TWI418795B - 具用於探針尖之接地夾系統的差動式測量探針 - Google Patents

Description

具用於探針尖之接地夾系統的差動式測量探針

本發明大體上係有關於差動式測量探針且更明確地係有關於具有用於探測尖之接地夾系統的差動式探針，這些探針尖係相對於彼此側向地及/或軸向地移動。

差動式測量探針具有從一探針本體延伸出之第一及第二探測尖用來從受測的裝置取得差動訊號或用來在該第二探測尖連接至該測試機的一接地節點下取得一單一訊號。當該電子訊號的速度提高時，在低頻寬時被忽略的電感與電容效應就會變得愈來愈重要。電感接地迴線(loop)是一種會限制一差動式測量探針的頻寬的效應。當差動式測量探針的頻寬接近20GHz時，就需要儘可能地減少電感接地迴線。

在一相關的應用中，電子訊號速度的提高已造成在印刷電路板(PCB)設計上對於傳輸線結構的需求。為了要讓用於高速應用中之高效能PCB設計最佳化，需要平順的傳輸線結構來連接構件與構件之間的通信。時域反射測量(time domain reflectometry,TDR)探針發出一上升或下降緣訊號至一印刷電路板的該傳輸線結構上並從該傳輸線結構獲得回覆訊號用以決定傳輸線的的參數。例如，一傳輸線結構的完整性的查核可使用一TDR探針及一取樣示波器來決定。

雖然用於差動TDR測量的儀器是既有的，但市售TDR探針的限制造成PCB製造商必需要依賴設置在測試樣板(test coupon)上的測試結構，其沿著PCB平面被設置用以進行PCB傳輸線阻抗控制測量。來自測試樣板的TDR資料被用來決定貨品的品質以決定接受或退回電路板。這導致退回最少量的良好電路板及接受最少量的壞電路板因為測試樣板可能離實際上的目標傳輸線很遠。系統速度與傳輸線設計之間的關聯性研究典型地係以測試樣板的結果為根據。由於很難控制層壓層的厚度，介電常數變動，金屬線光緣清晰度及在大範圍面積上的銅蝕刻，所以傳輸線的阻抗通常有可依據它們的邊界位置而變之大小可變的(sizable)變動。傳輸線之間之不均勻性典型地是10%的等級。有鑑於這些問題，關於高效能差動式傳輸線對邊界阻抗的校正研究通常需要大量的樣本來透露出真實的關係。

使用者在實施差動式TDR測試時會遭遇到的另一個問題為需要提兩條差動訊號線一良好的接地。典型地，當實施差動訊號測量於一印刷電路板上時，需要一共平面探針墊配置。一般的探針墊配置為接地－訊號－訊號－接地(G－S－S－G)或接地－訊號－接地－訊號－接地(G－S－G－S－G)。這是一個極為侷限性的要求，因為差動對的線間距與線寬會因為裝置接腳的腳距，PCB板材料，所想要的損失限制及類此者而有不同的變化。一差動式TDR探針必需要能夠容納這些不同的特徵尺寸。

TDR探針的一個例子為由日本的Candox System公司所製造的CP400－04。該探針具有一金屬外殼，一絕緣的訊號導體被設置在該金屬外殼內。該金屬殼在其一端具有一有螺紋的連接器用來連接一訊號纜線。該外殼的另一端具有孔洞用來容納彈簧作動的連接器導針(pogopin)。一連接器導針被耦接至該絕緣的訊號導體及其它的連接器導針則被連接至該金屬外殼。所得到的探針尖具有一GSG結構，其在連接器導針之間具有一2.5公釐之中心至中心的間距。

另一個例子為由設在美國加州Santa Clara市的Inter－Continental Microwave公司所販售的A0131688 TDR。該TDR探針具有一金屬外殼，該外殼的一端具有一有螺紋的連接器用來連接一訊號電纜線。一大致上矩形的構件從該連接器的底下向外延伸且具有一有螺紋的孔洞用來接納一螺釘其在該TDR探針是由一類似於用在差動TDR應用上的探針所建構成時將該TDR探針固定到該扁平彈簧上。在該矩形構件底下的是一圓形部分其轉變成為一窄的矩形探針尖構件。該探針尖構件具有一孔洞用來接納該一RF針及介電元件。該RF針被電性地連接至該有螺紋的連接器的一中央訊號接點。額外的孔洞被形成在該窄的矩形探針件構件上用來接納接地連接器導針。不同的孔洞可讓接地連接器導針被放置在離RF針不同距離的地方。

兩個A0131688 TDR探針被用來製造由設在美國加州Santa Clara市的Inter－Continental Microwave公司所製售的該A0134332差動式TDR探針。各別的TDR探針是使用兩根螺釘來安裝到一扁平彈簧上。一可變的間距調整夾被方置在TDR探針上與該窄的矩形探針件構件相鄰。該調整夾具有一”U”形部分及一扁平部分，這兩個部分是用螺釘固定在一起。該”U”形部分的相對兩側具有有螺紋的孔，其接納延伸穿過該”U”形件的相對側並進入到該”U”形的內部空間中之調整有頭螺釘(cap screw)。有螺紋的孔被形成在該”U形”件的底部，其與設在該”U”形件的相對側上的有螺紋的孔相交叉。在底部上之每一個有螺紋的孔都接納一固定螺釘其被旋緊在該調整有頭螺釘上。

