WO2016102172A1 - Hochfrequenz-prüfstift - Google Patents

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WO2016102172A1
WO2016102172A1 PCT/EP2015/078647 EP2015078647W WO2016102172A1 WO 2016102172 A1 WO2016102172 A1 WO 2016102172A1 EP 2015078647 W EP2015078647 W EP 2015078647W WO 2016102172 A1 WO2016102172 A1 WO 2016102172A1
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WO
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circuit board
section
frequency test
printed circuit
pin
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PCT/EP2015/078647
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English (en)
French (fr)
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Sergiy Royak
David LEEDER
Stephan GRENSEMANN
Matthias Zapatka
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Ingun Pruefmittelbau GmbH
Original Assignee
Ingun Pruefmittelbau GmbH
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R1/00—Details of instruments or arrangements of the types included in groups G01R5/00 - G01R13/00 and G01R31/00
    • G01R1/02—General constructional details
    • G01R1/06—Measuring leads; Measuring probes
    • G01R1/067—Measuring probes
    • G01R1/06772—High frequency probes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R24/00—Two-part coupling devices, or either of their cooperating parts, characterised by their overall structure
    • H01R24/38—Two-part coupling devices, or either of their cooperating parts, characterised by their overall structure having concentrically or coaxially arranged contacts
    • H01R24/40—Two-part coupling devices, or either of their cooperating parts, characterised by their overall structure having concentrically or coaxially arranged contacts specially adapted for high frequency
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R2103/00—Two poles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R2201/00—Connectors or connections adapted for particular applications
    • H01R2201/20—Connectors or connections adapted for particular applications for testing or measuring purposes

Definitions

  • the invention relates to a high-frequency test pin according to the preamble of the main claim. Furthermore, the invention relates to a test arrangement according to the independent claim.
  • contact pins have been known as test probes for contacting an electrically measured product in the test field or for quality control for decades.
  • contact pins or test probes play an important role, because they produce, often with the aid of springs or the like, an electrical connection from an electrical test infrastructure to a test object or test object.
  • very high frequency ranges especially in the gigahertz range, it is important that the test probes used are able to influence the measured electrical signals in a certain way.
  • test pin is capable of an impedance matching or impedance transformation, including adaptation or compensation of a complex impedance value, for example based on an imaginary component.
  • the electrical test object is optimally adapted to the (exemplary) 50Q meter, in such a way that unwanted reflections are avoided, so that there is impedance matching.
  • High-frequency test pins are known from the prior art, which use attenuators for impedance matching.
  • WO 2012/041578 A1 shows a high-frequency test pin with a pin-shaped attenuator.
  • a disadvantage of such high-frequency Test pins which use discrete attenuators for impedance matching is the fact that these high-frequency test pins are only suitable for very specific test objects, because if the characteristics of the test object change with respect to frequency and / or impedance, for example, Test pin and in particular the attenuator are modified in its dimensions, otherwise no more impedance matching is guaranteed.
  • the invention has the object to eliminate or reduce the disadvantages of the prior art.
  • it is an object of the invention to provide a high-frequency probe, which can be easily adapted to different electrotechnical test objects, the high-frequency test pin is easy to manufacture and mechanical realization, while at the same time for industrial testing operation robust and durable designed to be stable ,
  • the object is achieved in that in a high-frequency test probe for testing an electrical test object, which a contacting plug assembly for establishing a contact between the high-frequency probe and the electrical test object, a dissipative connector assembly for connecting a meter to the high-frequency probe and a compensation network, designed to perform an impedance transformation, the compensation network comprises a printed circuit board, the printed circuit board being equipped in this way with a plurality of electrical components, that the compensation network is adapted to perform the impedance transformation, and the circuit board is electrically and mechanically connected to the contacting plug assembly.
  • test pin is not limited to purely pin-shaped mechanical configurations, but rather is to be understood as “test pin” in the context of the present invention, any mechanical-physical expression of the device, which describes a longitudinal axis, which - preferably at each end - the having contact or dissipative plug assembly and so forms a longitudinal direction.
  • the use of a printed circuit board equipped with a plurality of electrotechnical components as part of the compensation network has the advantage that by merely adapting the electrotechnical components, e.g. in particular their inductances and capacitances, the high-frequency test probe can be adapted to different electrotechnical test objects, namely the fact that the characteristics of the electrotechnical components are chosen such that there is impedance transformation or impedance matching with respect to the respective electrotechnical test object in each case.
  • the printed circuit board is designed as a carrier, in particular as a mechanical carrier, for the contacting plug-in module and / or the dissipative plug-in module. Due to the fact that the circuit board thus assumes a carrier function, the number of components of the high-frequency probe pin can be reduced, which has a simpler production and thus a cost reduction to the advantage. Alternatively or in combination, however, it is also possible to provide a separate carrier.
  • the high-frequency test probe comprises an at least one-part, preferably at least partially shell-shaped housing, wherein the printed circuit board is preferably designed as a carrier for the housing. In this case, the case has a protective function for the printed circuit board, and in addition, by the fact that the circuit board also serves as a carrier for the housing, the number of components of the high-frequency probe pin can be further reduced.
  • the contacting plug assembly is of modular design, wherein the contacting plug assembly preferably comprises an inner conductor and an outer conductor, wherein the outer conductor is preferably stationary relative to the printed circuit board is arranged, wherein the inner conductor is preferably sprung relative to the outer conductor and / or the printed circuit board , wherein the inner conductor is preferably modular and in particular comprises a sleeve and a preferably movable inside the sleeve disposed contact pin, wherein the sleeve is preferably cushioned against the printed circuit board and wherein the contact pin is advantageously cushioned against the sleeve.
