專利名稱：場(chǎng)探頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于測(cè)量高頻應(yīng)用中的電磁場(chǎng)的場(chǎng)探頭，更具體地涉及用于電場(chǎng)測(cè)量的改進(jìn)型場(chǎng)探頭。
背景技術(shù)：
場(chǎng)探頭用于評(píng)價(jià)許多不同種類(lèi)射頻設(shè)備的性能，并且也是輻射免疫測(cè)試系統(tǒng)的必要組件，用于確保諸如汽車(chē)之類(lèi)的產(chǎn)品中的電氣部件和電子部件以及系統(tǒng)不會(huì)受到例如射頻和電視發(fā)射、雷達(dá)脈沖、蜂窩電話信號(hào)、功率線場(chǎng)和其它類(lèi)型電磁場(chǎng)的雜散場(chǎng)的不利影響。若干不同種類(lèi)的場(chǎng)探頭被用于前述應(yīng)用中。這些場(chǎng)探頭包括立方形探頭、球形探頭以及所謂的“莖形探頭”。典型的立方形探頭包括從包含電子電路的立方形殼體的三個(gè)面 延伸出的三個(gè)相互垂直的感測(cè)元件。球形探頭類(lèi)似于立方形探頭，但電子器件殼體的球形狀有助于防止探頭定位影響到場(chǎng)測(cè)量。在莖形探頭中，傳感器被設(shè)置在RF透明殼體中并通過(guò)延伸通過(guò)狹長(zhǎng)管子的傳輸線連接于相關(guān)的電子電路，由此保持電子電路遠(yuǎn)離傳感器以使入射輻射對(duì)電子元件的干擾減至最小。典型的探頭傳感器包括探測(cè)二極管，該探測(cè)二極管傳遞DC信號(hào)，該DC信號(hào)的振幅對(duì)應(yīng)于入射到傳感器上的場(chǎng)的大小。這些探頭中的電子電路處理DC信號(hào)，將表征“X”、“Y”和“Ζ”軸場(chǎng)分量的復(fù)合信號(hào)作為各分量的平方和的平方根來(lái)傳遞。電路也可提供單獨(dú)表征Χ、Υ和Z分量的信號(hào)。電路一般也擴(kuò)展探頭的動(dòng)態(tài)范圍，提高探頭響應(yīng)的線性度，控制采樣，并為防過(guò)載作出保護(hù)。對(duì)于這些類(lèi)型的探頭中的每一種，希望避免使用導(dǎo)電線來(lái)向電子電路提供功率和控制信號(hào)并將數(shù)據(jù)從電子電路傳遞至外部監(jiān)測(cè)設(shè)備。因此，已變得常見(jiàn)的是利用電化學(xué)電池來(lái)將功率提供給探頭的內(nèi)部電子電路并使用光纖來(lái)將數(shù)據(jù)傳遞至監(jiān)測(cè)設(shè)備。另外常見(jiàn)的是，利用激光輻射來(lái)向探頭的電子電路提供工作功率，通過(guò)光纖向?yàn)殡娮与娐樊a(chǎn)生DC工作功率的轉(zhuǎn)換器提供激光。利用由薄膜阻性帶(其具有與薄膜電阻帶串聯(lián)的二極管以將RF信號(hào)轉(zhuǎn)換成DC信號(hào))形成的短偶極天線的寬帶場(chǎng)探頭已由Samuel Hopfer在1980年6月10日授權(quán)的美國(guó)專利4，207, 518和1983年7月5日授權(quán)的美國(guó)專利4，392，108中作過(guò)記載。這些專利已構(gòu)成許多具有高帶寬的實(shí)踐性電場(chǎng)探頭的基礎(chǔ)，并且兩專利的全部公開(kāi)內(nèi)容被援引于此作為參考。前面提到類(lèi)型的傳統(tǒng)寬帶場(chǎng)探頭所遇到的問(wèn)題包括，測(cè)量位于短偶極子的中點(diǎn)處的探測(cè)器二極管兩端的DC電壓、避免金屬物體靠近傳感器以及避免將傳感器與電子電路耦合的導(dǎo)體時(shí)的困難。通常已認(rèn)為傳感器和電子電路之間的阻性連接是金屬物體和傳統(tǒng)導(dǎo)體造成的問(wèn)題的最佳解決方案，并已通常使用碳饋電線。饋電線和感測(cè)元件之間的連接導(dǎo)致制造上的難度。制造出不損害探頭頻率響應(yīng)的機(jī)械可靠的連接是困難的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明落在莖形探頭的范疇內(nèi)并包括三個(gè)互相垂直的偶極天線，這些偶極天線連接于通過(guò)管狀莖縱向延伸的饋電線，所述管狀莖將RF透明的傳感器殼體連接于包含電子電路的遠(yuǎn)端殼體。