基于片上天線饋電的圖像同步顯示系統及方法與流程

本發明涉及片上天線饋電技術領域，尤其是一種基于片上天線饋電的圖像同步顯示系統及方法。

背景技術：

近年來，隨著高頻技術和天線技術的發展，天線的頻率上限越來越高，相應尺寸也越來越小，并逐步向著微型化方向發展，饋電方式也由傳統同軸、波導方式轉換為微帶傳輸線形式，饋電點也非常微小。在片上型天線測試過程中，需要采用探針饋電，由于饋電點非常小，特別是在毫米波頻段，由于毫米波探針針尖更小，采用傳統雙目顯微鏡已經很難分辨出探針和被測件之間是否良好接觸，探針下壓安全行程基本都在幾微米～幾十微米范圍，僅靠肉眼對探針位移進行分辨，已經很難保證探針多個針尖同時和被測件進行良好接觸，很容易造成操作人員誤操作而損壞探針，而探針價格昂貴，對探針的損壞會大大增加研發及生產的成本，降低開發及生產效率。

目前，國內有人利用標準探針臺搭建簡易片上天線測試系統，如圖1所示，在標準探針臺上進行校準可測試天線阻抗指標，利用接收天線在弓型架上移動可以進行天線方向圖測試。但進行天線指標精確測量的前提是探針和片上天線之間良好饋電。圖1中利用雙目顯微鏡進行觀測，而沒有其他可判斷探針和天線之間良好接觸的依據。通過接收天線在半圓弓型架軌道上移動，利用測試軟件及矢量網絡分析儀可得到片上天線上半空間某個極化切面的方向圖，此時，操作人員在通過顯微鏡饋電的時候，無法觀測到由于探針和天線之間的接觸而在矢量網絡分析儀上產生的測試曲線變化。

為了實現片上天線的性能測試，有人對標準探針臺進行了改進設計，并對雙目顯微鏡進行了替換，形成了如圖2所示的測試系統方案。在實際測試時，為了保證良好的測試環境，通常把片上天線放置在微波暗室環境中，而測試儀器設備放在操作間。但是探針臺、顯微鏡及其顯示器由于實際應用情況不能放在暗室外。操作者在正確打開天線測試系統后，通過計算機設置需要測試的儀器參數，然后調節單筒電子顯微鏡，通過觀察顯示器，使顯微鏡對焦到片上天 線。通過調節探針臺XYZ軸，使探針移動到片上天線饋電上方，調節探針臺Z軸使探針慢慢接近片上天線饋電，當發現探針和饋電清晰度一致時，通過緩慢調節Z軸探針同時觀察探針針尖是否輕微向前滑動，如圖3-1、圖3-2、圖4-1圖4-2所示，如產生滑動，則停止探針臺下壓動作，操作人員可到室外觀察矢量網絡分析儀S參數曲線饋電前后是否變化，如發生變化且曲線重復掃描測試數據穩定，則可認為探針和片上天線之間饋電正常，可進行下一步片上天線性能指標測試。

利用標準探針臺進行探針和片上天線之間饋電的方式，由于使用雙目顯微鏡，操作人員在利用顯微鏡調節探針臺及探針時，僅能憑自己的視覺來判斷探針和片上天線是否良好接觸，在微波頻段，由于探針尺寸相對較大，探針針尖相對較長，操作者在進行饋電時比較容易發現探針和片上天線饋電之后的相對位移。然而隨著頻率的升高，探針及天線饋電接口越來越小，特別是在毫米波頻段，毫米波探針針尖僅有幾個微米尺寸，探針針尖在和片上天線接觸后的位移行程如圖3-1、圖3-2、圖4-1圖4-2所示向前滑動，由微波頻段的幾十微米變為幾個微米，僅靠操作人員通過顯微鏡觀察，已經很難判斷出探針和片上天線之間是否良好接觸，很容易使探針過壓而損壞，而毫米波頻段的探針價格相對于微波頻段大大提高，所以這種饋電方式使天線測試變得復雜、低效及測試成本增加。

通過改進后的探針饋電方式雖然增加了操作人員的視野，但是操作人員在進行探針饋電時，觀察電子顯微鏡顯示器的同時不能同步觀察到儀器設備測試曲線的變化，所以也主要以通過顯示器觀察探針針尖的位移情況判斷探針是否良好饋電。當然，也可以增加操作人員進行分工觀察，即一個操作人員通過電子顯微鏡顯示器判斷探針是否接觸片上天線并產生位移，另一個操作人員觀察儀器設備測試曲線是否發生變化，這種情況無疑增加了人力，且存在協調配合問題，一旦溝通出現問題而無法確認探針饋電的正常性，引發操作人員之間的矛盾，造成測試效率低等問題。