RF針的放置是藉由旋鬆在該調整有頭螺釘上的固定螺釘並轉動該調整有頭螺釘用以將每一TDR探針移動得彼此更靠近或彼此更遠離。TDR探針附裝於其上的該扁平彈簧對探針造成向外的壓力用以迫使它們抵抗調整有頭螺釘。將TDR探針保持在該扁平彈簧上的螺釘亦可被旋鬆用以容許探針的轉動運動。當RF針與接地連接器導針被正確地放置時，固定螺釘及扁平彈簧螺釘被旋緊。

美國專利第6,734,689號描述一種提供用於一EOS/ESD保護控制模組的訊號控制的測量探針。該測量探針具有共同作用之一受彈簧力的同軸探針組件及一壓力感測器，用以提供一作動訊號給該控制模組。該控制模組被耦接至一取樣示波器內的TDR模組，該取樣示波器提供上升或下降緣訊號至該DUT並將來自該DUT的回返訊號取樣。該受彈簧力的同軸探針組件及壓力感測器是設置在一探針殼內。該受彈簧力的同軸探針組件具有一半硬質的同軸纜線其一端形成一探測尖及另一端具有一有螺紋的連接器。一可撓曲的同軸纜線被連接至該有螺紋的連接器及該控制模組。一接電探測尖被設置成與該探測尖相鄰且被電性地耦接至該半硬質同軸纜線的外屏蔽導體。該接地探測尖是一矩形、受彈簧力的探測尖，其被附裝到一有槽的套環上，該套環係套設在該半硬質同軸纜線的外屏蔽導體的周圍。所得到的探針具有一GS結構。

一種可減少用來達到20GHz探針頻寬的電感式接地迴線之差動式測量探針是所需要的。又，對於一種不受限於既有接地－訊號－接地組態之可變間距差動式TDR探針存在著需求。該可變間距差動式TDR探針應被提供一接地夾系統，其在該同軸探測尖的所有可能的軸向及側向運動期間將該同軸探測堅的外屏蔽導體耦接在一起。

因此，本發明是一種差動式測量探針其具有是置在一外殼內的第一及第二探測尖組件。第一及第二探測尖組件的每一者都具有一從該外殼的一端延伸出的探測尖，其中每一探測尖組件都具有一探測接點及一耦接至一探針接地的外屏蔽導體。一接地夾被耦接在該第一及第二探測尖的外屏蔽導體之間，與該第一及第二探測尖的探測接點相鄰接。

在該差動式測量探針的一個實施例中，每一探測尖組件都具有至少一第一可壓縮件，其設置在該外殼內用來讓該第一及第二探測尖組件有獨立的軸向運動。在另一實施例中，該差動式測量探針具有至少一第一調整機構其耦接至該第一及第二探測尖組件中的至少一者，用來改變該第一及第二探測尖組件的探測尖之間的距離。

在另一實施例中，一接地夾系統將一差動式測量探針中的第一及第二測量探測尖的屏蔽導體電性地耦接在一起。該測量探測尖從該差動式測量探針的一端延伸出且與該第一及第二測量探測尖位在一共同的垂直平面上，其中該第一及第二測量探測尖可相對於彼此軸向且橫向地移動。該接地夾系統具有一圓形彈簧金屬線其具有一橫向區段，該橫向區段的一端逐漸轉變成為一垂直區段且在另一端轉變為一彎角的區段。該彎角的區段延伸於一與該垂直區段相反的方向上且具有一與該橫向區段成鈍角的角度。在一第一實施例中，該圓形的彈簧金屬線的橫向，垂直及彎角的區段是在同一平面上。一突出區段從該彎角的區段的端部向上延伸出，其中該突出區段具有一與該橫向，垂直及彎角的區段的平面成一銳角的角度。一扁平的金屬線區段從該突出區段的端部延伸出，其中該扁平的金屬線區段是朝向該圓形的彈簧金屬線的該橫向，垂直及彎角的區段的平面延伸。該扁平的區段具有一相對該圓形的彈簧線的橫向區段成鈍角的角度及一相對該圓形的彈簧金屬線的該橫向，垂直及彎角的區段成一銳角的角度。

一有角度的孔被形成在該差動測量探針的端部並接納該圓形的彈簧金屬線的垂直區段。該孔的角度係朝向該第一及第二探測尖的共同垂直平面延伸。一具有側表面之突出件從該差動測量探針與測量探測尖之一相鄰的端部向上延伸出。該圓形的彈簧金屬線的該橫向區段之與該圓形的彈簧金屬線的該彎角的區段相鄰的端部緊貼該突出件面向該測量探測尖的表面。該圓形的彈簧金屬線的該彎角的區段與該突出區段的接合處與該第一及第二測量探尖的一屏蔽導體相嚙合且該圓形彈簧金屬線的該扁平的部分與該第一及第二測量探尖的另一屏蔽導體相嚙合。

在較佳的實施例中，該圓形的彈簧金屬線的橫向及垂直之間的轉變是幾近90度。介於該圓形的彈簧金屬線的橫向與彎角的區段之間的鈍角具有一在92度至96度之間的範圍。介於該圓形的彈簧金屬線的突出區段與該圓形的彈簧金屬線的橫向、垂直與彎角的區段所在的平面之間的角度具有一在35度至65度之間的範圍。該圓形的彈簧金屬線的突出區段具有0.01英吋的內部長度。該圓形的彈簧金屬線的扁平區段具有一範圍在0.004英吋至0.007英吋之間的厚度。該圓形的彈簧金屬線的扁平區段到該圓形的彈簧金屬線的橫向區段之間的鈍角是在92度至95度之間的範圍內。該圓形的彈簧金屬線的扁平區段相對於該圓形的彈簧金屬線的橫向、垂直與彎角的區段所在的平面的銳角是在8度到15度的範圍之間。該朝向該第一及第二測量探測尖的共同垂直平面延伸的孔的角度是20度。