  • This modular design of the contacting plug assembly with such a spring mechanism has the advantage that an optimal contact between the high-frequency probe and the electrical test object is guaranteed.
  • this special suspension configuration other configurations are conceivable as long as it is ensured that the contact pin is reliably held in position at the respective measuring points on the test object.
  • the suspensions are typically at least partially realized by mechanical spring elements such as coil springs or leaf springs.
  • At least one of the plug assemblies preferably the dissipative plug assembly, particularly preferably both plug assemblies, is designed as an SMA connection.
  • a mass of the compensation network is arranged on one side of the printed circuit board, in particular on a side of the printed circuit board facing away from the electrotechnical components, ie typically a rear side of the printed circuit board, which in this way is then particularly simple and high-frequency suitable manner may be configured as a microstrip line circuit board, such that material and line parameters are then adapted to the desired high frequency ranges.
  • typical embodiments of microstrip line technology including common dielectrics, line designs, etc., are considered to be advantageous and encompassed by the invention.
  • the circuit board preferably comprises a first section, a second section and a third section in a modular manner.
  • the first section is at least partially inserted into the contacting plug assembly
  • the second section at least partially encloses the electrotechnical components
  • the third section is preferably at least partially inserted into the dissipative plug assembly.
  • the first section and / or the second section preferably comprise recesses for the respective plug assemblies
  • the plug assemblies preferably comprise guide slots for partially inserting the first and / or second section into the respective plug assembly.
  • the guide slots are typically arranged laterally on opposite sides of the respective connector assembly.
  • a width of the first section tapers away from the second section.
  • width of the first section is thereby a spatial extension in the direction orthogonal to a longitudinal axis of the high-frequency Test pin understood, wherein the longitudinal axis extends through the high-frequency test pin through such that center axes of the substantially rotationally symmetrical plug assemblies coincide with the longitudinal axis.
  • the tapering of the first portion in the width results in a space saving of the high-frequency test pin in a region where the high-frequency test pin comes into contact with the electrotechnical test object. This is particularly advantageous in applications where relatively small electrotechnical test objects are measured. Alternatively, however, it is in principle also possible to make the high-frequency test pin in its entirety so narrow that a rejuvenation is not necessary.
  • a length of the first section is shorter than a length of the second section.
  • length of a section of the printed circuit board is to be understood as meaning a spatial extent of the respective section in the direction of the longitudinal axis of the high-frequency test probe. It is particularly advantageous if the length of the first section is preferably at most 75%, preferably at most 50%, particularly preferably at most 25% of the length of the second section.
  • the advantage of a relatively short first section is that disturbing high-frequency reflections can be better avoided if the length of the first section is extremely short in relation to the respective wavelength occurring. The shorter the first section, the better the impedance matching can be carried out.
  • the electrotechnical nischen components it is also possible to use the electrotechnical nischen components to dimension or combine so that a negative influence of a longer first section can be compensated.
  • the compensation network is realized with printed, realized by lines or line sections and / or as discrete components L and C components, wherein in connection with the preferred use of a printed or microstrip printed circuit board in particular also advantageous use of SM D components for the inductances or capacities comes into consideration, which then additionally have the advantage of mass production, automated assembly and placement.
  • the electrotechnical components are preferably arranged in Pi or double Pi-LC circuit on the circuit board, such a network realization offers the advantage by adding or removing (mass-related) components a flexible adaptability or interchangeability of the topologies to be able to. It is particularly advantageous in conjunction with the above-mentioned realization or independently of this, if at least one of the electrical components, preferably several, more preferably all electrical components are trimmable and / or adjustable.
  • trimmable is meant that of a certain L or C-SM D component in the context of a manufacturing process, for example by milling a certain material removal takes place, so that the electrical inductances and capacitances of the components change accordingly.
  • the concept of furtherability or adjustability according to further development can also be implemented in such a way that high-frequency adaptation can take place, for example by targeted material removal from (high-frequency) lines or line sections, possibly also in response to a specific measurement or characteristic determination in a test field context.
  • a test arrangement according to the invention for testing an electrotechnical test object comprises a measuring device, a test object and a high-frequency test pin according to the invention.
  • Figure 1 a perspective view of an inventive
  • High-frequency test pin (with housing) according to a first preferred embodiment
  • Figure 2 is a perspective view of an inventive
  • FIG. 3 is a side sectional view of the high- Frequency test pin (without housing), and
  • Figure 4 a plan view of the high-frequency sketchings invention (without housing).
  • FIG. 1 shows a perspective view of a high-frequency test pin S according to the invention.
  • a housing 6 a contacting plug assembly 1 for contacting a test object to be measured, and a dissipative plug assembly 2 for connecting a measuring device, as well as two screw plugs 14, can be seen from this high-frequency test pin S.
  • a plurality of components of the high-frequency strigtorss S is disposed in the interior of the housing 6.
  • FIG. 2 shows a perspective view of the high-frequency test pin S according to the invention, the housing 6 shown in FIG. 1 being removed.
  • a compensation network 3 of the high frequency probe S can be seen.
  • This compensation network 3 comprises a printed circuit board 4, on which up to five (here four) electrotechnical components 5.1, 5.2, 5.3, 5.4 and 5.5 are arranged.
