电缆安装式模块化信号调节装置系统的制作方法

电缆安装式模块化信号调节装置系统的制作方法
【专利说明】电缆安装式模块化信号调节装置系统
[0001]相关申请的交叉引用
本申请要求2014年2月27日提交的名称为“MODULARIZED ESD PROTECTOR DESIGN TOINCREASE PROTECT1N CAPABILITY WHILE AVOIDING A FREQUENCY DIP PROBLEM”的美国临时专利申请61/945，644的权益，其通过引用并入本文中。
【背景技术】
[0002]将静电放电(ESD)保护包括在易受由ESD事件引起的损害影响的电路或系统中是重要的。例如，如果探测器接触具有与测试仪器不同的相对电压的被测设备(DUT)，测试仪器可能受到损害。该损害是由电流的突然流过或者被释放的高电压差引起的。为了防止由于ESD所引起的损害，许多测试系统包括了一些形式的ESD保护。
[0003]在具有一对肖特基二极管的带缝槽同轴电缆设计中发现了一种形式的ESD保护。图1示出了这种设备的一般性内部结构。半刚性同轴电缆110通常包括中心导体120，中心导体120通过绝缘材料140与导电接地壳体130分开。通常地，绝缘材料140由Teflon?以实心或卷绕带(wound-tape)形式形成。沟槽或缝槽150足够深地形成在电缆110中以露出中心导体120的一部分。随后，如在图2中所示，一对肖特基二极管62、64耦接在中心导体120和接地壳体130之间。肖特基二极管62、64在ESD事件期间将任一极性的电流流动进行分流，这防止了系统的部件之间的电压差异，由此保护了部件。
[0004]在ESD事件期间，一些系统需要分流比图2中的肖特基二极管所能实现分流更多的电流。为解决这一问题，沟槽150被加宽以容纳另外的二极管，使得所有二极管能够在其安全范围内工作。然而，沟槽150的加宽减弱了测试系统的性能，并且更具体地减弱了在测试带内的频率处的测量性能。这意味着测试系统或者受到不充分的ESD保护，或者其能够准确测量的最高频率受到了限制。
[0005]本发明的实施例解决了现有技术的这些和其它限制。

【发明内容】

[0006]所公开的技术一般地涉及用于将保护设备(例如ESD保护设备)接入到半刚性高频输送电缆系统中的各种技术。特定的实施例包括了形成在同轴电缆中的至少两个缝槽，该同轴电缆具有中心导体、绝缘材料和接地壳体。第一缝槽和第二缝槽形成在同轴电缆中，彼此之间至少40密耳。第一缝槽容纳了第一 ESD保护子电路，而第二缝槽容纳了第二 ESD保护电路。另外的缝槽可容纳另外的ESD保护子电路，以充分地保护耦接至同轴电缆的该系统。
[0007]还公开了形成该设备的方法。
【附图说明】
[0008]图1是包括了示例ESD保护电路的带沟槽同轴电缆的透视图。
[0009]图2是图1所示的电缆的线框示意图。
[0010]图3是根据本发明实施例的包括了模块化ESD保护系统的同轴电缆的透视图。
[0011]图4是示出了根据本发明实施例的ESD保护系统的部件的线框图。
[0012]图5是示出了根据本发明实施例的制造包括ESD保护的带沟槽同轴电缆的示例性方法的流程图。
【具体实施方式】