在本發明的另一實施例中，該橫向區段界定一平面且該圓形的彈簧金屬線的垂直區段與彎角的區段中的至少一者是與該橫向區段平面成一銳角。形成在該差動測量探針的端部的孔平行於該第一及第二測量探測尖的共同垂直平面並接納該圓形彈簧金屬線的垂直區段。在一實施例中，該圓形的彈簧金屬線的垂直區段的銳角與該橫向區段平面成20度的角度。在另一實施例中，該圓形的彈簧金屬線的彎角的區段與該橫向區段平面成20度的角度。在另一實施例中，該圓形的彈簧金屬線的垂直區段及該圓形的彈簧金屬線的彎角的區段以該圓形的彈簧金屬線的垂直區段的全部角度被形成彎角至(angled to)該橫向區段平面且該圓形的彈簧金屬線的彎角的區段與該橫向區段平面成20度的角度。

本發明的目的、優點及新穎特徵從配合隨附的申請利範圍與圖式閱讀以下的詳細說明中將可變得很明顯。

參照第1圖，其為一差動式測量探針10的立體圖，該差動式測量探針10具有一接地夾系統12其耦接至探針尖18，20的外屏蔽導體14，16。每一探針尖18，20都具有一探針接點22，24設置在該探針尖18，20的中心。該探針尖18，20從一外殼26向下延伸。該差動式測量探針10可以是一測量探測系統，譬如描述於美國專利申請案第11/139,103號中的系統，的一部分。該測量探測系統包括一探針本體其透過一同軸電纜電性地耦接至一測量測試儀，譬如一示波器或類此者。該同軸電纜亦包含電力及訊號線，其可提供電力至該探針本體內的作用電路系統並將訊號來回通信至該探針本體用以控制該作用電路系統。兩條同軸電纜從該探針本體延伸出穿過一倒轉的應變舒緩件且被耦接至一差動式測量探針10。該探針尖18，20為第一及第二探測尖組件28，30設置在該外殼26內的一部分，如在第2圖的部分分解立體圖中所示。

該外殼26具有第一及第二外殼件32，34，其是由絕緣材質製成的，譬如ABS塑膠，聚碳酸酯或類此者。探測尖組件28，30可用可撓曲的半硬質同軸電纜36，38來製成，譬如由設在美國佛羅里達州St.Augustine市的Tensolite公司所製售之商標名稱為Semi－Flex的同軸電纜。該Semi－Flex具有一中心的訊號導體及一緊密地包覆之由導電材質製成的外屏蔽導體其被包覆一外絕緣物質40。該外絕緣物質40的一部分從該電纜線36，38上被去除掉且該外屏蔽導體的外露部分被浸泡在一液體焊料中。該焊料流入到編織層中並將電纜線的這些部分硬化用以形成一不可彎折的半硬質的同軸電纜44，46。該不可彎折的半硬質的同軸電纜44，46形成該探測尖組件28，30，其中該實心的外屏蔽導體形成該探測尖組件28，30的外屏蔽導體14，16。探針尖18，20的探針接點22，24最好是被固定到各電阻式元件48，49上，該電阻件係被電性地耦接至該半硬質的同軸電纜44，46。在另一實施例中，該半硬質的同軸電纜44，46可以是具有實心外屏蔽導體的傳統半硬質同軸電纜。半硬質的同軸電纜的外屏蔽導體14，16經由探針本體的電子電路系統被耦接至電接地。

該第一及第二探測尖組件28，30具有設在各半硬質的同軸電纜44，46上的第一壓縮彈簧50，52。第一壓縮彈簧50，52的一端被不動地放置在該半硬質的同軸電纜44，46上。在一實施例中，彈簧端緊靠著各自的保持板54，這些保持板被固定到半硬質的同軸電纜44，46的外屏蔽導體14，16上。保持板54的相對側緊貼著該外殼26內的一橫貫壁56。第一壓縮彈簧50，52的另一端緊靠著一橫貫壁58使得第一壓縮彈簧50，52被壓縮於橫貫壁56與58之間。

第一及第二探測尖組件28，30具有設在半硬質的同軸電纜44，46上的第二壓縮彈簧60，62。第二壓縮彈簧60，62的一端緊靠貼著各自的壓力板64，其具有穿孔用來將壓力板64設置在半硬質的同軸電纜44，46的周圍。壓力板64可沿著緊靠著半硬質的同軸電纜44，46自由地移動。壓力板64緊靠著一橫貫壁68。第二壓縮彈簧60，62的另一端緊靠著一橫貫壁70使得第二壓縮彈簧60，62被壓縮在橫貫壁68，70之間。致動器72被不動地設置在該半硬質的同軸電纜44，46的外屏蔽導體14上，其中該致動器具有朝向壓力板64延伸的突出件74。致動器72的突出件4穿過形成在該橫貫壁68上的孔76並在外殼26相對於探測尖組件28，30運動時與壓力板64嚙合。第一及第壓縮彈簧50，52，60，62讓探測尖組件28，30在使用期間可在該外殼26內有獨立的軸向運動。