這種探頭在原理上與傳統(tǒng)三元件探頭的區(qū)別在于，偶極子中的每一個(gè)及其饋電線形成在單個(gè)電路板上，并且這些電路板如此配置以使三個(gè)偶極子非?？拷槐舜藱C(jī)械干涉。根據(jù)本發(fā)明的射頻場(chǎng)探頭包括沿莖軸線伸長(zhǎng)并具有第一和第二相對(duì)端的中空莖。中空的、RF透明的殼體連接于莖的第一端并位于其附近。電子器件殼體連接于莖的第二端并位于其附近。因此，電子器件殼體遠(yuǎn)離RF透明的殼體。一組的三個(gè)偶極子被設(shè)置在RF透明的殼體內(nèi)，每個(gè)偶極子具有從中央饋電點(diǎn)沿一直線的兩相反方向延伸的兩個(gè)元件。三個(gè)偶極子的饋電點(diǎn)分別彼此接近地設(shè)置在與莖軸線垂直的等邊三角形的各個(gè)底邊的中心處。這三條細(xì)長(zhǎng)的饋電線分別連接于偶極子 的饋電點(diǎn)并通過(guò)中空莖與莖軸線成平行關(guān)系地沿縱長(zhǎng)方向延伸。每個(gè)偶極子的元件從偶極子的饋電點(diǎn)延伸所沿的直線相對(duì)于偶極子饋電線的縱長(zhǎng)方向以54. 7°角設(shè)置。每個(gè)偶極子的各元件延伸所沿的直線垂直于一虛平面，另外兩個(gè)偶極子的元件延伸所沿的直線平行于該虛平面。每個(gè)偶極子的各個(gè)元件和連接于其饋電點(diǎn)的饋電線在共同的電路板上形成為薄膜阻性元件。場(chǎng)探頭的一優(yōu)選實(shí)施例，電路包括三塊電路板。每個(gè)偶極子和連接于其饋電點(diǎn)的饋電線在三塊電路板中的一塊上形成為薄膜阻性元件。每塊電路板包括在其上形成饋電線的第一細(xì)長(zhǎng)部。該第一細(xì)長(zhǎng)部具有與第一細(xì)長(zhǎng)部的縱長(zhǎng)方向平行地延伸的細(xì)長(zhǎng)側(cè)邊緣；以及沿縱長(zhǎng)方向彼此隔開(kāi)的第一和第二相對(duì)端。第一細(xì)長(zhǎng)部還在其第一端具有交叉構(gòu)件，其上形成偶極子。交叉構(gòu)件呈狹長(zhǎng)帶形狀，其相對(duì)于第一細(xì)長(zhǎng)部的縱長(zhǎng)方向呈54. 7°角設(shè)置。三塊電路板中的每一塊的第一細(xì)長(zhǎng)部的側(cè)邊緣可分別與另外兩塊電路板的側(cè)邊緣呈邊對(duì)邊關(guān)系地設(shè)置，以使三塊電路板的第一細(xì)長(zhǎng)部呈現(xiàn)細(xì)長(zhǎng)、等邊三角棱柱的側(cè)壁形狀，即具有橫斷于其縱長(zhǎng)方向的等邊三角形橫截面的棱柱?？墒褂梦挥诩?xì)長(zhǎng)等邊三角棱柱內(nèi)的粘合帶以邊對(duì)邊關(guān)系將三塊電路板中的一塊電路板的第一細(xì)長(zhǎng)部固定于另外兩塊電路板的第一細(xì)長(zhǎng)部。位于細(xì)長(zhǎng)等邊三角棱柱外側(cè)的附加粘合帶可用來(lái)以邊對(duì)邊關(guān)系固定另外兩塊電路板。在一優(yōu)選實(shí)施例中，每塊電路板的交叉構(gòu)件中的每一個(gè)具有與電路板的第一細(xì)長(zhǎng)部成銳角延伸的第一部分以及與電路板的第一細(xì)長(zhǎng)部成鈍角延伸的第二部分。每塊電路板的交叉構(gòu)件的第一部分在與之相鄰的一塊電路板的第一細(xì)長(zhǎng)部和相鄰電路板的交叉構(gòu)件的第二部分之間延伸。在一優(yōu)選實(shí)施例中，RF透明的殼體是具有包含六個(gè)狹縫的內(nèi)壁的中空球，每個(gè)狹縫接納并緊密配合電路板的諸交叉構(gòu)件之一的一端。每塊電路板具有第一和第二相對(duì)面，并且薄膜阻性元件被設(shè)置在具有導(dǎo)電焊盤(pán)的每塊電路板的第一面上，所述導(dǎo)電焊盤(pán)用于形成對(duì)薄膜阻性元件的電連接。在優(yōu)選實(shí)施例中，每塊電路板包括除導(dǎo)電焊盤(pán)位置以外基本覆蓋其整個(gè)第一面的第一掩模層，用于防止焊料粘附在電路板除所述導(dǎo)電焊盤(pán)以外的其它部分?