[0013]所公开技术的实施例一般地包括用于将多个设备或部件接入到半刚性高频输送电缆系统中以便提供信号调节的技术。下面的示例中的大多数参考ESD的实施例而描述，其中，电流分流肖特基二极管被安装在缝槽内以提供ESD保护，但其它部件(而不是肖特基二极管)可被安装在缝槽内，以提供不同的效果。例如，诸如电阻器、变阻器、可变电抗器或者非肖特基类型的二极管的部件可被安装在缝槽内，以使得在本发明实施例可以连接到的测量电路上具有各种效果。在这个意义上，本发明的实施例涉及一种信号调节装置系统，其中，一个或多个缝槽被优化，以在其耦接到的测量系统上产生预定效果。被优化的缝槽随后可以在模块化设计中被复制，该缝槽在它们之间具有足够的间距，因此它们相对于彼此是电独立的。
[0014]例如图3所示，带缝槽电缆设计使用电感和电容相消以引入与中心电缆导体直接接触的高电容性ESD电流分流肖特基二极管，而不会引入显著的阻抗干扰。如在图3中所示，半刚性电缆110包括缝槽150，缝槽150延伸到中心导体120中的至少约一半的位置。在其它实施例中，缝槽150可延伸到中心导体120中小于或大于一半(例如该路径的三分之一)的位置。在例如镍(Ni)阻隔和厚金(Au)电镀之后，肖特基二极管可以直接联结至该“共面波导”，而仅仅对半刚性同轴电缆110的环境产生微不足道的干扰。在其它实施例中，例如镍-金的材料被施加(例如被电镀)在缝槽内，以提供用于二极管的电安装表面。另一种联结方法可包括使用导电环氧树脂以安装ESD设备。
[0015]所形成的缝槽150在缝槽区域处引起了电缆110的高度局部的电感剧烈增加。出于ESD的目的，缝槽150的尺寸被设置成使得当肖特基二极管跨过缝槽中的伪共面波导安装时，二极管电容准确地平衡由缝槽导致的电缆110中的电感剧增。因此，这补偿了由形成缝槽150所导致的电感剧增，并保持了电缆110的平滑信号输送特性。缝槽150的形成的更多细节可以在美国专利申请13/713,220 (公布为US 2013/0285770)中找到，其通过引用并入本文中。
[0016]如在图3中所示，本发明的实施例包括形成在电缆110中的第二缝槽160。第二缝槽160可以借助与如图2的第一缝槽150中所示相同的方式容纳另外的部件，例如另一对肖特基二极管。第二缝槽160与第一缝槽150隔开达到40-300密耳或者更多，优选地达到至少约60密耳。这一间隔确保了缝槽在测量电路中不会相互干扰。在肖特基二极管填充缝槽的实施例中，可能优选的是将缝槽隔开达到至少200密耳。如果取而代之的是第二缝槽160紧邻第一缝槽150 (即实际上加宽第一缝槽150以容纳缝槽160的另外部件)，则电缆110的性能就会变差。这种降低的性能是由于电缆110中的宽缝槽的共振和功率耗散而导致的。由于腔体共振的基谐模与缝槽腔体的最大物理尺寸成反比，具有大的缝槽尺寸会负面地影响电缆性能。宽缝槽导致缝槽共振频率如此大幅地降低，以致其可能干扰测试系统中的带内测量。
[0017]因此，本发明的实施例包括模块化的电缆缝槽设计。在本发明的实施例中，在电缆110中形成了两个或更多个缝槽150、160。首先，单个缝槽的尺寸和特性被优化以适应将要被安装在缝槽内的部件。例如，包括ESD保护二极管的第一缝槽被优化，其中，缝槽腔体的腔体共振频率超过期望的频率，例如26-50 GHz?在一个实施例中，被优化的缝槽的宽度为10-60密耳之间，优选地宽度为40-60密耳之间。在一个实施例中，缝槽可被切到电缆110中约43密耳深，该电缆110具有约86密耳的直径。对于其它尺寸的电缆，缝槽尺寸和它们之间的间隔相应地成比例缩放。