接地夾系統12是由一電鍍了銀的可撓曲的編包銅(braided copper)80製成。該電鍍了銀的編包銅80係藉由使用焊料導電樹脂及類此者而被固定到該探測尖組件28，30的外屏蔽導體14上。該電鍍了銀的編包銅80具有足夠的長度及可撓曲性用以讓可在外殼26內獨立地運動的探測尖組件28，30有最大的移動。

參照第3圖，一包含該接地夾系統102的一差動式TDR測量探針100的立體圖被示出。該差動式TDR測量探針100具有一外殼104，將於下文中詳下說明的第一及第二探測尖組件被設置在該外殼內。外殼104最好是具有一矩形截面的長形形狀且是由第一及第二構件114，116所構成。外殼104是用一絕緣材質製成，譬如ABS塑膠，聚碳酸酯或類此者。從該外殼104的一端延伸出的是探測尖106，108。從該外殼的遠端延伸出的是同軸的有螺紋連接器110，112，它們被耦接至可撓曲的同軸電纜線(未示出)。同軸電纜線將該差動式TDR測量探針100連接至第一及第二控制模組(未示出)以提供過度電性壓力(electrical overstress，EOS)及靜電放電(ESD)保護。該第一及第二控制模組將來自該差動式TDR測量探針100的訊號耦接至在一取樣示波器(未示出)內的一TDR取樣模組。

參照第4圖，該殼件114具有第一及第二管道118，120用來接納第一及第二同軸測尖組件122，124。每一同軸測尖組件122，124都具有一半硬質同軸電纜126其具有一中心的訊號導體128及一外屏蔽導體130。該中心的訊號導體128在一端向外延伸超過該外屏蔽導體130用以形成探測尖106，108。該半硬質同軸電纜126在探側尖106，108具有彎曲部分132，其在探測尖106，108處轉變為筆直部分。該同軸的有螺紋連接器110，112被裝附到該半硬質同軸電纜126的另一端上。該同軸的有螺紋連接器110，112的螺紋部分被耦接至該屏蔽導體130及該中心的訊號導體128被耦接至設置在該同軸的有螺紋連接器110，112內的中心導體。該半硬質同軸電纜126的外屏蔽導體130能夠被耦接至可撓曲的同軸電纜，其被連接至該取樣示波器內的第一及第二控制模組。裝附板134被裝附到該外膨蔽導體130上與該同軸的有螺紋連接器110，112相鄰。將該裝附板134貼靠在遠離該同軸的有螺紋連接器110，112的一側上的是抗轉動塊136，138。每一抗轉動塊136，138都具有一管道140形成於其內用來容納一半硬質同軸電纜126。該抗轉動塊136，138具有螺紋孔用來加納穿過形成在該裝附件134上孔之螺釘，用以將該抗轉動塊136，138固定到該裝附板134上。

第一及第二同軸探針組件122，124具有設置在該半硬質同軸電纜126上之壓縮彈簧150形式的第一壓縮件146，148。在壓縮彈簧150的一端最好是藉由一固定在該半硬質同軸電纜126的外屏蔽導體130上的壓縮彈簧保持件152而被保持在該半硬質同軸電纜126上的定位處。一墊圈形式的壓力板154最好是被設置在與壓縮彈簧150的自由端相鄰處用來與管道118，120的後端壁156，158相嚙合。該第一及第二同軸探針組件122，124具有各自的設置在連接器導針164，166內的壓縮彈簧形式的第二壓縮件160，162。壓縮彈簧被連接器導針的可活動電接點170，172，174部分地壓縮在連接器導針166，168內。

第一同軸探針組件122具有一第一壓力感測器180其包括第一及第二導電接點182及184。該第一導電接點182被設置在該半硬質同軸電纜126上且該第二導電接點184被設置在該外殼件114內。第一導電接點182最好是一矩形保持塊186的形式其具有一彎曲的槽188。該第一同軸探針組件122的半硬質同軸電纜126的彎曲部分132被設置在該保持塊186的彎曲槽188內且與該保持塊186形成電接觸。該保持塊186最好是由一鍍金的導電材質，譬如銅，黃銅，或類此者，製成。第二導電接點184為第一同軸探針組件122的第二壓縮件160的連接器導針。

第二同軸探針組件124具有一第二壓力感測器190其包括第一及第二導電接點192及194。該第一導電接點192被設置在一具有一彎曲槽198之矩形保持塊196上。該第二同軸探針組件124的半硬質同軸電纜126的彎曲部分132被設置在該保持塊196的彎曲槽198內且與該保持塊196形成電接觸。該保持塊196最好是由一鍍金的導電材質，譬如銅，黃銅，或類此者，製成。一電菊緣物質200被設置在該導電接點192與該保持塊196之間用來將接點192與同軸探針組件126電性隔絕。該第二壓力感測器190的第二導電接點194是該第二同軸探針組件124的第二壓縮元件162的兩根連接器導針166，168。

該差動式TDR測量探針100具有一調整機構210其將該第一同軸探針組件122相對於該第二同軸探針組件124移動，藉以改變探針尖106，108之間的間距。該調整機構具有一載具212用來緊密地接納該第一同軸探針組件122的保持塊186。該載具212最好是一”U”形件，其具有一螺紋孔形成於其內用來接納一有螺紋的有頭螺釘214其具有一蓋頭216及一有螺紋的柄218。該有螺紋的有頭螺釘214被***到該外殼件114上的孔220內，其中該有螺紋的柄218被***到該管道118的一凹部222內並旋入到該載具212內。該有頭螺釘214的蓋頭216座落在該外殼件114的外表面上的一凹部內。一蓋板224蓋在該凹部上且用一旋入到該外殼件114內的螺釘來將該蓋板保持在定位。該蓋板224緊密地將該蓋頭216保持在該外殼件114與該蓋板224之間，使得蓋頭216在該凹部內不會有軸向運動。

