和階梯狀圓柱內(nèi)導(dǎo)體b12-1，其直徑從與漸變錐體內(nèi)導(dǎo)體4連接處到與中段等徑圓柱內(nèi)導(dǎo)體c13連接部位逐漸增大。兩節(jié)等徑圓柱內(nèi)導(dǎo)體和兩節(jié)的階梯狀圓柱內(nèi)導(dǎo)體交替連接。

所述的中間同軸部分中的左、右兩段同軸結(jié)構(gòu)的外導(dǎo)體至少包括一節(jié)內(nèi)徑為漸變結(jié)構(gòu)的外導(dǎo)體。本實(shí)施例的左、右兩段同軸結(jié)構(gòu)的外導(dǎo)體分別由外導(dǎo)體a14和外導(dǎo)體b15，兩節(jié)之間通過法蘭盤7、螺帽8和螺絲9連接固定，其內(nèi)徑從與漸變錐體外導(dǎo)體5連接的部位到與中段外導(dǎo)體16連接的部位逐漸增大，其有等徑的內(nèi)徑和階梯狀內(nèi)徑交替設(shè)置構(gòu)成，其等徑的內(nèi)徑部位和階梯狀內(nèi)徑部位分別與等徑圓柱內(nèi)導(dǎo)體和階梯狀圓柱內(nèi)導(dǎo)體相對(duì)應(yīng)。外導(dǎo)體b15與中段外導(dǎo)體16通過法蘭盤連接。在相對(duì)的中間同軸夾具中的內(nèi)導(dǎo)體外表面和外導(dǎo)體內(nèi)壁上分別設(shè)置有測(cè)試器件焊點(diǎn)10。本實(shí)施例為六對(duì)焊點(diǎn)可為該款同軸夾具提供多種不同尺寸測(cè)試器件焊接方案。在內(nèi)、外導(dǎo)體間設(shè)置有支撐環(huán)3，起固定支撐作用。

如圖3所示的1M~3G頻段內(nèi)的實(shí)測(cè)駐波比曲線圖，從圖上可以看出，該夾具在2GHz內(nèi)駐波比小于1.2，2~3GHz內(nèi)駐波比小于1.4，在3GHz內(nèi)都有平坦的頻率響應(yīng)。

本實(shí)施例為解決快速電磁脈沖輻射場(chǎng)對(duì)被保護(hù)元件的影響，測(cè)試夾具整體構(gòu)成一個(gè)金屬屏蔽體，且由多組可靈活拆卸的部件組成，使用簡(jiǎn)單，裝配方便。為滿足不同尺寸元件的測(cè)試需求，將夾具設(shè)計(jì)為多節(jié)漸變結(jié)構(gòu)，在三段不同尺寸的內(nèi)外導(dǎo)體間設(shè)計(jì)六對(duì)焊接點(diǎn)，方便元件接入。為解決測(cè)試裝置高頻傳輸特性不理想、阻抗不匹配的問題，本實(shí)用新型采用同軸線傳輸原理，將夾具各處特性阻抗設(shè)計(jì)為50Ω；同時(shí)在漸變同軸部分截面處進(jìn)行軸向錯(cuò)位補(bǔ)償和多段階梯狀緩漸變方案，減小因內(nèi)外徑尺寸突變引起的高頻信號(hào)折反射。為解決測(cè)試夾具耐壓較低，無法應(yīng)用在高壓脈沖信號(hào)測(cè)試領(lǐng)域的問題，在夾具內(nèi)外中間設(shè)計(jì)聚四氟乙烯絕緣支撐環(huán)，可以保持整個(gè)測(cè)試夾具的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。

本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本實(shí)用新型的原理及其實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用來幫助理解本實(shí)用新型的方法及其核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下還可以對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本實(shí)用新型權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。