CN100395560C - 印制电路板信号回流密度测量电路及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种信号回流密度测量电路，用于测量印制电路板平面信号回流密度，所述测量电路包括至少一个电感装置，所述电感两端分别与测试仪器的输入正负极连接，所述电感平行放置于被测印制电路板表面。所述测量电路还可以包括互为串连的第一电感和第二电感，第一电感和第二电感相互垂直，第一电感的另一端与第二电感的另一端分别与所述测试仪器的输入正负极连接。本发明还公开了两种利用上述电路测量印制电路板平面信号回流密度的方法。

Description

印制电路板信号回流密度测量电路及方法

技术领域

本发明涉及一种印制电路板平面信号回流密度测量电路，尤其涉及一种利用电感元件来测量信号回流密度的测量电路及方法。

背景技术

在印制电路板的设计制造中，常常会遇到各种信号混合的情况。某些信号的抗干扰能力较强，某些信号的抗干扰能力较差，当干扰性较强的信号的回流经过抗干扰性较差的信号区域时，会产生严重的干扰现象，从而影响印制电路板的EMC(电磁兼容性)。要解决上述问题，那么首先就需要掌握干扰性较强的信号的回流密度分布，也就是说，掌握高频信号的回流分布是设计印制电路板的关键。然而由于现有的测试技术中，往往采用电流钳环绕被测物体，以测量被测物体中的电流，而在印制电路板平面信号回流密度的测量中，因为无法使用电流钳环绕被测物体，因此不能使用该方法测量印制电路板平面信号回流密度，目前业界也还没有相关的测量方法能测量印制电路板平面的信号回流密度。综上可知，提供一种能够测量印制电路板平面信号回流密度的测量电路，是目前印制电路板设计研究中的一个重要课题。

发明内容

本发明旨在提供一种准确有效的印制电路板平面信号回流密度的测量电路及方法。

一种信号回流密度测量电路，所述测量电路包括第一电感和第二电感，所述第一电感与所述第二电感垂直连接，所述第一电感与所述第二电感串联连接在测试仪器的正负极之间。

一种信号回流密度测量方法，使用一信号回流密度测量电路来测量印制电路板平面信号的回流密度，所述测量电路包括串连的第一电感和第二电感，所述第一电感与所述第二电感串联连接在测试仪器的正负极之间，所述方法包括：将所述两个电感平行放置于所述印制电路板上互为垂直的两个方向，以测量印制电路板平面的信号回流密度。

本发明产生的有益效果：

本发明根据电磁场的理论，合理地在印制电路板平面回流密度测量中应用电流密度与表面磁场的关系，提出了一种行之有效的印制电路板平面信号回流密度测量电路及方法，克服了现有技术条件下无法测量回流密度的缺陷，从而使得在印制电路板的设计中可以精确地考虑信号的回流密度分布；

同时，根据本发明的测量电路由于采用的是电感、电阻等常见元器件，因此本发明还具有简单、实用，性能可靠等优点。

附图说明

图1为根据本发明的第一实施例的测量电路的结构示意图；

图2为根据本发明的第二实施例的测量电路的结构示意图；

图3是根据本发明的第三实施例的测量电路的结构示意图；

图4是根据本发明的第四实施例的测量电路的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作出进一步说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明主要是根据电磁场的原理，充分利用电流密度与表面磁场的关系，提出一种有效的测量印制电路板的干扰信号回流密度的电路及方法。