該保持塊186摩擦地嵌設在該”U”形的載具212內，使得該保持塊186在該載具212內不會有側向游隙。該載具212被設置在該外殼件114的通道118的凹部230內且橫向移動橫越凹部230以回應有頭螺釘214的轉動。順時鐘轉動該有頭螺釘214會產生壓力於該蓋頭216在該外殼件114旁的底面上，造成載具212向外朝向該外殼件114移動。將該有頭螺釘214逆時鐘轉動會產生壓力於該蓋頭216在該蓋板224旁的頂端上造成載具212向內朝向外殼件114的中心移動。載具212可縮回到形成在該外殼件114的壁上的凹部222內直到該保持塊186抵到該凹部230的外側壁為止。載具212可被延伸橫越該凹部230直到該保持塊186抵到該凹部230的內側壁為止，其中該載具212的一部分移入到形成在該分隔壁234上介於管道118與120之間的槽232內。

將探測尖106，108放置在一印刷電路板的一傳輸線結構上並施加向下的壓力於該外殼104上即可藉由被管道118，120的後端壁156，158壓縮的第一壓縮彈簧150施加向下的壓力於探測尖106，108上。在此同時，探測尖106，108開始縮回到該外殼104內。在該外殼104上之持續的向下壓力造成探測尖106，108持續縮回到該外殼內且造成第一於第二壓力感測器180及190的第二導電接點184，194的連接器導針164，166，168與第一於第二壓力感測器180及190的第一導電接點182，192嚙合。讓該第一及第二壓力感測器180，190接觸可讓一啟動訊號被送至控制模組其可啟動一繼電器將探測尖106，108耦接至該TDR取樣模組。在此同時，在連接器導針164，166，168內的壓縮彈簧施加額外的向下力量至探測尖106，108。第一及第二壓縮性元件146，148，160，162與第一及第二同軸探針組件122，124一起使用可讓組件彼此獨立地運動。

參照第5圖，其為一顯示該接地夾系統92的該差動式TDR測量探針100的前端的放大立體圖。該探測尖106，108位在一共同平面248上，該平面垂直於該差動式TDR測量探針100的前端。該接地夾系統92具有一彈簧金屬線構件250，一形成在該差動式TDR測量探針100的端部的孔252，及一突出件254從該差動式TDR測量探針100延伸出。在較佳的實施例中，該孔252及突出件254被形成在該第二同軸探測組件124的保持塊196內。孔252最好是被朝向該探測尖108彎角20度，其它的角度亦可被使用只要彈簧金屬線構件在任何時間都保持著與該探測尖106，108的外屏蔽導體130接觸即可。一螺紋孔被形成在該保持塊196內用來接納一有頭螺釘258，用以將該彈簧金屬線構件250固定到該差動式TDR測量探針100上。該彈簧金屬線構件250具有不同角度的彎折處及一形成在其內之平直的部分用以讓該彈簧金屬線構件250能夠在探測尖106，108的任何間距下與探測尖106，108的外屏蔽導體130接觸。

參照第6圖，其顯示該彈簧金屬線構件250的側視及頂視圖。該彈簧金屬線構件250最好是由0.014直徑的鈹銅金屬線製成。該彈簧金屬線構件250具有一橫向區段260其一端轉變為一大致垂直的區段262其具有一與該橫向區段成88度的垂直角度。在該橫向區段260的相反端為一彎角的區段264其從該大致垂直的區段262延伸於一相反的方向上。該彎角的區段164具有一相對於該橫向區段260的角度，其範圍在92度至96度之間且較佳的角度為96度。在此實施例中，該橫向區段260，大致垂直的區段262及該彎角的區段264是在一有該圖式的圖紙所界定之共同的平面上。該橫向區段260的標稱(nominal)長度為0.181英吋。該大致垂直的區段262的標稱長度為0.104英吋及該彎角的區段264的標稱長度為0.147英吋。

從該彎角的區段264延伸出的是一突出區段268及一扁平區段270。該突出區段268從一標稱角度約45度的平面266向下延伸。對於具有0.085英吋的探測尖106，108而言，該突出區段268具有0.01英吋的標稱內部直徑。該突出區段268的內部直徑隨著探測尖106，108的直徑而改變，較大的探測尖106，108直徑需要較大的突出區段268直徑。該扁平區段270從該突出區段268延伸出且被朝向該橫向區段260，該大致垂直的區段262及該彎角的區段264的共同平面彎角。該扁平區段270相對該共同平面266的角度具有一從8度到15度之間的範圍，其中該標稱角度為8度。該扁平區段270更具有一相對於該橫向區段260的銳角，它的範圍在2度至4度之間，其中該標稱角度為2度。該扁平區段270具有一範圍在0.0045至0.006英吋之間的厚度及一0.26英吋的總標稱長度。該鈹銅金屬線的扁平化降低了該金屬線之扁平區段270垂直該扁平表面的彈簧常數。這降低了該扁平區段270施加在該彎角的區段264與該突出區段268的接合處272上的扭轉力量。在該彈簧金屬線構件250被形成為適當的形狀之後，它在600℉的溫度下被熱處理2小時用以提高該鈹銅金屬線的硬度。