[0018]接下来，在第一缝槽的缝槽尺寸被优化之后，如果期望将比起单个缝槽内所能安装(或者在单个缝槽内所能被优化以安装)的更多部件放在电缆110中，那么可以形成另外的缝槽，只要它们彼此间隔分开达到给定的距离。例如，如果肖特基二极管的ESD分流能力太低而需要更多的二极管用于ESD的充分保护，那么可以形成第二缝槽以容纳另外的肖特基二极管。这允许了单个缝槽设计能够适应所期望的各种水平的ESD保护。在一些实施例中，可以使用三个、四个或者更多的缝槽，以容纳另外的部件，其中，每个缝槽彼此之间相互间隔。将肖特基二极管包括在缝槽内增加了对ESD事件的防护，因为在不同缝槽中的每个二极管实际上彼此并联，并且可由此分担由ESD事件导致的总分流电流。
[0019]将每个优化的缝槽距离其最靠近的相邻缝槽间隔至少约40密耳或者更多使得建立缝槽所导致的任何负面效果最小化。而且，将缝槽间隔分开足够远以使得它们不会相互干扰，这为设计者提供了模块化的部件安装系统，其中，可以在不必单独优化每个不同缝槽的情况下增加另外的部件。
[0020]图4是示出根据本发明实施例的ESD设备200的线框图，ESD设备200被耦接至测试仪器210并为测试仪器210提供ESD保护。ESD设备200包括壳体220，壳体220可由任何合适的材料形成。在一个实施例中，壳体220由具有腔体的两个铝质半壳件形成。ESD设备的连接器230将ESD设备耦接至测试仪器210。更具体地，连接器230可以是例如2.92mm RF连接器(类型“K”连接器)的高频连接器，其被耦接至仪器210的采样头212的匹配连接器216。ESD设备的相对端处的连接器232耦接至电缆，该电缆还被连接至例如探测器或者DUT。
[0021]在ESD设备200内的是电缆区段240，其可以是例如I至2英寸长。如前所述，缝槽250和260形成在电缆区段240中，并且包括用于ESD保护的肖特基二极管，这也在前文中描述 。缝槽的数目可基于ESD设备200所期望的ESD保护的量而选择。缝槽250、260通过不具有缝槽的电缆240的子区段242彼此间隔。如之前所述，缝槽250和260之间的距离246可以至少是相隔40密耳。彼此间隔开的另外的缝槽还可以形成在电缆区段240中，以容纳另外的二极管。
[0022]图5是示出了示例性方法500的流程图，该方法500用于根据所公开技术的某些实施例来生产ESD装置。在步骤502，在半刚性同轴电缆内形成处于间隔分开关系的两个或更多个缝槽。缝槽可通过使用例如高速切削器或精细直径金刚石刀片的标准铣削方法形成。在一些实施例中，缝槽彼此间隔达至少40密耳。
[0023]在步骤504，可以任选地将材料施加在缝槽内，以形成设备安装表面。该材料可以例如是金，并且可通过梁式引线设备的热声联结或者使用环氧树脂而实现附接方法。在步骤506，例如ESD 二极管的保护设备可被附接至设备安装表面。在步骤508，例如金、铜或镍的导电箔可被包裹在电缆的外表面周围，使得膜基本或完全覆盖缝槽本身或者在步骤504施加的材料的面朝外的表面。
[0024]在步骤510，壳体可以被附接至电缆或者以其它方式与电缆耦接，以覆盖缝槽和导电膜。该壳体可包括单件或者包括多个部分，该多个部分例如可被形成为彼此互锁。
[0025]如前所述，本发明的实施例包括一种模块化信号调节装置系统。该信号调节系统包括同轴电缆，同轴电缆具有中心导体、绝缘材料和接地壳体，该绝缘材料覆盖该中心导体，该接地壳体覆盖该绝缘材料。该中心导体和该接地壳体是导电的。在同轴电缆内形成了包括电路部件的第一缝槽。该第一缝槽被恰当地设置尺寸，并且所具有的电特性被优化以在通过同轴电缆携带的一个或多个信号上提供预定的信号调节效果。该电特性可包括选择将哪些部件放置在缝槽内。实施例还包括形成在同轴电缆中的与第一缝槽距离至少40密耳的第二缝槽。