；旧希繅K電路板的整個(gè)第二面也由第二掩模層覆蓋，該第二掩模層具有與第一掩模層基本相同的表面張力?？稍诿總€(gè)偶極子上設(shè)置探測(cè)二極管，這在饋電點(diǎn)處將其兩個(gè)元件連接，并且包括阻性元件和容性元件的分支電路優(yōu)選地橫跨每個(gè)這樣的二極管地連接。薄膜阻性元件優(yōu)選地由鎳鎘合金構(gòu)成。用于與薄膜阻性元件形成電連接的導(dǎo)電焊盤(pán)優(yōu)選地形成為覆蓋在薄膜阻性元件各個(gè)部分之上的銅層。在每個(gè)偶極子的饋電點(diǎn)處的兩個(gè)導(dǎo)電焊盤(pán)中的每一個(gè)連接于兩個(gè)偶極子元件中的一個(gè)，并形成為覆蓋在偶極子元件的一部分上的銅層。分支電路包括二極管，該二極管的陽(yáng)極和陰極相應(yīng)地連接于導(dǎo)電焊盤(pán)。導(dǎo)電焊盤(pán)也被設(shè)置在每個(gè)偶極子的各個(gè)元件遠(yuǎn)離其饋電點(diǎn)的端部，以形成對(duì)偶極子元件的電測(cè)試連接。這些導(dǎo)電焊盤(pán)也形成為覆蓋在薄膜阻性元件的各個(gè)部分之上的銅層。探頭也可包括在每條饋電線遠(yuǎn)離與之相連的偶極子的饋電點(diǎn)的位置處的導(dǎo)電焊盤(pán)，用于將該饋電線與電子器件殼體內(nèi)部的電子電路相連。優(yōu)選地，饋電線包括阻性薄膜的兩條平行跡線。這些跡線在饋電線的整個(gè)長(zhǎng)度上基本是平直的，除了其與相連接的偶極子的饋電點(diǎn)緊密相鄰的一部分。與饋電點(diǎn)緊密相鄰的部分的跡線可以是彎曲的，以使它們沿與偶極子元件的方向垂直的方向遇上饋電點(diǎn)。由于在共同的電路板上納入每個(gè)偶極子及其饋電線，探頭可以不那么昂貴地制造，并可表現(xiàn)出改善的性能，尤其表現(xiàn)在比較平坦的頻率響應(yīng)、寬頻范圍以及低各向異性偏差。此外，電路板臂被容納在RF透明殼體內(nèi)這一事實(shí)使通過(guò)在RF透明殼體的外部提供標(biāo)志以指示偶極子的位置和取向變得可能。當(dāng)結(jié)合附圖閱讀時(shí)，本發(fā)明進(jìn)一步的目的和優(yōu)勢(shì)將從下面描述中變得清楚。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的場(chǎng)探頭的實(shí)施例的立體圖；圖2是探頭的根部、天線和球形天線外罩的分解立體圖。圖3是球形天線外罩的第一部分的立體圖；圖4是球形天線外罩的第二部分的立體圖；圖5是一分解立體圖，其示出天線外罩、根部以及安裝裝置的組件以及在與天線外罩相對(duì)級(jí)的端部處的電子電路外罩；圖6是示出三組件偶極子和饋電線電路板的三個(gè)基本相同組件之一的正視圖；圖7是示出偶極子和饋電線電路板之一的饋電線、偶極子元件、分立電子組件以及饋電線的示意圖；圖8是示出圖6的電路板與其偶極子所在端部相對(duì)的端部的細(xì)節(jié)的放大平面圖；圖9是示出在電路板上的饋電線遇到其偶極子元件的位置上的二極管的細(xì)節(jié)的放大平面圖；圖10是示出圖9的二極管的細(xì)節(jié)的放大側(cè)視圖，并且分支電路由在電路板上的饋電線遇到其偶極子元件的位置處的兩個(gè)電容器和電阻器構(gòu)成；圖11是示出構(gòu)成三個(gè)偶極子探頭及其饋電線的三塊電路板的配置的立體圖；具體實(shí)施方式
如圖1所示的場(chǎng)探頭包括管狀莖12，該管狀莖12在一端具有球形的、射頻透明的殼體14而在相對(duì)端具有電子電路殼體16。電子電路殼體16通過(guò)支架20被支承在垂直柱18上，該支架20被配置成使莖的軸線相對(duì)于水平面以一角度設(shè)置，該角度對(duì)應(yīng)于立方體的對(duì)角線及其底邊之間的夾角，即大約35. 3°。電子電路殼體16通過(guò)螺釘22固定于支架20，螺釘22可被擰松以允許探頭繞莖軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。如從后面的描述變得清楚的那樣，偶極子相對(duì)于莖軸線以54. 