根据电磁场理论，在理想导体或良导体表面有以下矢量公式：

$\stackrel{\→}{J}=\hat{n}\×\stackrel{\→}{H}$

其中J为导体表面电流密度，H为导体表面切向磁场分量，n为导体表面法向单位分量(切向表示与导体表面平行，法向表示与导体表面垂直)。对上述公式的两边求模，即可得到：

J＝H

由上述推导可以得知，在实际测量中，通过测量信号回流平面的表面切向磁场分量即可得到干扰信号在平面上的回流密度分布。

第一实施例

图1示出了根据本发明的第一实施例的测量电路的结构示意图。

测量电路平行放置于被测印制电路板表面，包括第一电感L1和第二电感L2，L1和L2之间相互垂直或者位于接近垂直的两个方向，用于测量X向和Y向的磁场分量，L1和L2之间通过同轴电缆连接，L1的另一端与测试仪器的正输入极连接，L2的另一端与测试仪器的负输入极连接，需要注意的是，测试仪器上显示的测试数据即为印制电路板的切向磁场分量，也就是印制电路板平面信号的回流密度。在本实施例中，测试仪器选用Agilent E4440频谱分析仪，但是，本领域技术人员应当理解，利用根据本发明的测量电路，还可以选用其他合适的测试仪器，同时应当理解，第一电感与第二电感与测试仪器的正输入极或者负输入极的连接不是固定的，而是任意的。

第二实施例

图2示出了根据本发明的第二实施例的测量电路的结构示意图。

测量电路放置于被测印制电路板表面，包括电感L1，L1平行放置与印制电路板的横向，电感两端通过同轴电缆分别连接至测试仪器的输入正负极，测试仪器可以选用HP 8594E频谱分析仪，测试仪器上的显示的测试数据即为印制电路板的X向磁场分量；同样，将电感L1平行放置于印制电路板的纵向，便可以测量出印制电路板Y向的磁场分量，通过将X向和Y向的磁场分量进行叠加运算便可得到印制电路板表面的切向磁场分量，也就是印制电路板平面信号的回流密度。本领域技术人员应当理解，根据本发明的测量电路中，L1所放置的方向并不一定是与PCB的一条边平行的横向或纵向，只需要是先后放在两个相互垂直或接近垂直的方向即可。

第三实施例

图3示出了根据本发明的第三实施例的信号测量电路的结构示意图。

测量电路设置于被测印制电路板表面，测量电路包括第一电感L1、第二电感L2、第一电阻R1、L1和L2分别平行放置于印制电路板上互为垂直或接近垂直的两个方向，用于测量X方向和Y方向磁场分量，如图所示，L1在与测试仪器正输入极连接之前，在L1与测试仪器之间串接第一电阻R1，在测量装置中增加电阻R1是为了达到电路匹配作用；L2与测试仪器的负输入极连接，上述各器件之间通过同轴电缆连接，测试仪器上显示的数据即为印制电路板的切向磁场分量，也就是印制电路板平面信号的回流密度。所述测试仪器可以选用HP8591E频谱分析仪。

第四实施例

图4示出了根据本发明的第四实施例的测量电路的示意图。

测量电路设置于被测印制电路板表面，测量装置包括第一电感L1、第二电感L2、第一电阻R1、第二电阻R2，L1和L2分别放置于印制电路板表面互为垂直或接近垂直的两个方向，L1和L2之间通过同轴电缆连接；如图所示，L1在与测试仪器正输入极连接之前，在L1与测试仪器之间串接第一电阻R1，L2在与测试仪器负输入极连接之前，在L2与测试仪器之间串接第二电阻R2，在测试装置中增加电阻是为了达到电路匹配作用；测试仪器上显示的数据即为印制电路板的切向磁场分量，也就是印制电路板平面信号的回流密度。所述测试仪器可以选用HP 8591E频谱分析仪。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (4)

1.一种信号回流密度测量电路，其特征在于：所述测量电路包括第一电感和第二电感，所述第一电感与所述第二电感垂直连接，所述第一电感与所述第二电感串联连接在测试仪器的正负极之间。

2.如权利要求1所述的信号回流密度测量电路，其特征在于：所述第一电感或第二电感与所述测试仪器之间还串接至少一个电阻。

3.如权利要求1或2所述的信号回流密度测量电路，其特征在于：所述测量电路各器件之间采用同轴电缆连接。

4.一种信号回流密度测量方法，其特征在于，使用一信号回流密度测量电路来测量印制电路板平面信号的回流密度，所述测量电路包括串连的第一电感和第二电感，所述第一电感与所述第二电感串联连接在测试仪器的正负极之间，所述方法包括：将所述两个电感平行放置于所述印制电路板上互为垂直的两个方向，以测量印制电路板平面的信号回流密度。

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