在实验室中构建坚固耐用的低成本RF探头

本应用笔记介绍了在实验室中构建坚固耐用的低成本RF探头是多么简单。当在50Ω电路上使用约400kHz至1GHz的频率时，探头在低阻抗电路的故障排除期间提供相对测量。

介绍

坚固耐用、低成本的射频探头可以由实验室中现成的材料制成。该探头可用于在排除低阻抗电路故障时进行相对测量。应用包括定位杂散源、测量相对杂散和谐波电平，以及识别故障放大器或SAW滤波器。当探测电路中的50Ω点时，探头在大约400kHz和1GHz之间很有用。

探头设计规格

RF探头由一个SMA连接器组成，然后是一个串联电容器和电阻器，然后是一个短的半刚性同轴电缆，用作探头尖端。参见图1。SMA 连接器通过标准 SMA 电缆连接到频谱分析仪。该探头的中等阻抗（1kΩ）使其可用于低阻抗（即50Ω）电路，而不会对电路产生重大影响。与电路阻抗相比，电阻值选择得很大——大约 20：1 的效果很好。隔断电容值选择在目标频带中间自谐振。这确保了相对于电阻值的低阻抗。这里选择的0603尺寸元件为1000pF和1kΩ。

探头性能

图2显示，探头的响应平坦度在400kHz至1GHz范围内为1dB。与故障排除期间（例如放大器发生故障时）遇到的超过10dB的正常差异相比，由此产生的测量误差很小。此外，移除同轴电缆并使用电阻器本身作为探头尖端，将探头的最大频率扩展到1.9GHz。这种方法减少了在3GHz附近达到峰值的谐振。虽然这种改进的探头很容易损坏，但它说明了同轴寄生效应影响响应平坦度的程度。图1中11mm长的同轴电缆是在较短的同轴电缆下获得更好的RF性能与在具有更多焊接附着表面的更长同轴电缆上提高机械鲁棒性之间的权衡。

图2.探测50Ω阻抗点时的RF探头频率响应。

假设简单的分压器为50Ω/1050Ω，则探头上SMA连接器处测得的功率电平理论上比探头尖端的功率电平低-26.4dB。这与图2中的曲线在400kHz和1GHz之间非常吻合。图2中的频率响应是通过探测连接在校准信号发生器输出端的50Ω电阻获得的。此外，假设1kΩ加上50Ω频谱分析仪与50Ω电路并联，理想的1kΩ探头仅加载50Ω电路-0.2dB。

构建探针

要组装图1所示的探头，首先切割一块废旧印刷电路板，其中包括一条带有SMA隔板连接器的50Ω微带传输线。小心地切割焊带上的间隙，其中焊接了一个1000pF电容和一个1kΩ电阻。两个组件均为 0603 尺寸。切割一个11mm长度，直径0.086“的半刚性同轴电缆。一端露出 2.5mm 的中心导体，另一端露出 2mm 的中心导体。较短的一端是探头尖端。在移除同轴电缆下方的其余条带后，较长的一端被弯曲并焊接到电阻器附近的条带上。接下来，通过将焊料从外导体桥接到附近的接地金属化来连接同轴电缆。使用大量焊料将同轴电缆牢固地连接到印刷电路板。如有必要，使用铜带弥合间隙。与同轴电缆平行，焊接一块同轴中心导体作为接地触点。在探头和接地尖端上添加一小块焊料，以帮助它们正确接触电路。

审核编辑：郭婷