  • the electrotechnical components shown are L- or C-SMD components (additionally or alternatively also R-component), which are connected in such a way that they are suitable, the desired impedance matching, including an adaptation or compensation of an imaginary part of a complex Input signal to make.
  • the contact-type plug-in module 1 already shown in FIG.
  • the dissipative plug assembly 2 comprises a thread 16.
  • the contacting plug assembly 1 comprises a substantially rod-shaped inner conductor 7, which is arranged within an at least partially cylindrical outer conductor 8.
  • two holes 15 are further shown by which the locking screws 14 shown in Figure 1, when the housing 6 shown in Figure 1 is mounted around the compensation network 3 around.
  • FIG. 3 shows a side sectional view of a high-frequency test pin S according to the invention, wherein the housing 6 shown in FIG. 1 is again removed. Specifically, in FIG.
  • FIG. 3 shows, in particular, that the inner conductor 7 has a modular construction and comprises a contact pin 10 arranged in a sleeve 9, an insulating body 11 and a spring element 17.
  • the inner conductor 7 is cushioned in its entirety on the insulating body 1 1 by means of the spring member 17 against the outer conductor 8.
  • the contact pin 10 is cushioned within the sleeve 9.
  • FIG. 3 shows that the dissipative plug-in module 2 comprises an outer conductor 13 and an inner conductor 12.
  • FIG. 4 shows a plan view of a high-frequency test pin S according to the invention without housing 6.
  • the printed circuit board 4 has a modular construction and is subdivided in particular into three sections, namely a first section A, a second section B and a third section C.
  • the first section A is at least partially inserted into the contacting plug-in module 1, in particular in FIG. 4, but not visible in FIG. 3, visible side slots 18 of the contacting plug-in module 1.
  • the third section C is at least partially inserted into the dissipative plug assembly 2.
  • FIG. 4 also shows that a length IA of the first section A is significantly smaller than a length IB of the second section A. Section B is.
  • the ratio between the length IB and the length IA is approximately 2: 1.
  • the first section A tapers continuously and symmetrically in its width (ie in its propagation direction orthogonal to its length IA) away from the second section B, ie becomes narrower.
  • this advantageous and preferred taper already starts in a boundary region of the second section B relative to the first section A.
  • the second section B also tapers at least partially or in sections toward the contacting plug-in module 1.
  • the second section B is arranged between the two plug assemblies 1, 2 and carries the electrotechnical components 5.1, 5.2, 5.3 and 5.4.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Hochfrequenz-Prüfstift (S) zum Prüfen eines elektrotechnischen Prüfobjekts, umfassend eine kontaktierende Steckerbaugruppe (1) zum Herstellen eines lösbaren Kontakts zwischen dem Hochfrequenz-Prüfstift (S) und dem elektrotechnischen Prüfobjekt, eine ableitende Steckerbaugruppe (2) zum Anschließen eines Messgeräts an den Hochfrequenz-Prüfstift (S), und ein Kompensationsnetzwerk (3), ausgebildet zum Durchführen einer Impedanztransformation, wobei das Kompensationsnetzwerk (3) eine Leiterplatte (4) umfasst, wobei die Leiterplatte (4) derart mit einer Mehrzahl elektrotechnischer Komponenten (5.1, 5.2, 5.3, 5.4) bestückt ist, dass das Kompensationsnetzwerk (3) geeignet ist, die Impedanztransformation durchzuführen, und die Leiterplatte (4) elektrisch und mechanisch mit der kontaktierenden Steckerbaugruppe (1) verbunden ist.

Description

Hochfrequenz-Prüfstift
Die Erfindung betrifft einen Hochfrequenz-Prüfstift nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs. Ferner betrifft die Erfindung eine Prüfanordnung nach dem nebengeordneten Anspruch.
Aus dem Stand der Technik sind Kontaktstifte als Prüfstifte zum Kontaktieren eines elektrisch zu messenden Produkts im Prüffeld oder zur Quali- tätskontrolle seit Jahrzehnten bekannt. Dabei spielen Kontaktstifte bzw. Prüfstifte eine wichtige Rolle, denn sie stellen, oftmals mit Hilfe von Federn oder dergleichen, eine elektrische Verbindung von einer elektrischen Prüfinfrastruktur zu einem Testobjekt bzw. Prüfobjekt her. Speziell in sehr hohen Frequenzbereichen, insbesondere im Gigahertzbereich, ist es da- bei wichtig, dass die verwendeten Prüfstifte in der Lage sind, in bestimmter Art und Weise Einfluss auf die gemessenen elektrischen Signale zu nehmen. Insbesondere wenn etwa bei Hochfrequenzanordnungen ein e- lektrotechnisches Prüfobjekt mittels eines Prüfstifts mit einem 50Ω- Messgerät vermessen werden soll, ist es vorteilhaft, wenn der Prüfstift in der Lage ist, eine Impedanzanpassung bzw. Impedanztransformation, eingeschlossen Anpassung bzw. Kompensation eines komplexen Impedanzwerts, etwa bezogen auf eine Imaginärkomponente, vorzunehmen. Darunter wird typischerweise verstanden, dass das elektrotechnische Prüfobjekt optimal an das (exemplarische) 50Q-Messgerät angepasst wird, und zwar derart, dass ungewollte Reflexionen vermieden werden, sodass Impedanzanpassung vorliegt.