[0026]第二缝槽也可被优化以在通过同轴电缆携带的一个或多个信号上提供第二预定信号调节效果。例如，可以选择将一个或多个第一部件放置在第一缝槽中以产生第一预定信号调节效果，并且可以选择将一个或多个第二部件放置在第二缝槽中以产生第二预定信号调节效果。所述部件可包括例如电阻器、变阻器、可变电抗器或者二极管。
[0027]在其它实施例中，第一缝槽包括第一类型的一个或多个部件，该部件被选择为放置在第一缝槽中以产生第一预定信号调节效果，并且第二缝槽是第一缝槽的复制体。
[0028]在这些或者其它实施例中，第一缝槽与第二缝槽可以是电独立的。
[0029]已经参考所说明的实施例对本发明的原理进行了描述和说明，将认识到的是，所说明的实施例可以在不偏离这些原理的前提下在布置方式和细节中进行修改，并且可以以任何期望的方式组合。并且，尽管之前的讨论关注于特定的实施例，但是其它构造在考虑之中。特别地，尽管在本文中使用例如“根据本发明的实施例”或类似的表达，但这些措辞通常意味着参考实施例的可能性，意图不在于将本发明限制于特定实施例的构造。正如本文所使用的，这些术语可以为能够结合到其它实施例中的相同或不同实施例提供参考。
[0030]因此，鉴于对本文描述实施例的各种变化组合，本详细描述和所附材料意图仅在于说明，而不应被认为是限制本发明的范围。于是，本发明要求保护的是可在以下权利要求及其等同的范围和精神内实现的所有这样的修改。
【主权项】
1.一种模块化信号调节装置系统，包括: 同轴电缆，所述同轴电缆具有中心导体、绝缘材料和接地壳体，所述绝缘材料覆盖所述中心导体，所述接地壳体覆盖所述绝缘材料，其中，所述中心导体和所述接地壳体是导电的； 第一缝槽，所述第一缝槽包括电路部件，所述第一缝槽所具有的尺寸和电特性被优化以在通过所述同轴电缆携带的一个或多个信号上提供预定的信号调节效果；和 第二缝槽，所述第二缝槽形成在所述同轴电缆中，与所述第一缝槽距离至少40密耳。2.如权利要求1所述的模块化信号调节装置系统，其中，所述第二缝槽被优化以在通过所述同轴电缆携带的所述一个或多个信号上提供第二预定信号调节效果。3.如权利要求2所述的模块化信号调节装置系统，其中，所述第一缝槽包括第一类型的部件，并且其中，所述第二缝槽包括第二类型的部件。4.如权利要求2所述的模块化信号调节装置系统，其中，所述第一缝槽与所述第二缝槽是电独立的。5.如权利要求2所述的模块化信号调节装置系统，其中，所述第二缝槽是所述第一缝槽的复制体。6.如权利要求5所述的模块化信号调节装置系统，其中，所述第一和第二缝槽包括相同的部件。7.一种静电放电(ESD)保护电路，包括: 同轴电缆，所述同轴电缆具有中心导体、绝缘材料和接地壳体，所述绝缘材料覆盖所述中心导体，所述接地壳体覆盖所述绝缘材料，其中，所述中心导体和所述接地壳体是导电的； 第一缝槽和第二缝槽，所述第一缝槽和第二缝槽形成在所述同轴电缆中并且彼此距离至少40密耳，所述第一和第二缝槽的每个被形成以露出所述接地壳体的第一和第二部分并露出所述中心导体的一部分； 第一 ESD保护电路部件，其形成在所述第一缝槽中；和 第二 ESD保护电路部件，其形成在所述第二缝槽中。8.如权利要求7所述的静电放电(ESD)保护电路，还包括被施加在所述缝槽内以形成设备安装表面的材料。9.如权利要求8所述的静电放电(ESD)保护电路，其中，所述材料包括镍-金。10.