技術實現要素：

本發明的目的是為克服上述現有技術的不足，提供一種基于片上天線饋電的圖像同步顯示系統及方法，通過利用遠程桌面的功能，在電子顯微鏡顯示軟 件運行的計算機上實現儀器系統測試的駐波比曲線的同步顯示，使操作人員通過顯微鏡顯示器即可觀察探針和被測天線饋電，又可同時觀察儀器系統測試的駐波比曲線的實時變化，通過物理性能及電性能的雙重判斷提高探針和片上天線之間饋電的成功率。

為實現上述目的，本發明采用下述技術方案：

基于片上天線饋電的圖像同步顯示系統，包括操作間和暗室，所述的操作間內設有控制機柜；所述的暗室內設有顯微鏡顯示器，用于顯示片上天線饋電的顯微圖像和駐波比測試曲線；所述的顯微鏡顯示器一側設有一個探針臺，所述探針臺上設有探針座，探針座一側設有兩個水平桿，一個水平桿上設有射頻端口，所述射頻端口通過射頻電纜與控制機柜的儀器系統基本組件連接，用于在遠程桌面上顯示儀器系統測試的駐波比曲線；另一個水平桿的另一端設有片上天線，所述片上天線上設有探針，所述探針與射頻端口連接。

所述控制機柜內設有儀器系統基本組件，該基本組件中包括了微波矢量網絡分析儀、毫米波控制機等進行S參數測試毫米波擴展必須的基本儀器；所述的儀器系統基本組件的下方設有主控計算機及顯示器，主控計算機及顯示器下方設有轉臺控制器。

所述的探針座上設有XYZ軸，用于調節探針。

所述探針臺上設有一個豎直桿，豎直桿頂端安裝一個水平桿，在水平桿的另一端設有顯微鏡，所述顯微鏡與顯微鏡顯示屏連接。

所述暗室底部設有旋臂轉臺，所述旋臂轉臺通過線路與轉臺控制器連接。

所述旋臂轉臺上設有接收模塊，所述接收模塊的一端與接收天線連接，另一端與控制機柜的儀器系統基本組件連接。

一種基于片上天線饋電的圖像同步顯示系統的工作方法，包括以下步驟：

步驟一，連接各個裝置：將顯微鏡顯示器與顯微鏡連接，探針與片上天線連接，射頻端口與控制機柜的儀器系統基本組件和片上天線連接，接收模塊與控制機柜的儀器系統基本組件連接，旋臂轉臺與轉臺控制器連接；