Aus dem Stand der Technik sind Hochfrequenz-Prüfstifte bekannt, welche zur Impedanzanpassung Dämpfungsglieder verwenden. So zeigt z.B. die WO 2012/041578 A1 einen Hochfrequenz-Prüfstift mit einem stiftförmig ausgebildeten Dämpfungsglied. Nachteilig bei solchen Hochfrequenz- Prüfstiften, welche zur Impedanzanpassung diskrete Dämpfungsglieder verwenden, ist die Tatsache, dass diese Hochfrequenz-Prüfstifte nur für ganz bestimmte Prüfobjekte geeignet sind, denn wenn sich die Charakteristika des Prüfobjekts beispielsweise im Hinblick auf Frequenz und/oder Impedanz ändern, so muss auch der Hochfrequenz-Prüfstift und insbesondere das Dämpfungsglied in seiner Dimensionierung modifiziert werden, da sonst keine Impedanzanpassung mehr gewährleistet ist.
Die Erfindung hat die Aufgabe, die Nachteile des Stands der Technik zu beheben bzw. zu vermindern. Insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung, einen Hochfrequenz-Prüfstift zu schaffen, welcher ohne großen Aufwand an unterschiedliche elektrotechnische Prüfobjekte angepasst werden kann, wobei der Hochfrequenzprüfstift einfach in Herstellung und mechanischer Realisierung ist, dabei gleichzeitig für den industriellen Prüfbetrieb robust und dauerhaft stabil ausgestaltet sein soll.
Diese Aufgabe wird durch den Hochfrequenz-Prüfstift mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben. Zusätzlich Schutz im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird beansprucht für eine Prüfanordnung als Prüfsystem mit den Merkmalen des nebengeordneten Anspruchs 10.
Insbesondere wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass bei einem Hochfrequenz-Prüfstift zum Prüfen eines elektrotechnischen Prüfobjekts, welcher eine kontaktierende Steckerbaugruppe zum Herstellen eines Kontakts zwischen dem Hochfrequenz-Prüfstift und dem elektrotechnischen Prüfobjekt, eine ableitende Steckerbaugruppe zum Anschließen eines Messgeräts an dem Hochfrequenz-Prüfstift und ein Kompensationsnetzwerk, ausgebildet zum Durchführen einer Impedanztransformation, umfasst, das Kompensationsnetzwerk eine Leiterplatte umfasst, wobei die Leiterplatte derart mit einer Mehrzahl elektrotechnischer Komponenten bestückt ist, dass das Kompensationsnetzwerk geeignet ist, die Impedanztransformation durchzuführen, und die Leiterplatte elektrisch und mechanisch mit der kontaktierenden Steckerbaugruppe verbunden ist. Dabei ist der Begriff „Hochfrequenzprüfstift" nicht auf rein stiftförmige mechanische Ausgestal- tungen beschränkt, vielmehr ist als„Prüfstift" im Rahmen der vorliegenden Erfindung jegliche mechanisch-körperliche Ausprägung der Vorrichtung zu verstehen, welche eine Längsachse beschreibt, die - bevorzugt jeweils endseitig - die kontaktierende bzw. ableitende Steckerbaugruppe aufweist und so eine Längsrichtung ausbildet.
Die Verwendung einer Leiterplatte, welche mit einer Mehrzahl elektrotechnischer Komponenten bestückt ist, als Teil des Kompensationsnetzwerks hat den Vorteil, dass durch bloßes Anpassen der elektrotechnischen Komponenten, also z.B. insbesondere deren Induktivitäten und Kapazitä- ten, der Hochfrequenz-Prüfstift an unterschiedliche elektrotechnische Prüfobjekte angepasst werden kann, nämlich dadurch, dass die Charakteristika der elektrotechnischen Komponenten derart gewählt werden, dass in jedem Fall Impedanztransformation bzw. Impedanzanpassung im Hinblick auf das jeweilige elektrotechnische Prüfobjekt vorliegt.
Bei vorteilhaften Ausführungsformen ist die Leiterplatte als Träger, insbesondere als mechanischer Träger, für die kontaktierende Steckerbaugruppe und/oder die ableitende Steckerbaugruppe ausgebildet. Durch die Tatsache, dass die Leiterplatte somit eine Trägerfunktion übernimmt, kann die Anzahl der Baugruppen des Hochfrequenz-Prüfstifts verringert werden, was eine einfachere Fertigung und somit eine Kostenreduktion zum Vorteil hat. Alternativ dazu oder in Kombination damit ist es jedoch auch möglich, einen separaten Träger vorzusehen. Vorteilhafterweise umfasst der Hochfrequenz-Prüfstift ein zumindest einteiliges, bevorzugt zumindest teilweise schalenförmiges Gehäuse, wobei die Leiterplatte bevorzugt als Träger für das Gehäuse ausgebildet ist. In diesem Fall hat das Gehäuse eine Schutzfunktion für die Leiterplatte, und außerdem kann durch die Tatsache, dass die Leiterplatte auch als Träger für das Gehäuse dient, die Anzahl der Komponenten des Hochfrequenz-Prüfstifts weiter reduziert werden.
