滤波器测试夹具的研究

袁帅+李睿

摘 要：针对低通滤波器LFCN-1000的测试，设计制作了一套其S参数的测试夹具。采用电磁仿真软件ADS进行仿真匹配，提取等效电路逐一进行修正。设计电路板、适配器，组装夹具对该微波器件进行测试。给出了矢量网络分析仪测试出的S参数的截图，与器件的官方资料相对应，满足使用的要求。该测试方法对其他种类的微波器件测试也具有指导意义。

关键词：滤波器；测试夹具；适配器；仿真匹配

中图分类号：TN713 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）17-0043-02

1 概述

随着微波器件应用的推广，各单位对微波器件的需求日益增加，特別是军品微波器件需要进行二次筛选，目前国内外都是采用人工手动焊接的方式对部分微波器件的部分参数进行检测。但这种方法操作不便，容易造成被测器件的损伤，影响器件的后续使用，且有些微波器件尺寸较小，手工焊接的难度较大。所以这种测试方法不适合批量的检测。所以在筛选时由于没有相应的配套夹具，从而导致其无法筛选。

微波器件工作频率高，对测试夹具和适配器要求都非常高，普通的夹具和适配衰减量较大，影响测试的效果和精度。所以在设计时要将所有有可能造成影响的各个因素都考虑在内，采用电磁仿真软件进行仿真匹配，提取等效电路逐一进行修正。另外在适配器设计中也充分考虑人机工程，如从电路板上引出的射频接头方便测试时测试线的装卸，设计与器件大小匹配的定位板方便换取被测器件等。本论文以低通滤波器LFCN-1000为例，验证夹具的技术指标。

2 测试参数的传输线理论

2.1 分析驻波、反射系数

传输线理论是分布参数电路理论，它在场分析和基本电路理论之间架起了桥梁，随着工作频率的升高，波长不断的减小，当波长可以与电路的几何尺寸相比拟时，传输线上的电压和电流将随空间位置的不同为变化，使电压和电流呈现出波动性，这一点与低频电路完全不同。反射系数通常是指电压反射系数，指传输线上任一点反射波电压与入射波电压之比值，公式为。

驻波系数为传输线上电压最大点与电压最小点的电压振幅之比，用VSWR或表示，驻波系数也称为电压驻波比。将反射系数模值以dB形式表示，即为回波损耗，它表示测试端面的入射波信号被反射的大小程度，其物理意义为所考虑的反射系数比全反射减少的分贝数，数学表示式为：

式中：表示被测件一端的回波损耗，单位为dB；

表示被测件一端的反射系数，是无量纲的量；

表示被测件一端的驻波比，是无量纲的量。

在任何微波系统中，为了保证传输效率，减小传输损耗和避免大功率击穿，通常都尽量使系统中各组成部分的输入输出阻抗等于传输系统的特性阻抗，使传输线系统处于行波状态，从而避免反射和驻波的产生。

2.2 衰减/插入损耗

信号在传输中由于损耗和反射会被衰减，信号频率越高衰减越大，衰减表征了无线电信号的幅度在传输过程中减弱的程度，是微波器件测试的一个重要指标。衰减是指在理想匹配的系统中插入被测件时，被测件的入射功率与出射功率之比。常用对数形式表示，以dB为单位，符号用A表示。A=10 lg（P1/P2）

式中：P1表示被测件输入端的入射功率，单位为W或mW；

P2表示被测件输出端的出射功率，单位为W或mW。

3 仿真匹配

微波器件工作频率较高，对测试夹具和适配器要求都非常高，普通的夹具和适配器衰减量较大，严重影响测试的效果。所以在设计时要将所有有可能造成影响的各个因素都考虑在内，采用电磁仿真软件Advanced Design System（简称ADS）进行仿真匹配，提取等效电路逐一进行修正。需要仿真修正的因素主要有以下三点：（1）被测器件与印制电路板的匹配仿真、微带线的线宽及走线方式的匹配仿真、印制电路板上的微带线与SMA射频接头的匹配仿真；（2）等长校准线适配器的设计仿真；（3）压片的材质，压片与被测器件之间、被测器件与印制电路板之间以及整个系统的整体仿真。

根据器件的资料指标，在ADS中建立等效的模型进行仿真，将各个参数逐一修正，找到信号传输的最佳路径，直通微带线最终整体仿真的结果如图1所示。

其中差损小于0.2dB，回波损耗大于40dB，满足设计要求，从基本理论上保证了该方案的可行性，可以用来指导实际工程中的生产。

4 工程中的实际应用

根据仿真匹配中最终的等效电路，绘制高频微波电路板，围绕微波电路板配套整个夹具适配器。该测试夹具电路板结构简单，用微波传输线与射频连接器相连即可。

其中，定位板材质为聚四氟乙烯，其介电常数与空气接近，以使得对电磁场的影响较小。本夹具采用具有紧缩功能的凹槽，采用压接的方式固定被测件，不需要另外的固定或者焊接，保证了被测件固定良好，且与微波高频板电气连接通畅，减少了功率的衰减，对被测件无损伤。另外配套的适配器机械结构简单，设计和加工成本低；安装夹具的位置可调整，实用方便快捷，可操作性强。

在矢量网络分析仪校准过程中，直通校准选取我们设计的直通校准件。该校准件线长、线宽、射频接头连接方式等都与测试夹具相同，通过校准归一化可以去除掉这部分损耗，通带插入损耗小于2dB，电压驻波比小于1.5，带外抑制大于25dB，满足器件使用要求。

5 结语

通过对测试夹具的研究，利用现有的工艺条件，研制了一种用来测试低通滤波器的装置。从设计的仿真匹配到最后用于工程，将理论与实际联系到一起。设计的夹具实用性强，操作简单，经验证，满足器件技术指标的要求，解决了该型号微波器件测试筛选问题。

参考文献

[1]栾恩杰.无线电电子学计量[M].原子能出版社，2002：111-197.

[2]陈昌伍，付志平.表面贴装微波器件测试工装[M].成都泰格微电子研究所有限责任公司，2012.

[3]梁法国，吴爱华.微波低噪声封装器件用噪声参数测试夹具[M].中国电子科技集团公司第十三研究所，2013.endprint