7° (90° -35.3° )設(shè)置。結(jié)果，偶極子中的任何一個(gè)可通過(guò)探頭繞莖軸線的旋轉(zhuǎn)?？吭诖怪蔽恢茫⑶襌F透明的殼體14內(nèi)的三個(gè)偶極子可相對(duì)于互相垂直的X、Y和Z軸定位。電纜23是將工作功率和控制信號(hào)提供給殼體16內(nèi)的電子電路并將輸出信號(hào)從電子電路傳遞至外部監(jiān)測(cè)設(shè)備的光纖電纜。工作功率可藉由紅外激光器通過(guò)其中一條電纜提供。光纖的使用使得與場(chǎng)測(cè)量的干擾減至最小，如果使用諸如線路或同軸傳輸線的電導(dǎo)體就會(huì)產(chǎn)生這種干擾，并避免使用需要不時(shí)更換的自包含式電化學(xué)電源。在圖2中以分解圖形式示出莖、RF透明的殼體以及在其上形成偶極子及其饋電線的電路板的組件。殼體包括兩個(gè)半球部24、26，它們?cè)谧罱K裝配時(shí)圍住一陣列28，該陣列包 括分別在三塊電路板的端部處形成的臂上的三個(gè)偶極子，這些電路板具有在其上形成偶極子的饋電線的細(xì)長(zhǎng)部。細(xì)長(zhǎng)部形成延伸通過(guò)中空莖12的等邊三角棱柱30。莖12進(jìn)而延伸通過(guò)軸環(huán)32，該軸環(huán)32配合入半球殼體部26中的凹口 34，該凹口如圖4所示。軸環(huán)被固定于莖并具有至少一個(gè)平坦部，該平坦部配合凹口的相應(yīng)形狀的平坦部以防止殼體14相對(duì)于莖的轉(zhuǎn)動(dòng)。半球殼體部可由多種RF透明材料中的任意一種構(gòu)成，但優(yōu)選地由具有高強(qiáng)度和非常小孔的泡沫聚苯乙烯模制而成。如圖3和圖4所示，RF透明的殼體部分24、26具有互補(bǔ)的相互配合部。形成在半球26表面38上的圓形脊36具有一溝隙46。當(dāng)半球26的表面38遇到半球24的表面40時(shí)，脊36配合入凹口 42，并且從半球24的表面40向內(nèi)延伸的凸起44配合入半球26上的溝隙46，以在形成于半球24內(nèi)部的狹縫48、50和52和類(lèi)似狹縫54、56(圖4)以及另一相似狹縫(圖4中未示出)之間建立一特定關(guān)系(圖3)。每個(gè)半球上的狹縫圍繞莖12的縱軸彼此周向地相隔120°，并且半球26上的每個(gè)狹縫與半球24中的狹縫周向地隔開(kāi)地大約180°。結(jié)果，分別在兩個(gè)半球24、26上的一對(duì)狹縫接納陣列28的每個(gè)臂的端部從而以固定關(guān)系將這些臂彼此固定并使它們固定于RF透明的球形殼體14。狹縫52(圖3)和54(圖4)接納其中一個(gè)臂的相對(duì)端部。狹縫48(圖3)和56 (圖4)同樣地接納陣列28的另一臂的相對(duì)端部。狹縫50(圖3)和另一狹縫(圖4未示出)接納第三臂的相對(duì)端部。狹縫的角關(guān)系及其相對(duì)于莖軸線的取向被略微地調(diào)整以將陣列的臂18從莖軸線徑向地位移一段距離這一事實(shí)考慮在內(nèi)。如圖5所示，遠(yuǎn)離RF透明的半球殼體14的莖12的端部連接于電子電路殼體16。在殼體16內(nèi)具有電路模塊58，該電路模塊58被密封在由兩個(gè)半球部60、62構(gòu)成的保護(hù)性球形罩內(nèi)。部件62具有用于光纖電纜連接的開(kāi)口 64，以將紅外功率傳送至包含在電路模塊58中的轉(zhuǎn)換器并將光信號(hào)傳送至電路組件和從電路組件傳出。半球部60、62的其中一種功能是屏蔽電子電路模塊以使其免受測(cè)量中的電場(chǎng)影響。端蓋66配合于電子電路殼體16的開(kāi)口端68,使圓柱殼體側(cè)壁中的狹縫70部分保持開(kāi)啟以使光纖電纜通過(guò)。鎖定螺釘22延伸通過(guò)支架20內(nèi)的孔72，并通過(guò)墊圈74擰入端蓋66中的螺紋孔76。如圖5所示，標(biāo)記在或優(yōu)選地模制在球形殼體14外部上的字母表示其中的三個(gè)偶極子的位置。相同的字母位于每個(gè)偶極子的相對(duì)端部附近。因此，字母78 (Z)和字母80 (Y)形成在半球26上，而字母82 (X)形成在半球24上。圖5中不可見(jiàn)的對(duì)應(yīng)物沿直徑與每個(gè)字母相對(duì)地形成。通過(guò)擰松螺釘22并轉(zhuǎn)動(dòng)由電子器件殼體、莖和RF透明殼體構(gòu)成的組件，可使設(shè)備取向成X、Y、Z三個(gè)軸中的任一軸是水平的或三個(gè)軸中的任一軸是垂直的。圖2所示組件的三塊電路板是相似的，并且圖6中示出一塊這樣的電路板84。電路板優(yōu)選地是具有玻璃加固烴和陶瓷介電層以及在介電層表面上形成阻性路徑(也稱阻性跡線)的經(jīng)蝕刻鎳-鎘(NiCr)層的疊層。
