一种多通道高压射频采样器件制造技术

本发明专利技术涉及离子阱质谱技术领域，公开了一种结构较为简单且稳定的多通道高压射频采样器件，具备：一PCB电路板，在PCB电路板上蚀刻出两条长度相等、距离接近的平行铜导线，以构成电容结构；在PCB电路板设有一高压射频接口及一采样输出接口；其中，高压射频接口与采样输出接口通过平行铜导线耦合；高压射频接口的一端通过爪簧针座连接高压射频电源，用于接收高压射频信号；采样输出接口用于感应高压射频信号，并形成一与高压射频信号相同频率的低压射频信号，通过检测低压射频信号以对高压射频信号进行分析与测量，且可在制板过程中蚀刻多个上述结构，形成多通道采样器件。形成多通道采样器件。形成多通道采样器件。

【技术实现步骤摘要】
一种多通道高压射频采样器件


[0001]本专利技术涉及离子阱质谱
，更具体地说，涉及一种多通道高压射频 采样器件，可实现高压射频信号的快速实时在线取样。

技术介绍

[0002]对射频信号进行采样测量通常有电容分压式和电阻分压式两种方法。为了 对上千伏的高压射频信号进行测量，通常会使用电容分压电路，其优点在于采 样电路对主要电路影响较小，同时安全性较高。目前，现有通常用来测量射频 高压信号的电容分压采样电路，如图1所示，一般通过在测量处并联一路两个 串联的电容(图1的C1和C2)，当有射频信号流过主电路时，两电容之间可 以感应出一个较小的同频率采样信号。然而，现有的电路设计中会使用两个不 同电容值的商用耐高压电容(如瓷片电容)来构成电容分压电路，这样会导致 成本增加，同时也会占据更大的空间，当需要多个高压射频采样时，所需成本 和器件空间也会随之增加。
[0003]因此，如何简化采样电路的结构及降低生产成本成为本领域技术人员解决 的技术问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述现有的电路设计中会 使用两个不同电容值的商用耐高压电容(如瓷片电容)来构成电容分压电路， 这样会导致成本增加，同时也会占据更大的空间的缺陷，提供一种结构较为简 单且稳定的多通道高压射频采样器件。
[0005]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种多通道高压射频采 样器件，具备：
[0006]一PCB电路板，在所述PCB电路板上直接蚀刻出两条长度相等、距离接 近的平行铜导线，以构成电容结构；
[0007]在所述PCB电路板设有一高压射频输入与输出接口及一采样输出接口； 其中，
[0008]所述高压射频接口与所述采样输出接口通过平行铜导线耦合；
[0009]所述高压射频接口的一端通过爪簧针座连接高压射频电源，其用于接收高 压射频信号，另外一端通过爪簧插孔与电极端连接；
[0010]所述采样输出接口连接的平行铜导线用于感应所述高压射频信号，并形成 一与所述高压射频信号相同频率的低压射频信号，通过检测所述低压射频信号 以对所述高压射频信号进行分析与测量；或
[0011]且可重复多个上述结构，形成多通道采样器件。
[0012]在一些实施方式中，在所述PCB电路板上蚀刻出两条长度相等、距离接 近的平行铜导线，构成的电容结构为第一电容。
[0013]在一些实施方式中，所述第一电容的两条铜导线长设为10mm
‑
15mm、 导线间距设
为1.300mm
‑
1.420mm。
[0014]在一些实施方式中，在所述PCB电路板上还设有第二电容，所述第二电 容的一端与所述第一电容的一端及所述采样输出接口的一端共同连接，所述第 二电容的另一端与公共端连接。
[0015]在一些实施方式中，所述第一电容两端的电压设为U1，所述第二电容两 端的电压设为U2，
[0016]需要测试的电压设为U，根据公式：
[0017][0018]可知：
[0019][0020]故而测量的电压与实际输出电压的比例为：
[0021][0022]在一些实施方式中，所述第一电容可以测量频率在1kHz至100MHz范围 内的射频信号，且采样电压信号与实际电压信号的比例不随射频信号的频率发 生明显变化。
[0023]在一些实施方式中，所述第一电容的容量大小可设在pF量级，所述第一 电容内的绝缘介质为绝缘材料。