Bei vorteilhaften Ausführungsformen ist die kontaktierende Steckerbaugruppe modulartig aufgebaut, wobei die kontaktierende Steckerbaugruppe bevorzugt einen Innenleiter und einen Außenleiter umfasst, wobei der Außenleiter bevorzugt ortsfest bezüglich der Leiterplatte angeordnet ist, wo- bei der Innenleiter bevorzugt gefedert gegenüber dem Außenleiter und/oder der Leiterplatte angeordnet ist, wobei der Innenleiter bevorzugt modular aufgebaut ist und insbesondere eine Hülse und einen innerhalb der Hülse bevorzugt beweglichen angeordneten Kontaktstift umfasst, wobei die Hülse bevorzugt gegen die Leiterplatte abgefedert ist und wobei der Kontaktstift vorteilhafterweise gegen die Hülse abgefedert ist. Dieser modulartige Aufbau der kontaktierenden Steckerbaugruppe mit einem derartigen Federmechanismus hat den Vorteil, dass ein optimaler Kontakt zwischen dem Hochfrequenz-Prüfstift und dem elektrotechnischen Prüfobjekt gewährleistet ist. Alternativ zu dieser speziellen Federungskonfigurati- on sind auch andere Konfigurationen denkbar, solange gewährleistet ist, dass der Kontaktstift zuverlässig an den jeweiligen Messpunkten auf dem Prüfobjekt in Position gehalten wird. Die Federungen sind typischerweise zumindest teilweise durch mechanische Federelemente wie zum Beispiel Spiralfedern oder Blattfedern realisiert.
Bei vorteilhaften Ausführungsformen ist zumindest eine der Steckerbaugruppen, bevorzugt die ableitende Steckerbaugruppe, besonders bevorzugt beide Steckerbaugruppen, als SMA-Anschluss ausgeführt. Dies hat den Vorteil, dass eine vielseitige Verwendung des Hochfrequenz-Prüfstifts möglich wird, da Standard-Anschlüsse verwendet werden, wodurch sich zudem eine Platzersparnis und eine größtmögliche Modularität für den Hochfrequenz-Prüfstift ergibt.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn eine Masse des Kompensationsnetz- werks auf einer Seite der Leiterplatte, insbesondere auf einer den elektrotechnischen Komponenten abgewandten Seite der Leiterplatte, also typischerweise einer Rückseite der Leiterplatte, angeordnet ist, die auf diese Weise dann in besonders einfacher und für Hochfrequenz taugliche Weise als Mikrostreifenleitungs-Leiterplatte ausgestaltet sein kann, dergestalt, dass Material- und Leitungsparameter dann an die gewünschten Hochfrequenzbereiche angepasst sind. Insoweit gelten typische Ausgestaltungen der Mikrostreifenleitungstechnologie, eingeschlossen gängige Dielektrika, Leitungsausgestaltungen usw. als vorteilhaft und von der Erfindung mit umfasst.
Bei bevorzugten Ausführungsformen umfasst die Leiterplatte bevorzugt modulartig einen ersten Abschnitt, einen zweiten Abschnitt und einen dritten Abschnitt. Dabei ist der erste Abschnitt zumindest teilweise in die kontaktierende Steckerbaugruppe eingeschoben, der zweite Abschnitt um- fasst zumindest teilweise die elektrotechnischen Komponenten und der dritte Abschnitt ist bevorzugt zumindest teilweise in die ableitende Steckerbaugruppe eingeschoben. Der erste Abschnitt und/oder der zweite Abschnitt umfassen dabei vorzugsweise Aussparungen für die jeweiligen Steckerbaugruppen, und die Steckebaugruppen umfassen dabei vor- zugsweise Führungsschlitze zum teilweisen Einschieben des ersten und/oder zweiten Abschnitts in die jeweilige Steckerbaugruppe. Die Führungsschlitze sind dabei typischerweise seitlich an gegenüberliegenden Seiten der jeweiligen Steckerbaugruppe angeordnet. Mit Vorteil verjüngt sich eine Breite des ersten Abschnitts ausgehend vom zweiten Abschnitt weg. Unter "Breite" des ersten Abschnitts wird dabei eine räumliche Ausdehnung in Richtung orthogonal zu einer Längsachse des Hochfrequenz- Prüfstifts verstanden, wobei die Längsachse derart durch den Hochfrequenz-Prüfstift hindurch verläuft, dass Mittelachsen der im Wesentlichen rotationssymmetrischen Steckerbaugruppen mit der Längsachse zusammenfallen. Der Vorteil der modulartigen Gestaltung der Leiterplatte mit drei separaten Abschnitten ermöglicht eine besonders zielgerichtete Fertigung. Außerdem ist es durch die Tatsache, dass der erste Bereich und der dritte Bereich zumindest teilweise in die jeweiligen Steckerbaugruppen eingeschoben sind, auf besonders einfache Art und Weise möglich, die mechanische Trägereigenschaft der Leiterplatte in Bezug auf die Steckerbau- gruppen zu realisieren. Die Verjüngung des ersten Abschnitts in der Breite hat eine Platzersparnis des Hochfrequenz-Prüfstifts in einem Bereich zur Folge, an welchem der Hochfrequenz-Prüfstift mit dem elektrotechnischen Prüfobjekt in Kontakt tritt. Dies ist besonders in Anwendungen, wo verhältnismäßig kleine elektrotechnische Prüfobjekte vermessen werden, von Vorteil. Alternativ dazu ist es jedoch prinzipiell auch möglich, den Hochfrequenz-Prüfstift in seiner Gesamtheit so schmal zu fertigen, dass eine Verjüngung nicht notwendig ist.