如最初提供的從美國(guó)亞利桑那州錢(qián)德勒市的Rogers公司售出的電路板包括介電層、阻性NiCr層以及上覆的銅膜?？蛇x擇性地蝕刻銅膜和阻性NiCr層以形成阻性元件，并形成銅焊盤(pán)以與阻性元件形成電連接。作為蝕刻工藝的第一步驟，將光阻劑涂覆在銅箔層。阻性跡線和導(dǎo)電銅焊盤(pán)的圖案是通過(guò)攝影術(shù)定義的。在光阻層曝光和顯影之后，使用諸如氯化銅和鹽酸的混合物之類(lèi)的適宜蝕刻劑通過(guò)蝕刻將銅層和NiCr層同時(shí)去除。然后將剩余的光阻層剝離，留下由NiCr層和上覆銅層構(gòu)成的圖案。然后涂覆第二光阻劑層，并且阻性跡線的圖案是通過(guò)攝影術(shù)定義的。使第二光阻劑層曝光和顯影，在銅箔仍然殘留在電路板上的區(qū)域留下光阻劑。然后通過(guò)施加氨蝕刻溶液有選擇地去除剩余的銅而不去除NiCr阻性層，該氨蝕刻溶液一般包括氯化銨、正磷酸、氫氧化銨和氯化銅的混合物。然后將剩余的光阻劑剝離，在電路板上留下想要的NiCr阻性跡線和銅箔連接焊盤(pán)。在圖6中的電路板84的情形下，分別形成在電路板的臂90、92上的NiCr阻性跡線86,88構(gòu)成偶極子的元件。這些阻性跡線86、88優(yōu)選地彼此對(duì)齊并沿相反方向從中央饋電點(diǎn)開(kāi)始延伸。每個(gè)阻性跡線沿其長(zhǎng)度具有恒定的電阻，具有25歐姆/方塊的優(yōu)選電阻率。銅焊盤(pán)96形成在阻性跡線86的外端，并且類(lèi)似的銅焊盤(pán)98形成在跡線86的內(nèi)端。類(lèi)似的銅焊盤(pán)100、102各自形成在阻性跡線88的外端和內(nèi)端。偶極子的饋電線是由兩條平行的阻性跡線104、106形成的，這兩條阻性跡線104、106沿細(xì)長(zhǎng)帶108縱長(zhǎng)地延伸，所述細(xì)長(zhǎng)帶108從由臂86、88形成的交叉構(gòu)件以角度54. V延伸。在饋電點(diǎn)110附近，阻性跡線104、106彎曲以使它們沿與偶極子元件延伸的方向垂直的方向在饋電點(diǎn)遇到銅焊盤(pán)。如圖6所示并更詳細(xì)地如圖8所示，在電路板帶108遠(yuǎn)離饋電點(diǎn)的一端112附近，阻性跡線104、106岔開(kāi)并分別連接至銅焊盤(pán)114、116。電阻器118在帶108的端部112從銅焊盤(pán)114連接至另一銅焊盤(pán)120。類(lèi)似的電阻器112從焊盤(pán)116連接至焊盤(pán)124。焊接于焊盤(pán)120、124的線路126、128用來(lái)將饋電線連接至模塊58中的電路(圖5)。如圖6示意地示出那樣，在該處形成饋電線的阻性跡線104、106連接于偶極子元件86、88的饋電點(diǎn)110處，銅焊盤(pán)98、102通過(guò)二極管130相連，二極管通過(guò)由電容器132、電阻器134和電容器136構(gòu)成的串聯(lián)電路旁路。分支電路使電路的頻率響應(yīng)平坦化，防止被傳遞至端子138、140處的電路模塊的DC電壓在與偶極子長(zhǎng)度的兩倍相等的波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的頻率下形成波峰，并使DC電壓在寬頻范圍內(nèi)保持相當(dāng)?shù)睾愣?。在各自具?ΚΣ偶極子元件電阻、30ΚΣ的饋電線電阻、1ΜΣ的電阻器118和132、100Σ的電阻器134以及15pF的電容器132和134的總長(zhǎng)度5cm的偶極子(從焊盤(pán)96至焊盤(pán)100)的情形下，分支電路可獲得在大約8MHz-6GHz的范圍內(nèi)變化度不超過(guò)3dB的相對(duì)平坦頻率響應(yīng)。