步驟二，根據顯微鏡顯示器上顯示的顯微鏡影像，調節探針座和顯微鏡焦距；

步驟三，根據顯微鏡顯示器上顯示的探針和片上天線之間的位置，調節探 針位置；

步驟四，根據顯微鏡上顯示的探針和片上天線饋電點接觸情況，遠程桌面上顯示的儀器系統測試的駐波比曲線的變化，調節探針座Z軸；

步驟五：根據駐波比測試曲線和顯微鏡顯示器顯示的探針變化，確認探針和片上天線之間饋電狀態，若駐波比測試曲線不變，則實現片上天線饋電。

所述步驟二中，調節探針座使片上天線移動到顯示影像中心區域，調節顯微鏡焦距使被測天線清晰的顯示在影像中心；

所述步驟三中，調節探針座X軸和Y軸，使探針移動至片上天線饋電上方，調節探針座Z軸，使探針緩慢接近探針饋電點，緩慢調節Z軸并緩慢下壓探針。

所述步驟四中，駐波比曲線橫軸頻率，縱軸為駐波比值。

本發明的有益效果是：

1.通過一個操作人員即可同時觀察探針和片上天線之間的位置關系及駐波測試曲線的變化，利用這兩個變化可快速實現對片上天線的饋電，提高饋電效率；

2.通過測試曲線的變化可判斷探針和片上天線之間的接觸狀態，確保饋電點的準確性；

3.通過本發明提高探針饋電的準確性及效率，避免操作人員因判斷失誤而造成探針的損壞，降低了測試成本。

附圖說明

圖1是現有片上天線測試系統結構示意圖；

圖2是改進型片上天線測試系統結構示意圖；

圖3-1、3-2是探針饋電前結構示意圖；

圖4-1、4-2是探針饋電后結構示意圖；

圖5是本發明提供的基于片上天線饋電的圖像同步顯示系統結構示意圖；

圖6是本發明提供的探針和片上天線饋電前示意圖；

圖7是本發明提供的探針和片上天線饋電后示意圖；

圖8是本發明提供的基于片上天線饋電的圖像同步顯示系統的工作方法流程圖；

其中，1.顯微鏡顯示器，2.顯微鏡，3.探針，4.片上天線，5.探針座，6.射頻 端口，7.接收天線，8.探針臺，9.接收模塊，10.旋臂轉臺。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。

如圖5所示，基于片上天線饋電的圖像同步顯示系統，包括操作間和暗室，所述的操作間內設有控制機柜；所述的暗室內設有顯微鏡顯示器1，用于顯示片上天線饋電的顯微圖像和駐波比測試曲線；所述的顯微鏡顯示器一側設有一個探針臺8，所述探針臺8上設有探針座5，探針座5一側設有兩個水平桿，一個水平桿上設有射頻端口6，所述射頻端口6通過射頻電纜與控制機柜的儀器系統基本組件連接，用于在遠程桌面上顯示儀器系統測試的駐波比曲線；另一個水平桿的另一端設有片上天線4，所述片上天線上設有探針3，所述探針3與射頻端口6連接。

所述控制機柜內設有儀器系統基本組件，該基本組件中包含有微波矢量網絡分析儀、毫米波控制機等進行S參數測試毫米波擴展必須的基本儀器；所述的儀器系統基本組件的下方設有主控計算機及顯示器，主控計算機及顯示器下方設有轉臺控制器。

所述的探針座5上設有XYZ軸，用于調節探針。

所述探針臺上設有一個豎直桿，豎直桿頂端安裝一個水平桿，在水平桿的另一端設有顯微鏡2，所述顯微鏡2與顯微鏡顯示屏1連接。

所述暗室底部設有旋臂轉臺10，所述旋臂轉臺10與轉臺控制器連接。

所述旋臂轉臺上設有接收模塊9，所述接收模塊9的一端與接收天線7連接，另一端與儀器系統基本組件連接。

如圖6至圖8所示，一種基于片上天線饋電的圖像同步顯示系統的工作方法，包括以下步驟：

步驟一，連接各個裝置：將顯微鏡顯示器與顯微鏡連接，探針與片上天線連接，射頻端口與控制機柜的儀器系統基本組件和片上天線連接，接收模塊與控制機柜的儀器系統基本組件連接，旋臂轉臺與轉臺控制器連接；

步驟二，根據顯微鏡顯示器上顯示的顯微鏡影像，調節探針座和顯微鏡焦距；

步驟三，根據顯微鏡顯示器上顯示的探針和片上天線之間的位置，調節探 針位置；

步驟四，根據顯微鏡上顯示的探針和片上天線饋電點接觸情況，遠程桌面上顯示的儀器系統測試的駐波比曲線的變化，調節探針座Z軸；

步驟五：根據駐波比測試曲線和顯微鏡顯示器顯示的探針變化，確認探針和片上天線之間饋電狀態，若駐波比測試曲線不變，則實現片上天線饋電。

所述步驟二中，調節探針座使被測天線移動到顯示影像中心區域，調節顯微鏡焦距使被測天線清晰的顯示在影像中心；

所述步驟三中，調節探針座X軸和Y軸，使探針移動至片上天線饋電上方，調節探針座Z軸，使探針緩慢接近探針饋電點，緩慢調節Z軸并緩慢下壓探針。

所述步驟四中，駐波比曲線橫軸頻率，縱軸為駐波比值。

本發明利用遠程桌面連接功能，在測試儀器設備距離被測天線較遠的情況下，也可以在近距離的顯示器上觀察到儀器測試曲線的實時變化，僅需要一名操作人員既可在操作探針臺的同時觀察到探針和儀器曲線的變化，節約了時間和空間，提高了探針饋電的效率和準確率，有效避免了探針的損壞，降低了測試成本。

上述雖然結合附圖對本發明的具體實施方式進行了描述，但并非對本發明保護范圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本發明的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發明的保護范圍以內。