該彈簧金屬線構件250之大致垂直的區段262被***到該有角度的孔252，其中該橫向區段260與該保持塊196的表面齊平且該橫向區段260的端部與該彎角的區段264相鄰，該彎角的區段被設置成抵住該突出件254之與該探測尖108相鄰的內表面。該彎角的區段264與該突出區段268的接合處272緊靠該探測尖108的外屏蔽導體130。被該彈簧金屬線構件250施加到該彎角區段264的20度的角度被***到該有角度的孔252內，所以該橫向區段260具有從該探測尖108向外彈開的傾向。該突出件254防止該橫向區段260向外彈開，用以保持該接合處272在該探測尖108的外屏蔽導體130上的一強的彈簧力，如第7圖的向量F1所示。

第7圖為一朝向該差動式TDR測量探針100看時該探測尖106，108的簡化圖式。探測尖106可相對於探測尖108移動，如圖中之雙箭頭虛線所示。該彈簧金屬線構件250之扁平區段270與該探測尖106的外屏蔽導體130嚙合。當探測尖106，108在彼此離最大的距離被分開時，該彎角的區段264與該突出區段268的接合處272被設置成朝向在該探測尖108的外屏蔽件130上的探測尖106。在此同時，介於該橫向區段260與該彎角的區段264之間的鈍角會加大。該鈹銅金屬線的彈簧常數企圖要保持原來的鈍角角度，而這會產生一力量F2於該接合處272上，如圖中的向量F2所示。在接合處272上的合向量力係朝向該探測尖108的中心訊號導體128。

當該探測尖106被朝向該探測尖108移動時，該彈簧金屬線構件250的接合處272沿著該探測尖108的外屏蔽件130的表面移動，如虛線的探測尖106，扁平區段270及突出區段268所示。因為扁平化處理的關係，該彈簧金屬線構件250之扁平區段270與該彈簧金屬線構件250之圓形的部分比較起來具有一較低的彈簧常數。因此之故，由該扁平區段270施加到該接合處272上的扭轉力量被降低。這造成了可保持與該探測尖108的外屏蔽件130強有力的機械性接觸的接合處272。若該扁平區段270之變小的彈簧常數，該接合處272將會拉離該探測尖108的外屏蔽件130。

第8A及8B圖顯示該接地夾系統的其它實施例。與前面的圖相同的元件自第8A及8B圖中亦被標以相同的標號。在第8A及8B圖中的視圖是平行於該橫向區段260觀看的。在第8A圖中，該彈簧金屬線構件250被修改使得該大致垂直的區段262相對於包含該橫向區段260與該彎角的區段264的共同平面280被彎角。該大致垂直的區段262相對該共同平面280的角度較佳地為20度。在該雹持塊296內的孔252從一20度的彎角孔改變為一與該保持塊196的表面垂直的垂直孔。或者，該大致垂直的區段262對該共同平面280可以是一小於20度的角度且該孔252可被彎角一小於20度的角度使得該大致垂直的區段262與該有角度的孔252的總角度為20度。

在第8B圖中，該彈簧金屬線構件250被修改使得該彎角的區段264相對於包含該橫向區段260與該大致垂直的區段262的該共同平面280被彎角。該彎角的區段264相對於該共同平面280的角度較佳地為20度。在該雹持塊296內的孔252從一20度的彎角孔改變為一與該保持塊196的表面垂直的垂直孔。

具有該接地夾系統12，102的差動式測量探針10及該差動式TDR測量探針100提供一虛擬的接地給被探針測量的訊號。與傳統的差動式測量探針比較起來，使用接地夾系統12，102可達到20GHz範圍內之更大的頻寬。