圖9和圖10示出在饋電點(diǎn)處的分支電路的配置的細(xì)節(jié)。導(dǎo)電性環(huán)氧樹(shù)脂優(yōu)選地用來(lái)在饋電點(diǎn)處形成電連接。圖9未示出電阻器134，但示出了二極管130和電容器132、136，二極管的引線在阻性跡線86、88的內(nèi)端環(huán)氧樹(shù)脂地連接于焊盤(pán)。電容器132、136覆蓋在二極管引線之上并以環(huán)氧樹(shù)脂膠合的方式連接于二極管引線。如圖10所示，電阻器134覆蓋在二極管之上并以環(huán)氧樹(shù)脂膠合的方式連接于電容器。其配置示意地示出于圖11的電路板組件由圖6所示類(lèi)型的三塊相似電路板構(gòu)成。其上形成饋電線的細(xì)長(zhǎng)部被配置成形成等邊三角形棱柱30。形成陣列28的交叉臂被配置成使每個(gè)交叉臂在一相鄰板的交叉臂之上并且在其它相鄰板的交叉臂之下延伸。因此，電路板84的交叉臂的向上延伸的支路92在電路板144的交叉臂的向下延伸的支路142上延伸，而板84的向下延伸的支路90在電路板148的向上延伸的支路146下面延伸。由于在偶極子饋電點(diǎn)處的旁路裝置不能彼此物理地干涉，因此三個(gè)臂上的偶極子無(wú)法相交。因此，饋電點(diǎn)位于由其上形成饋電線的電路板的長(zhǎng)部分界定的等邊三角形的底邊的中點(diǎn)上。然而，由于諸偶極子中的每一個(gè)連同其饋電線被形成在共同的電路板上，因此饋電點(diǎn)可足夠彼此靠近地定位，只要它們?cè)诜蔷粓?chǎng)的測(cè)量中不造成嚴(yán)重的問(wèn)題。由于交叉臂相對(duì)于在其上形成饋電線的電路板的長(zhǎng)部以54. V角設(shè)置并被設(shè)置在彼此以60°角相交的平面內(nèi)，每個(gè)偶極子元件延伸所沿的直線與一虛平面正交，另外兩個(gè)偶極子的元件延伸所沿的直線與該虛平面平行。三塊電路板優(yōu)選地借助涂有粘合劑的帶固定在一起以使其較長(zhǎng)部形成三角棱柱。位于三角棱柱內(nèi)的內(nèi)帶150各自將板144長(zhǎng)部的側(cè)邊緣固定于板84、148的相鄰側(cè)邊緣，但不覆蓋板84、148相遇的邊緣，這允許通過(guò)折疊將電路板組裝到圖11所示的配置中。在折疊之后，施加外部帶152、154以完成組裝。阻性跡線優(yōu)選地形成在圖11所示組件中的電路板的外側(cè)面上。除了在銅焊盤(pán)的位置，電路板的外側(cè)面覆蓋有焊料掩模層以防止焊料粘附于電路板和阻性材料。相似的、優(yōu)選是同樣的材料被設(shè)置在電路板的相對(duì)兩個(gè)面上，由此平衡電路板相對(duì)兩側(cè)上的表面張力以防止由溫度變化和濕氣造成的電路板翹曲。根據(jù)本發(fā)明的場(chǎng)探頭中的電子模塊優(yōu)選地為每個(gè)偶極子提供獨(dú)立的輸出(即X、Y和Z輸出)以及復(fù)合RSS輸出(X、Y和Z輸出的平方和的平方根)。探頭可對(duì)從低于2ΜΗΖ至高于60GHz的頻率作出響應(yīng)。電子模塊也優(yōu)選地包含與每個(gè)偶極子相聯(lián)的多個(gè)放大器以擴(kuò)展探頭的動(dòng)態(tài)范圍以使其能對(duì)從2V/m至1000V/m的E場(chǎng)作出響應(yīng)。在所描述的例子中，形成偶極子元件的阻性跡線具有恒定的電阻。作為一種替代，阻性跡線可具有錐變(tapered)的電阻，由此電阻從饋電點(diǎn)朝向偶極子元件的兩端逐漸地增加。通過(guò)使用錐變的電阻，可使探頭的頻率響應(yīng)變得平坦而無(wú)需饋電點(diǎn)處的二極管兩側(cè)的分支電路。電阻和錐變可通過(guò)形成偶極子元件以使其從饋電點(diǎn)朝向其外端逐漸變得狹窄而達(dá)成。對(duì)頻率響應(yīng)的調(diào)整也可通過(guò)使用錐變的電阻偶極子元件結(jié)合例如由如圖7所示的電阻器134和電容器132、136構(gòu)成的分支電路的分支電路結(jié)合而作出?？蓪?duì)根據(jù)本發(fā)明的探頭的材料、尺寸、配置和其它方面作出許多其它修正而不脫離本發(fā)明如下列權(quán)利要求中定義的范圍。