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn eine Länge des ersten Abschnitts kür- zer als eine Länge des zweiten Abschnitts ist. Unter "Länge" eines Abschnitts der Leiterplatte ist hierbei eine räumliche Ausdehnung des jeweiligen Abschnitts in der Richtung der Längsachse des Hochfrequenz- Prüfstifts zu verstehen. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Länge des ersten Abschnitts vorzugsweise höchstens 75%, bevorzugt höchstens 50%, besonders bevorzugt höchstens 25% der Länge des zweiten Abschnitts beträgt. Der Vorteil eines verhältnismäßig kurzen ersten Abschnitts liegt darin, dass störende hochfrequenzbedingte Reflexionen besser vermieden werden können, wenn die Länge des ersten Abschnitts im Verhältnis zur jeweilig auftretenden Wellenlänge äu ßerst kurz ist. Je kür- zer also der erste Abschnitt, desto besser ist die Impedanzanpassung durchführbar. Alternativ dazu ist es jedoch auch möglich, die elektrotech- nischen Komponenten derart zu dimensionieren bzw. zu kombinieren, dass ein negativer Einfluss eines längeren ersten Abschnitts kompensiert werden kann. Erfindungsgemäß und vorteilhaft weiterbildend ist das Kompensationsnetzwerk mit gedruckten, durch Leitungen oder Leitungsabschnitte und/oder als diskrete Bauelemente realisierte L- und C-Komponenten realisiert, wobei im Zusammenhang mit der bevorzugten Verwendung einer gedruckten bzw. Mikrostreifenleitungs-Leiterplatte insbesondere auch vor- teilhaft eine Nutzung von SM D-Bauelementen für die Induktivitäten bzw. Kapazitäten in Betracht kommt, welche dann zusätzlich den Vorteil der großserientauglichen, automatisierten Bestückung und Bestückbarkeit aufweisen. Topologisch sind die elektrotechnischen Komponenten dabei bevorzugt in Pi oder Doppel-Pi-LC-Schaltung auf der Leiterplatte ange- ordnet, wobei eine derartige Netzwerkrealisierung den Vorteil bietet, durch Hinzufügen bzw. Entfernen von (massebezogenen) Komponenten eine flexible Anpass- oder Austauschbarkeit der Topologien ermöglichen zu können. Besonders vorteilhaft ist es in Verbindung mit oben genannter Realisierung oder unabhängig von dieser, wenn zumindest eine der elektrotechnischen Komponenten, bevorzugt mehrere, besonders bevorzugt alle elektrotechnischen Komponenten trimmbar und/oder einstellbar sind. Unter "trimmbar" ist dabei zu verstehen, dass von einer bestimmten L- oder C- SM D-Komponente im Rahmen eines Fertigungsprozesses beispielsweise durch Fräsen ein bestimmter Materialabtrag erfolgt, sodass sich die elektrotechnischen Induktivitäten bzw. Kapazitäten der Komponenten entsprechend ändern. Unter "einstellbar" ist dabei zu verstehen, dass im Rahmen eines Fertigungsprozesses oder auch zu einem späteren Zeitpunkt die L- oder C-SMD-Komponenten beispielsweise auf elektronischem Wege auch bestimmte Induktivitäts- bzw. Kapazitätswerte eingestellt werden können. Eine solche Tri mm barkeit und/oder Einstellbarkeit der elektrotechnischen Komponenten hat den Vorteil, dass eine außerordentlich große Flexibilität bei der Herstellung der Hochfrequenz-Prüfstifte erreicht wird, weil ausgehend von ein und demselben Kompensationsnetzwerk unterschiedliche Hochfrequenz-Prüfstifte hergestellt werden können, wobei erst durch das Trimmen bzw. Einstellen der elektrotechnischen Komponenten das Kompensationsnetzwerk derart eingestellt wird, dass eine auf das jeweilige e- lektrotechnische Prüfobjekt abgestimmte Impedanztransformation jeweils möglich wird. Dabei ist der Begriff der weiterbildungsgemäßen Trimmbar- keit bzw. Einstellbarkeit auch so umsetzbar, dass etwa durch gezielten Materialabtrag von (Hochfrequenz-) Leitungen oder Leitungsabschnitten diese Hochfrequenzanpassung erfolgen kann, ggf. auch als Reaktion auf eine konkrete Messung bzw. Eigenschaftsfeststellung in einem Prüffeldkontext.
Eine erfindungsgemäße Prüfanordnung zum Prüfen eines elektrotechnischen Prüfobjekts umfasst ein Messgerät, ein Prüfobjekt und einen erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Prüfstift.
Nachfolgend wird die Erfindung mit Hilfe von Zeichnungen näher beschrieben, wobei zeigen:
Figur 1 : eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen
Hochfrequenz-Prüfstifts (mit Gehäuse) gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel;
Figur 2 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen
Hochfrequenz-Prüfstifts (ohne Gehäuse) des ersten Ausführungsbeispiels;
Figur 3 eine seitliche Schnittansicht des erfindungsgemäßen Hoch- frequenz-Prüfstifts (ohne Gehäuse), und
Figur 4: eine Draufsicht des erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Prüfstifts (ohne Gehäuse).
In Figur 1 ist eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Prüfstifts S gezeigt. Von diesem Hochfrequenz-Prüfstift S sind in Figur 1 lediglich ein Gehäuse 6, eine kontaktierende Steckerbaugruppe 1 zum Kontaktieren eines zu vermessenden Prüfobjekts und eine ableitende Steckerbaugruppe 2 zum Anschluss eines Messgeräts, sowie zwei Verschlussschrauben 14 erkennbar. Eine Vielzahl von Komponenten des Hochfrequenz-Prüfstifts S ist im Innern des Gehäuses 6 angeordnet.
