１引言微波组件向着集成、小型化方向发展，很多组件采用裸芯片工艺进行贴装（比如T/R组件），常规的测试排故方法已难以满足现代化测试要求，比如射频板通过焊接半截线引出信号测试的方法，已完全不适合高集成度、高净化度的组件测试。据此，本文开展了X波段非接触式射频探针的研究工作，以利于微波组件的调试[1]。信号在微带传输线上传输时，在其周围存在闭环的磁场，当外部线圈或外部微带线圈住一定磁通量时，变化的磁场就产生变化的电流，进而就可通过耦合的方式探测出信号。相比于半截线测试射频信号时，这种磁耦合方式无需额外接地。一般情况下，当该非接触式探针与被测对象接触时，短路危险系数较低（与微带线不直接接触）[2]。另外，X波段信号耦合量小于-15dB时，对主路信号无影响，在探测信号的同时不影响系统正常工作[3,4]。本探针采用的微带形式借鉴单极子天线设计方法，将用于探测的微带线底部的地去掉，从而形成开放的电磁耦合结构。调整用于探测的微带线的长度与宽度可将空间波阻抗变换到50ohm，从而实现匹配。本文创新点在于采用C形环达到空间磁耦合目的，从而将近场能量转化为电流，达到测试信号功率的目的。本文还有一个创新点在于采用互补磁耦合环结构，不仅加强了耦合，还可以调节耦合平坦度。该微带探针不仅可以应用于X波段信号探测，对于其他频段信号也可以探测（耦合度需要测试），因此该探针也能作为测试电磁泄漏的工具，在电磁空间探测领域具有一定的应用价值。该探针所采用的结构能被其他频段射频探针设计借鉴，是实用性很强的产品。２ C形缺地微带探针仿真2.1 类单极子C形缺地探针设计四分之一波长单极子天线要求延伸出的辐射电长度为四分之一波长，其辐射场分为近场与远场，近场是比较复杂的电磁耦合转换环境。本节所设计的类单极子C形缺地探针长度也为四分之一波长，利用近场的磁生电的原理进行信号探测。其结构图如下图1所示，主体由微带50ohm馈线和C形缺地线组成：图1 C形缺地探针结构示意图C形缺地线电长度为四分之一波长：其中，c为光速，f为工作频率，Er为相对介电常数。该结构的探针耦合度主要取决于与探测对象之间的距离以及C形环的开口大小。注意：该探针C形环必须与所测对象平行！下面仿真分析了探测对象与C形环的距离对耦合度的影响。当C形环与背测微带信号线平行相距1mm、1.2mm、1.4mm时，其耦合度在10GHz分别达到-19.45dB、-21.74dB、-23.46dB，其仿真结果如下图2所示：（1）相距1mm（2）相距1.2mm（3）相距1.4mm图2探针与被测对象的不同耦合距离的仿真结果仿真结果表明，当随着耦合间距的加大，耦合度也在减小，而且x波段耦合度不平坦，达到7dB以上的幅度波动。由于C形环长度较小，且与频率相关，因此本节不对C形环的长度做相关仿真分析。2.2增强型C型探针设计由上节分析可知，C形环探测信号的耦合度受制于耦合间距。在间距达到1mm的情况下，在10GHz才达到-19.45dB。为了增强耦合度，本节在C形环旁边添加了与它相反的C形环，达到电磁耦合互补，增加耦合度的作用。其结构示意图如下图3所示。图3 增强型C形缺地探针结构示意图添加的C形环受到相同的磁场耦合，产生与主线相反的电流，从而对主线进行二次耦合，增强了主线的耦合度。仿真了1mm耦合间距的耦合度，仿真结果如下图4所示。在10GHz耦合-18.72dB，x波段耦合度-17.25~-19.27dB，波动2dB左右。图4 增强型C形缺地探针1mm耦合间距仿真结果由仿真结果分析可知，添加的反向C形环不仅增加了耦合度，而且具备调节耦合平坦度的功能。2.3非接触式C形微带探针实测根据上节仿真结果制作了实物，如下图5所示。下方微带直通线与探针平行耦合的间距为1mm，测得X波段探针耦合度为-19dB~-23dB，与仿真值偏离不大。图5 C形微带探针实物图3 结论针对微波组件的探测需求，提出一种X波段非接触式微带探针结构，以便于信号检测。本探针采用的微带形式借鉴单极子天线设计方法，将用于探测的微带线底部的地去掉，从而形成开放的电磁耦合结构。调整用于探测的微带线的长度与宽度可将空间波阻抗变换到50ohm，从而实现匹配。该结构形式易于实现，对工艺无特殊要求，可适合于微组装产品的测试排故。　　参考文献1、Arriola W A, et al. Wideband 3 dB branchline co upler basedon ( / 4 open circuited coupled lines [ J] . IEEE MicrowaveandWireless Component Letters, 2011, 21( 9) : 486- 488.2、 Reed J.and Wheeler G..J..A method ofanalysis of symmetrical four-port networks[J].IEEE Transactions on MicrowaveTheory and Techniques,1956,50(4):246-2523、Shry-Sann Liao,Pou-Tou Sun,Nien-ChungChin,and Jen-Tee Peng,“A Novel Compact-SizeBranch-LineCoupler,”IEEETrans.Microw.TheoryTech.,vol.15,no.9,pp.588–590,Sep.2005.4、 陈振国等. 微波技术基础与应用. 人民邮电出版社.（本文转载自射频百花潭）