權(quán)利要求
1.一種射頻場(chǎng)探頭，包括 具有第一和第二相對(duì)端的中空莖，所述莖沿莖軸線呈細(xì)長(zhǎng)狀； 連接于所述莖的第一端并位于其附近的中空的、RF透明的殼體； 電子器件殼體，所述電子器件殼體連接于所述莖的第二端并位于其附近，由此使所述電子器件殼體遠(yuǎn)離所述RF透明的殼體； 設(shè)置在所述RF透明的殼體內(nèi)的一組三個(gè)偶極子，每個(gè)偶極子具有從中央饋電點(diǎn)沿直線沿兩個(gè)相反方向延伸的兩個(gè)元件，所述三個(gè)偶極子的饋電點(diǎn)分別位于與所述莖軸線垂直的等邊三角形的底邊的中點(diǎn)上；以及 三條細(xì)長(zhǎng)的饋電線，這些饋電線分別連接于偶極子的饋電點(diǎn)并通過(guò)中空莖與莖軸線呈平行關(guān)系地沿縱長(zhǎng)方向延伸； 其中 每個(gè)偶極子的元件從所述偶極子的饋電點(diǎn)延伸所沿的直線相對(duì)于偶極子的饋電線的縱長(zhǎng)方向以54. 7°角設(shè)置，所述每個(gè)偶極子的元件延伸所沿的直線垂直于一虛平面，兩個(gè)其它偶極子的元件延伸所沿的直線與所述虛平面平行； 每個(gè)偶極子的元件和連接于其饋電點(diǎn)的饋電線在共同的電路板上形成為薄膜阻性元件。
2.如權(quán)利要求1所述的射頻場(chǎng)探頭，其包括三塊電路板，其特征在于，每個(gè)所述偶極子和與其饋電點(diǎn)連接的所述饋電線在所述三塊電路板中的一者上形成為薄膜阻性元件，每塊所述電路板包括在其上形成饋電線的第一細(xì)長(zhǎng)部，所述第一細(xì)長(zhǎng)部具有與所述第一細(xì)長(zhǎng)部的縱長(zhǎng)方向平行延伸的細(xì)長(zhǎng)側(cè)邊緣；以及沿所述縱長(zhǎng)方向彼此隔開(kāi)的第一和第二相對(duì)端；以及位于所述第一端并在其上形成偶極子的交叉構(gòu)件，所述交叉構(gòu)件以細(xì)長(zhǎng)窄帶的形式出現(xiàn)并相對(duì)于所述第一細(xì)長(zhǎng)部的縱長(zhǎng)方向成54. 7°角地設(shè)置。
3.如權(quán)利要求2所述的射頻場(chǎng)探頭，其特征在于，所述三塊電路板中的每一塊的第一細(xì)長(zhǎng)部的側(cè)邊緣分別與另外兩塊電路板以邊對(duì)邊關(guān)系設(shè)置，由此所述三塊電路板的第一細(xì)長(zhǎng)部呈現(xiàn)細(xì)長(zhǎng)的、等邊三角棱柱的側(cè)壁的形狀。
4.如權(quán)利要求3所述的射頻場(chǎng)探頭，其特征在于，包括位于所述細(xì)長(zhǎng)等邊三角棱柱內(nèi)的粘合帶，所述粘合帶以所述邊對(duì)邊關(guān)系將三塊電路板中的一塊電路板的第一細(xì)長(zhǎng)部固定于另外兩塊電路板的第一細(xì)長(zhǎng)部。
5.如權(quán)利要求4所述的射頻場(chǎng)探頭，其特征在于，包括位于所述細(xì)長(zhǎng)等邊三角棱柱外部的附加粘合帶，所述附加粘合帶將所述另外兩塊電路板以邊對(duì)邊關(guān)系固定。
6.如權(quán)利要求3所述的射頻場(chǎng)探頭，其特征在于，每塊電路板的每個(gè)所述交叉構(gòu)件具有從其第一細(xì)長(zhǎng)部以銳角延伸的第一部分以及從其第一細(xì)長(zhǎng)部以鈍角延伸的第二部分，并且每塊電路板的交叉構(gòu)件的第一部分在所述電路板中的相鄰一塊電路板的第一細(xì)長(zhǎng)部和所述交叉構(gòu)件的第二部分之間延伸。
7.如權(quán)利要求6所述的射頻場(chǎng)探頭，其特征在于，所述RF透明的殼體是具有內(nèi)壁的中空球形，并且所述內(nèi)壁包括六個(gè)狹縫，每個(gè)所述狹縫接納并緊密配合所述交叉構(gòu)件中的一個(gè)的端部。