[0024]在本专利技术所述的多通道高压射频采样器件中，包括PCB电路板，在PCB 电路板上蚀刻出两条长度相等、距离接近的平行铜导线，以构成电容结构；高 压射频接口与采样输出接口通过平行铜导线耦合；高压射频接口的一端通过爪 簧针座连接高压射频电源，其用于接收高压射频信号；采样输出接口用于感应 高压射频信号，并形成一与高压射频信号相同频率的低压射频信号，通过检测 低压射频信号以对高压射频信号进行分析与测量。与现有技术相比，通过直接 在PCB电路板中蚀刻出两条平行导线，构成高压电容结构，一方面，可以实 现对高压射频信号进行无干扰的信号采样，代替通常的电容元件、简化电路复 杂度及降低成本；
[0025]另一方面，同时根据电路结构参数不同，可以测量频率大致在1kHz至 100MHz范围内的高压射频信号，测量电压范围能达到几千伏，测量的采样信 号强度为实际电压信号强度的0.1％至5％。
[0026]在PCB板上重复多个类似电路结构，可形成多通道高压射频信号采样器 件。
附图说明
[0027]下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：
[0028]图1是通用射频高压电路一实施例的电路原理图；
[0029]图2是本专利技术提供的多通道高压射频采样器件一实施例的电路原理图；
[0030]图3a是本专利技术提供的PCB电路板一实施例的正面结构原理图；
[0031]图3b是本专利技术提供的PCB电路板一实施例的反面结构原理图；
[0032]图4a是本专利技术提供的多通道高压射频采样器件一实施例的信号获取流程 图(包括高压射频信号产生的示例图)；
[0033]图4b是本专利技术提供的多通道高压射频采样器件一实施例的实际电压与采 样信号之比的波形图；
[0034]图4c是依照图4b所得各实际电压与采样信号之比的均值图；
[0035]图4d是本专利技术提供的外部输入为0.27Vpp时，获取的高压信号与示波器 测试到的波形图；
[0036]图5a是本专利技术提供的多通道高压射频采样器件一实施例的采集信号频率 范围测试流程图；
[0037]图5b是本专利技术提供的不同电压频率下的实际电压与采样信号之比的曲线 图；
[0038]图5c是本专利技术提供的6400Hz时示波器测试到的一实施例的波形图。
具体实施方式
[0039]为了对本专利技术的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图 详细说明本专利技术的具体实施方式。
[0040]如图1
‑
图5c所示，在本专利技术的多通道高压射频采样器件的第一实施例中， 多通道高压射频采样器件包括一PCB电路板(对应采样电路200)。
[0041]需要说明的是，图1为现有技术的电容分压式采样电路。
[0042]具体而言，电路中采用的两个电容的分压结构等同于电阻分压电路，分压 的原理为当某一个交流信号输入后两个电容将会产生容抗，两个容抗就等同于 之前的阻抗对电压产生分压作用。
[0043]由于电容分压电路的局限性在于其只能进行交流信号的分压，而无法进 行直流信号的分压，因为电容在直流信号电路中是相当于断路状态。
[0044]据上述电容分压电路应用于交流信号的分压中，其优点在于相对于电 阻，电容对交流信号的衰减作用更小，对原始信号的破坏能力低，可以较好 的保持原始信号的特性。然而，现有的采样电路通过在测量处并联一路两个串 联的电容，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多通道高压射频采样器件，其特征在于，具备：一PCB电路板，在所述PCB电路板上直接蚀刻出两条长度相等、距离接近的平行铜导线，以构成电容结构；在所述PCB电路板设有一高压射频输入与输出接口及一采样输出接口；其中，所述高压射频接口与所述采样输出接口通过平行铜导线耦合；所述高压射频接口的一端通过爪簧针座连接高压射频电源，其用于接收高压射频信号，另外一端通过爪簧插孔与电极端连接；所述采样输出接口连接的平行铜导线用于感应所述高压射频信号，并形成一与所述高压射频信号相同频率的低压射频信号，通过检测所述低压射频信号以对所述高压射频信号进行分析与测量；或且可重复多个上述结构，形成多通道采样器件。2.根据权利要求1所述的多通道高压射频采样器件，其特征在于，在所述PCB电路板上蚀刻出两条长度相等、距离接近的平行铜导线，构成的电容结构为第一电容。3.根据权利要求2所述的多通道高压射频采样器件，其特征在于，所述第一电容的两条铜导线长设为10mm

【专利技术属性】
技术研发人员：刘澜，肖越，刘和洋，谢雨润，杨天罡，杨学明，
申请(专利权)人：南方科技大学，
类型：发明
国别省市：