對於熟習此技藝者而言將會很明顯的是，在不偏離本發明的原理之下對於本發明之上述的實施例的細部可以有許多的變化。因此，本發明的範圍應只由下面的申請專利範圍來界定。

10．．．差動式測量探針

12．．．接地夾系統

14．．．外屏蔽導體

16．．．外屏蔽導體

18．．．探測尖

20．．．探測尖

22．．．探測接點

24．．．探測接點

26．．．外殼

28．．．探測尖組件

30．．．探測尖組件

36．．．可撓曲的半硬質同軸電纜

38．．．可撓曲的半硬質同軸電纜

40．．．絕緣物質

44．．．不可彎折的半硬質同軸電纜

46．．．不可彎折的半硬質同軸電纜

48．．．電阻式元件

49．．．電阻式元件

50．．．第一壓縮彈簧

52．．．第一壓縮彈簧

54．．．保持板

56．．．橫貫壁

58．．．橫貫壁

60．．．第二壓縮彈簧

62．．．第二壓縮彈簧

64．．．壓力板

68．．．橫貫壁

70．．．橫貫壁

72．．．致動器

74．．．突出件

76．．．孔

100．．．差動式TDR測量探針

102．．．接地夾系統

104．．．外殼

114．．．第一構件

116．．．第二構件

106．．．探測尖

108．．．探測尖

110．．．有螺紋的同軸連接器

112．．．有螺紋的同軸連接器

118．．．第一管道

120．．．第二管道

122．．．第一探軸探針組件

124．．．第二同軸探針組件

126．．．半硬質同軸電纜

128．．．中心訊號導體

130．．．外屏蔽導體

134．．．裝附板

136．．．抗轉動塊

138．．．抗轉動塊

140．．．管道

146．．．第一壓縮件

148．．．第一壓縮件

150．．．壓縮彈簧

152．．．壓縮彈簧保持件

154．．．壓力板

156．．．後端壁

158．．．後端壁

160．．．第二壓縮件

162．．．第二壓縮件

164．．．連接器導針

166．．．連接器導針

168．．．連接器導針

170．．．電接點

172．．．電接點

174．．．電接點

182．．．第一導電接點

184．．．第二導電接點

186．．．保持塊

188．．．彎曲的槽

190．．．第二壓力感測器

180．．．第一壓力感測器

192．．．第一導電接點

194．．．第二導電接點

196．．．保持塊

198．．．彎曲的槽

200．．．電絕緣物質

210．．．調整機構

212．．．載具

214．．．有螺紋的有頭螺釘

216．．．蓋頭

218．．．螺紋柄

220．．．孔

222．．．凹部

224．．．蓋板

226．．．螺釘

230．．．凹部

232．．．槽

234．．．分隔壁

92．．．接地夾系統

248．．．共同平面

250．．．彈簧金屬線構件

252．．．孔

254．．．突出件

258．．．有頭螺釘

260．．．橫向區段

262．．．大致垂直的區段

264．．．彎角的區段

266．．．共同平面

268．．．突出區段

270．．．扁平的區段

272．．．接合處

280．．．共同平面

282．．．共同平面

第1圖為一具有依據本發明的接地夾系統之差動式測量探針的立體圖。

第2圖為該具有依據本發明的接地夾系統之差動式測量探針的部分分解立體圖。

第3圖為具有依據本發明的接地夾系統之一差動式TDR測量探針的立體圖。

第4圖為具有依據本發明的接地夾系統之差動式TDR測量探針的部分分解立體圖。

第5圖為具有依據本發明的接地夾系統之該差動式TDR測量探針的放大立體圖。

第6圖為依據本發明的接地夾系統的彈簧金屬線構件的側視圖及平面圖。

第7圖為該探測尖組件與具有依據本發明的接地夾系統之的一部分之簡化的端視圖。

第8A及8B圖為在具有依據本發明的接地夾系統內的彈簧金屬線構件的其它結構的側視圖。

10．．．差動式測量探針

12．．．接地夾系統

14．．．外屏蔽導體

16．．．外屏蔽導體

18．．．探測尖

20．．．探測尖

22．．．探測接點

24．．．探測接點

26．．．外殼

Claims (16)