8.如權(quán)利要求2所述的射頻場(chǎng)探頭，其特征在于，每個(gè)所述電路板具有第一和第二相對(duì)面，所述薄膜阻性元件被設(shè)置在每塊電路板的第一面，每塊電路板在其第一面上包括導(dǎo)電焊盤(pán)以形成對(duì)其上的薄膜阻性元件的電連接，以及第一掩模層，所述第一掩模層除了所述導(dǎo)電焊盤(pán)的位置外基本覆蓋其所述整個(gè)第一面以防止焊料粘附至電路板除所述導(dǎo)電焊盤(pán)以外的其它部分，并且每塊電路板的整個(gè)第二面也基本由第二掩模層覆蓋，所述第二掩模層具有與所述第一掩模層基本相同的表面張力。
9.如權(quán)利要求1所述的射頻場(chǎng)探頭，其特征在于，包括在每個(gè)偶極子上的探測(cè)二極管，所述探測(cè)二極管在所述饋電點(diǎn)將其兩個(gè)元件相連。
10.如權(quán)利要求9所述的射頻場(chǎng)探頭，其特征在于，包括分支電路，所述分支電路包括跨每個(gè)所述二極管連接的阻性元件和容性元件。
11.如權(quán)利要求1所述的射頻場(chǎng)探頭，其特征在于，所述薄膜阻性元件由鎳鎘合金構(gòu)成。
12.如權(quán)利要求11所述的射頻場(chǎng)探頭，其特征在于，包括形成對(duì)所述薄膜阻性元件的電連接的導(dǎo)電焊盤(pán)，所述導(dǎo)電焊盤(pán)形成為覆蓋在所述薄膜阻性元件部分之上的銅層。
13.如權(quán)利要求11所述的射頻場(chǎng)探頭，其特征在于，包括在所述偶極子的饋電點(diǎn)處的兩個(gè)導(dǎo)電焊盤(pán)，所述兩個(gè)導(dǎo)電焊盤(pán)中的每一個(gè)連接于所述兩個(gè)偶極子元件中的一個(gè)并形成為覆蓋在偶極子元件的一部分上的銅層，以及分支電路，所述分支電路包括二極管，所述二極管具有各自連接于所述導(dǎo)電焊盤(pán)的陽(yáng)極和陰極。
14.如權(quán)利要求11所述的射頻場(chǎng)探頭，其特征在于，包括在每個(gè)偶極子元件遠(yuǎn)離其饋電點(diǎn)的端部處的導(dǎo)電焊盤(pán)以用于形成對(duì)所述偶極子元件的電測(cè)試連接，所述導(dǎo)電焊盤(pán)形成為覆蓋在所述薄膜阻性元件部分之上的銅層。
15.如權(quán)利要求11所述的射頻場(chǎng)探頭，其特征在于，包括在每條饋電線上遠(yuǎn)離與之連接的偶極子的饋電點(diǎn)的位置處的導(dǎo)電焊盤(pán)，用于將所述饋電線連接于所述電子器件殼體中的電子電路。
16.如權(quán)利要求1所述的射頻場(chǎng)探頭，其特征在于，所述饋電線包括兩條平行的阻性薄膜跡線，所述跡線在所述饋電線的整個(gè)長(zhǎng)度上是基本平直的，除了與相連的偶極子的饋電點(diǎn)緊鄰的那一部分外，并且與所述饋電點(diǎn)緊鄰的所述部分的跡線是彎曲的并沿與所述偶極子元件的方向垂直的方向遇到所述饋電點(diǎn)。
17.如權(quán)利要求1所述的射頻場(chǎng)探頭，其特征在于，所述偶極子中的至少一個(gè)偶極子的每個(gè)偶極子元件的電阻離開(kāi)其饋電點(diǎn)沿所述偶極子元件逐漸地增大。
18.如權(quán)利要求1所述的射頻場(chǎng)探頭，其特征在于，每個(gè)偶極子元件的電阻離開(kāi)其饋電點(diǎn)沿所述偶極子元件逐漸地增大。
全文摘要
在莖型場(chǎng)探頭中，三個(gè)阻性偶極子中的每一個(gè)在共同電路板上形成有阻性饋電線。每塊電路板包括細(xì)長(zhǎng)的饋電線段，所述饋電線段延伸通過(guò)圓柱形莖；以及相對(duì)于饋電線段的縱長(zhǎng)成54.7°角設(shè)置的交叉臂。饋電線段被配置以形成一等邊三角棱柱，并且交叉臂被配置成使每個(gè)交叉臂上的偶極子垂直于一虛平面，另外兩個(gè)偶極子的元件延伸所沿的直線平行于該虛平面。
文檔編號(hào)H01Q1/36GK103004016SQ201180035416
公開(kāi)日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2011年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月23日
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