如权利要求8所述的静电放电(ESD)保护电路，其中，借助于电镀操作施加所述材料。11.如权利要求7所述的静电放电(ESD)保护电路，还包括: 布置在所述第一缝槽和所述第二缝槽周围的导电膜。12.如权利要求7所述的静电放电(ESD)保护电路，其中，所述第一ESD保护电路包括: 第一肖特基二极管，所述第一肖特基二极管具有耦接至所述接地壳体的阳极，并具有耦接至所述中心导体的阴极；和 第二肖特基二极管，所述第二肖特基二极管具有耦接至所述接地壳体的阴极，并具有耦接至所述中心导体的阳极。13.如权利要求7所述的静电放电(ESD)保护电路，其中，所述第一ESD保护电路包括: 第一组并联肖特基二极管，其被耦接在所述接地壳体和所述中心导体之间；和 第二组并联肖特基二极管，其被耦接在所述接地壳体和所述中心导体之间。14.如权利要求13所述的静电放电(ESD)保护电路，其中，所述第一组二极管是一对反并联二极管，并且所述第二组二极管是一对反并联二极管。15.如权利要求7所述的信号调节装置，其中，所述同轴电缆是至少半刚性的。16.—种形成静电放电(ESD)保护电路的方法，包括: 在同轴电缆内形成第一缝槽，所述第一缝槽延伸至所述同轴电缆的导电芯并且露出所述导电芯的一部分； 在所述同轴电缆内形成第二缝槽且与所述第一缝槽间隔至少40密耳，所述第二缝槽延伸至所述同轴电缆的导电芯并且露出所述导电芯的一部分； 在所述第一缝槽内形成第一 ESD保护结构；以及 在所述第二缝槽内形成第二 ESD保护结构。17.如权利要求16所述的形成静电放电(ESD)保护电路的方法，还包括: 将导电膜施加在所述同轴电缆周围，以至少基本覆盖所述第一缝槽。18.如权利要求17所述的形成静电放电(ESD)保护电路的方法，其中，所述形成第一缝槽包括使用高速切削器切削到所述同轴电缆中。19.如权利要求16所述的形成静电放电(ESD)保护电路的方法，其中，在同轴电缆内形成第一缝槽包括形成宽度为约40-60密耳之间的缝槽。20.如权利要求16所述的形成静电放电(ESD)保护电路的方法，其中，在所述同轴电缆内形成第二缝槽且与所述第一缝槽间隔至少40密耳包括在所述同轴电缆内形成第二缝槽且与所述第一缝槽间隔至少100密耳。21.如权利要求16所述的形成静电放电(ESD)保护电路的方法，其中，施加导电膜包括施加镍、金或铜的导电膜。22.如权利要求16所述的形成静电放电(ESD)保护电路的方法，其中，在所述第一缝槽内形成第一 ESD保护结构包括形成子电路，包括: 在所述同轴电缆的导电芯和接地壳体之间插入第一二极管；以及 在所述同轴电缆的导电芯和接地壳体之间插入第二二极管。
【专利摘要】本发明涉及电缆安装式模块化信号调节装置系统。具体地，一种模块化信号调节装置系统包括形成在同轴电缆中的至少两个缝槽。缝槽被间隔开，以使得不会减弱同轴电缆的测量性能。缝槽可以是彼此间隔至少40密耳。在ESD实施例中，在每个缝槽内的是ESD保护部件，例如耦接在同轴电缆的接地壳体和中心导体之间的一对肖特基二极管。还描述了制造模块化信号调节装置系统的方法。
【IPC分类】H01B13/016, H01B11/18, H02H9/04
【公开号】CN104882220
【申请号】CN201510088547
【发明人】K-W.C.杨
【申请人】特克特朗尼克公司
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年2月26日
【公告号】EP2913885A1, US20150243608