1. 一種差動式測量探針，其包含：第一及第二探測尖組件，其設置在一外殼內，該第一及第二探測尖組件的每一者都具有一從該外殼的一端延伸出的探測尖，其中每一探測尖都具有一探測接點及一耦接至一探針接地的外屏蔽導體；以及一接地夾，其被耦接在該第一及第二探測尖組件之該第一與該第二探測尖的該等外屏蔽導體之間，且與該第一及第二探測尖的該等探測接點相鄰接，用於將該第一及第二探測尖組件之該第一與該第二探測尖的該等外屏蔽導體電性地耦接在一起。
2. 如申請專利範圍第1項之差動式測量探針，其中該第一及第二探測尖組件中的每一者都進一步包含至少一第一可壓縮件，其設置在該外殼內用來讓該第一及第二探測尖組件有獨立的軸向運動。
3. 如申請專利範圍第1項之差動式測量探針，其更包含至少一第一調整機構，其耦接至該第一及第二探測尖組件中的一者，用來改變該第一及第二探測尖組件的該等探測尖之間的距離。
4. 如申請專利範圍第1項之差動式測量探針，其中該第一及第二測量探測尖位在一共同的垂直平面中且該第一及第二測量探測尖相對於彼此軸向地及橫向地移動並包含：一圓形彈簧金屬線，其具有一橫向區段，該橫向區段 的一端逐漸轉變成為一大致垂直的區段且在另一端轉變為一彎角的區段，其中該彎角的區段延伸於一與該大致垂直的區段相反的方向上且具有一相對於該橫向區段的角度，該圓形的彈簧金屬線的橫向，垂直及彎角的區段是在一共同平面上，及一突出區段從該彎角的區段的端部向上延伸出，其中該突出區段具有一與該橫向，垂直及彎角的區段的共同平面成一銳角的角度，及一扁平的金屬線區段從該突出區段的端部延伸出，其中該扁平的金屬線區段是朝向該共同平面延伸且具有一相對該圓形的彈簧線的該橫向區段成鈍角的角度及一相對該共同平面成一銳角的角度；一有角度的孔，其形成在該差動測量探針的該端部用來接納該圓形的彈簧金屬線的該大致垂直的區段，該孔的角度係朝向該第一及第二探測尖其中之一延伸；及一具有側表面之突出件，其由該差動測量探針與該測量探測尖之一相鄰的端部向上延伸出，其中該圓形的彈簧金屬線的該橫向區段之與該圓形的彈簧金屬線的該彎角的區段相鄰的端部緊靠該突出件面向該測量探測尖的表面，使得該圓形的彈簧金屬線的該彎角的區段與該突出區段的接合處與該第一及第二測量探測尖的該等屏蔽導體之一相嚙合且該圓形彈簧金屬線的該扁平的部分與該第一及第二測量探測尖的另一屏蔽導體相嚙合。
5. 如申請專利範圍第4項之接地夾系統，其中該圓形的彈簧金屬線的該橫向及垂直之間的轉變更包含一88度的角度。
6. 如申請專利範圍第4項之接地夾系統，其中介於該圓形的彈簧金屬線的該橫向與彎角的區段之間的鈍角更包含一範圍在92度至96度之間的角度。
7. 如申請專利範圍第4項之接地夾系統，其中介於該圓形的彈簧金屬線的該突出區段與該圓形的彈簧金屬線的該橫向、垂直與彎角的區段所在的平面之間的角度具有一在35度至65度之間的範圍。
8. 如申請專利範圍第4項之接地夾系統，其中該圓形的彈簧金屬線的該突出區段具有0.010英吋的內部長度。
9. 如申請專利範圍第4項之接地夾系統，其中該圓形的彈簧金屬線的該扁平區段具有一範圍在0.004英吋至0.007英吋之間的厚度。
10. 如申請專利範圍第4項之接地夾系統，其中該圓形的彈簧金屬線的該扁平區段到該圓形的彈簧金屬線的該橫向區段之間的鈍角是在92度至95度之間的範圍內。
11. 如申請專利範圍第4項之接地夾系統，其中該圓形的彈簧金屬線的該扁平區段相對於該圓形的彈簧金屬線的該橫向、垂直與彎角的區段所在的平面的銳角是在8度到15度的範圍之間。
12. 如申請專利範圍第4項之接地夾系統，其中該朝向該第一及第二測量探測尖的該共同垂直平面延伸的孔的角度是20度。
13. 如申請專利範圍第1項之差動式測量探針，其中該第一及第二測量探測尖位在一共同的垂直平面中且該第 一及第二測量探測尖相對於彼此軸向地及橫向地移動並包含：一圓形彈簧金屬線，其具有一橫向區段，該橫向區段的一端逐漸轉變成為一大致垂直的區段且在另一端轉變為一彎角的區段，其中該彎角的區段延伸於一與該大致垂直的區段相反的方向上且具有一相對於該橫向區段的角度，其中該橫向區段與該彎角的區段是在一共同的平面上且該大致垂直的區段具有一相對於該共同的平面的銳角角度，及一突出區段從該彎角的區段的端部向上延伸出，其中該突出區段具有一與該共同的平面成一銳角的角度，及一扁平的金屬線區段從該突出區段的端部延伸出，其中該扁平的金屬線區段是朝向該共同平面延伸且具有一相對該圓形的彈簧線的該橫向區段成鈍角的角度及一相對該橫向區段平面成一銳角的角度；一有角度的孔，其形成在該差動測量探針的該端部平行於該第一及第二測量探測尖之該共同的垂直平面，用來接納該圓形的彈簧金屬線的該大致垂直的區段；及一具有側表面之突出件，其由該差動測量探針與該測量探測尖之一相鄰的端部向上延伸出，其中該圓形的彈簧金屬線的該橫向區段之與該圓形的彈簧金屬線的該彎角的區段相鄰的端部緊靠該突出件面向該測量探測尖的表面，使得該圓形的彈簧金屬線的該彎角的區段與該突出區段的接合處與該第一及第二測量探測尖的該等屏蔽導體之一相嚙合且該圓形彈簧金屬線的該扁平的部分與該第一及第二 測量探測尖的另一屏蔽導體相嚙合。
14. 如申請專利範圍第13項之接地夾系統，其中該圓形的彈簧金屬線的該大致垂直的區段的該銳角是與該共同平面成20度的角度。
15. 如申請專利範圍第1項之差動式測量探針內，其中該第一及第二測量探測尖位在一共同的垂直平面中且該第一及第二測量探測尖相對於彼此軸向地及橫向地移動並包含：一圓形彈簧金屬線，其具有一橫向區段，該橫向區段的一端逐漸轉變成為一大致垂直的區段且在另一端轉變為一彎角的區段，其中該彎角的區段延伸於一與該大致垂直的區段相反的方向上且具有一相對於該橫向區段的角度，其中該橫向區段與該大致垂直的區段是在一共同的平面上且該彎角的區段具有一相對於該共同的平面的銳角角度，及一突出區段從該彎角的區段的端部向上延伸出，其中該突出區段具有一與該共同的平面成一銳角的角度，及一扁平的金屬線區段從該突出區段的端部延伸出，其中該扁平的金屬線區段是朝向該共同平面延伸且具有一相對該圓形的彈簧線的該橫向區段成鈍角的角度及一相對該橫向區段平面成一銳角的角度；一有角度的孔，其形成在該差動測量探針的該端部平行於該第一及第二測量探測尖之該共同的垂直平面，用來接納該圓形的彈簧金屬線的該大致垂直的區段；及一具有側表面之突出件，其由該差動測量探針與該測 量探測尖之一相鄰的端部向上延伸出，其中該圓形的彈簧金屬線的該橫向區段之與該圓形的彈簧金屬線的該彎角的區段相鄰的端部緊靠該突出件面向該測量探測尖的表面，使得該圓形的彈簧金屬線的該彎角的區段與該突出區段的接合處與該第一及第二測量探測尖的該等屏蔽導體之一相嚙合且該圓形彈簧金屬線的該扁平的部分與該第一及第二測量探測尖的另一屏蔽導體相嚙合。
16. 如申請專利範圍第15項之接地夾系統，其中該圓形的彈簧金屬線的該大致垂直的區段的該銳角是與該共同平面成20度的角度。