In Figur 2 ist eine perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen Hoch- frequenz-Prüfstifts S gezeigt, wobei das in Figur 1 gezeigte Gehäuse 6 abgenommen ist. In dieser Ansicht ist ein Kompensationsnetzwerk 3 des Hochfrequenz-Prüfstifts S erkennbar. Dieses Kompensationsnetzwerk 3 umfasst eine Leiterplatte 4, auf welcher bis zu fünf (hier vier) elektrotechnische Komponenten 5.1 , 5.2, 5.3, 5.4 und 5.5 angeordnet sind. Die ge- zeigten elektrotechnischen Komponenten sind L- bzw. C-SMD- Komponenten (ergänzend oder alternativ auch R-Komponente), welche derart verschaltet sind, dass sie geeignet sind, die gewünschte Impedanzanpassung, eingeschlossen eine Anpassung bzw. Kompensation eines Imaginärteils eines komplexen Eingangssignals, vorzunehmen. Ferner sind in Figur 2 auch die bereits in Figur 1 dargestellte kontaktierende Steckerbaugruppe 1 und die ebenfalls bereits in Figur 1 dargestellte ableitende Steckerbaugruppe 2 gezeigt. Die ableitende Steckerbaugruppe 2 umfasst dabei ein Gewinde 16. Die kontaktierende Steckerbaugruppe 1 umfasst einen im wesentlichen stabförmigen Innenleiter 7, welcher innerhalb eines zumindest bereichsweise zylinderförmigen Aussenleiters 8 angeordnet ist. In Figur 2 sind ferner zwei Bohrungen 15 gezeigt, durch welche die in Figur 1 gezeigten Verschlussschrauben 14 verlaufen, wenn das in Figur 1 gezeigte Gehäuse 6 um das Kompensationsnetzwerk 3 herum montiert ist. In Figur 3 ist eine seitliche Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Prüfstifts S gezeigt, wobei das in Figur 1 gezeigte Gehäuse 6 wiederum abgenommen ist. Speziell sind in Figur 3 die Leiterplatte 4, die kontaktierende Steckerbaugruppe 1 und die ableitende Steckerbaugruppe 2 derart geschnitten dargestellt, dass die Schnittachse axial durch den im wesentlichen stabförmigen Innenleiter 7 der kontaktierenden Steckerbaugruppe 1 verläuft. In Figur 3 ist insbesondere dargestellt, dass der Innenleiter 7 modular aufgebaut ist und einen in einer Hülse 9 angeordneten Kontaktstift 10, einen Isolationskörper 1 1 sowie ein Federelement 17 um- fasst. Der Innenleiter 7 ist in seiner Gesamtheit über den Isolationskörper 1 1 mittels des Federelements 17 gegen den Außenleiter 8 abgefedert. Ferner ist im gezeigten Ausführungsbeispiel der Kontaktstift 10 innerhalb der Hülse 9 abgefedert. In Figur 3 ist zudem gezeigt, dass die ableitende Steckerbaugruppe 2 einen Außenleiter 13 und einen Innenleiter 12 um- fasst.
In Figur 4 ist eine Draufsicht eines erfindungsgemäßen Hochfrequenz- Prüfstifts S ohne Gehäuse 6 gezeigt. Speziell ist in Figur 4 dargestellt, dass die Leiterplatte 4 modulartig aufgebaut und insbesondere in drei Teilabschnitte, nämlich einen ersten Abschnitt A, einen zweiten Abschnitt B und einen dritten Abschnitt C unterteilt ist. Der erste Abschnitt A ist dabei zumindest teilweise in die kontaktierende Steckerbaugruppe 1 , insbesondere in in Figur 4 nicht, wohl aber in Figur 3 erkennbare Seitenschlitze 18 der kontaktierenden Steckerbaugruppe 1 eingeschoben. Analog ist der dritte Abschnitt C zumindest teilweise in die ableitende Steckerbaugruppe 2 eingeschoben. In Figur 4 ist zudem dargestellt, dass eine Länge I.A des ersten Abschnitts A deutlich kleiner als eine Länge I.B des zweiten Ab- Schnitts B ist. Im gezeigten Ausführungsbeispiel beträgt das Verhältnis zwischen der Länge I.B und der Länge I.A ungefähr 2:1 . Ferner ist in Figur 4 erkennbar, dass sich der erste Abschnitt A in seiner Breite (d.h. in seiner Ausbreitungsrichtung orthogonal zu seiner Länge I.A) vom zweiten Ab- schnitt B weg kontinuierlich und symmetrisch verjüngt, dass heißt schmaler wird. Diese vorteilhafte und bevorzugte Verjüngung setzt im gezeigten Ausführungsbeispiel bereits in einem Grenzbereich des zweiten Abschnitts B zum ersten Abschnitts A ein. Auch der zweite Abschnitt B verjüngt sich also zumindest teilweise bzw. abschnittsweise zur kontaktieren- den Steckerbaugruppe 1 hin. Der zweite Abschnitt B ist zwischen den beiden Steckerbaugruppen 1 ,2 angeordnet und trägt die elektrotechnischen Komponenten 5.1 , 5.2, 5.3 und 5.4.

Claims

Hochfrequenz-Prüfstift (S) zum Prüfen eines elektrotechnischen
Prüfobjekts, umfassend
eine kontaktierende Steckerbaugruppe (1 ) zum Herstellen eines lösbaren Kontakts zwischen dem Hochfrequenz- Prüfstift (S) und dem elektrotechnischen Prüfobjekt, eine ableitende Steckerbaugruppe (2) zum Anschließen eines Messgeräts an den Hochfrequenz-Prüfstift (S), und ein Kompensationsnetzwerk (3), ausgebildet zum Durchführen einer Impedanztransformation, dadurch gekennzeichnet, dass das Kompensationsnetzwerk (3) eine Leiterplatte (4) um- fasst, wobei die Leiterplatte (4) derart mit einer Mehrzahl e- lektrotechnischer Komponenten (5.1 , 5.2, 5.3, 5.4) bestückt ist, dass das Kompensationsnetzwerk (3) geeignet ist, die Impedanztransformation durchzuführen, und
die Leiterplatte (4) elektrisch und mechanisch mit der kontaktierenden Steckerbaugruppe (1 ) verbunden ist.
Hochfrequenz-Prüfstift (S) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (4) als Träger, insbesondere mechanischer Träger, für die kontaktierende Steckerbaugruppe (1 ) und/oder die ableitende Steckerbaugruppe (2) ausgebildet ist und/oder dass der Hochfrequenz-Prüfstift (S) ein zumindest einteiliges, bevorzugt zumindest teilweise schalenförmiges Gehäuse (6) umfasst, wobei die Leiterplatte (4) bevorzugt als Träger für das Gehäuse (6) ausgebildet ist. Hochfrequenz-Prüfstift (S) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die kontaktierende Steckerbaugruppe (1 ) modulartig aufgebaut ist, wobei die kontaktierende Steckerbaugruppe (1 ) mindestens einen Innenleiter (7) und einen Außenleiter (8) umfasst, wobei der Außenleiter (8) bevorzugt ortsfest bezüglich der Leiterplatte (4) angeordnet ist, wobei der Innenleiter (7) bevorzugt gefedert gegenüber dem Außenleiter (8) und/oder der Leiterplatte (4) angeordnet ist, weiter bevorzugt modu- lar aufgebaut ist und insbesondere eine Hülse (9) und einen innerhalb der Hülse (9) bevorzugt beweglich angeordneten Kontaktstift (10) umfasst, wobei die Hülse (9) bevorzugt gegen die Leiterplatte (4) abgefedert ist und wobei der Kontaktstift (10) vorteilhafterweise gegen die Hülse (9) abgefedert ist.
Hochfrequenz-Prüfstift (S) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Steckerbaugruppen (1 , 2), bevorzugt die ableitende Steckerbaugruppe (2), besonders bevorzugt beide Steckerbaugruppen (1 , 2), als SMA-Anschluss ausgeführt ist bzw. sind.
Hochfrequenz-Prüfstift (S) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte eine Mikro- streifenleitungsanordnung realisiert und/oder eine Masse des Kompensationsnetzwerks (3) auf einer Seite der Leiterplatte (4), insbesondere auf einer den elektrotechnischen Komponenten (5.1 , 5.2, 5.3, 5.4) abgewandten Seite der Leiterplatte (4), flächig angeordnet ist.
Hochfrequenz-Prüfstift (S) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (4) bevor- zugt modulartig einen ersten Abschnitt (A), einen zweiten Abschnitt (B) und einen dritten Abschnitt (C) umfasst, wobei der erste Abschnitt (A) zumindest teilweise in die kontaktierende Steckerbaugruppe (2) eingeschoben ist, wobei der zweite Abschnitt (B) zumindest teilweise die elektrotechnischen Komponenten (5.1 , 5.2, 5.3, 5.4) umfasst und wobei der dritte Abschnitt (C) bevorzugt zumindest teilweise in die ableitende Steckerbaugruppe (2) eingeschoben ist, wobei sich eine Breite des ersten Abschnitts (A) vorzugsweise ausgehend vom zweiten Abschnitt (B) weg verjüngt.
Hochfrequenz-Prüfstift (S) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Länge (I.A) des ersten Abschnitts (A) kürzer als eine Länge (I.B) des zweiten Abschnitts (B) ist, wobei die Länge (I.A) des ersten Abschnitts (A) vorzugsweise höchstens 75%, bevorzugt höchstens 50%, besonders bevorzugt höchstens 25% der Länge (I.B) des zweiten Abschnitts (B) beträgt.
Hochfrequenz-Prüfstift (S) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrotechnischen Komponenten (5.1 , 5.2, 5.3, 5.4) R-, L- und/oder C-SMD- Komponenten aufweisen, wobei die elektrotechnischen Komponenten (5.1 , 5.2, 5.3, 5.4) bevorzugt in T-, Pi oder Doppel-Pi-Schaltung auf der Leiterplatte (4) angeordnet sind.
Hochfrequenz-Prüfstift (S) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der elektrotechnischen Komponenten (5.1 , 5.2, 5.3, 5.4) trimmbar und/oder einstellbar ist.
Prüfsystem zum Prüfen eines elektrotechnischen Prüfobjekts, umfassend das Prüfobjekt, den Hochfrequenz-Prüfstift nach einem der vorhergehenden Ansprüche sowie ein dem Hochfrequenz-Prüfstift ausgangsseitig nachgeschaltetes Messgerät.
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