CN109655770A - 差分磁场探头 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种差分磁场探头，包括中层介质板、第一磁场探测部以及第二磁场探测部；中层介质板夹设于第一磁场探测部与第二磁场探测部之间，且第一磁场探测部中设有磁场探测线的端部、第二磁场探测部中设有磁场探测线的端部分别与中层介质板机械连接；其中，第一磁场探测部用于感应外界磁场产生第一电信号，并将第一电信号输出；第二磁场探测部用于感应外界磁场产生第二电信号，并将第二电信号输出；第一电信号和第二电信号组成差分信号，采用差分共模抑制设计，对应产生并输出组成差分信号的第一信号和第二信号，利用差分信号滤除在探测磁场过程中的干扰信号，从而提高了差分磁场探头的电场抑制比。

Description

差分磁场探头

技术领域

本申请涉及电磁检测技术领域，特别是涉及一种差分磁场探头。

背景技术

随着科技的发展，电子设备变得更加小型化、高频化和高密度，以此同时技术的进步也使得电子设备的电磁可靠性问题变成亟待解决的问题。目前，基于近场测量的干扰图像重构是现今处理EMC(Electro Magnetic Compatibility，电磁兼容性)设计问题最有效的方法。在电子设备工作时，辐射源发出的电磁干扰一般具有较宽的频谱范围，宽带近场磁场探头是近场扫描的关键，同时也是解决电子设备的电磁可靠性问题必不可少的工具之一。

因此，磁场探头能够精确地扫描出磁场，直接关系到能否解决电子设备的电磁可靠性问题，但是，在实现过程中，发明人发现传统技术中至少存在如下问题：传统磁场探头的电场抑制比低。

发明内容

基于此，有必要针对传统磁场探头的电场抑制比低的问题，提供一种差分磁场探头。

为了实现上述目的，一方面，本申请实施例提供了一种差分磁场探头，包括中层介质板、第一磁场探测部以及第二磁场探测部；

中层介质板夹设于第一磁场探测部与第二磁场探测部之间，且第一磁场探测部中设有磁场探测线的端部、第二磁场探测部中设有磁场探测线的端部分别与中层介质板机械连接；

其中，第一磁场探测部用于感应外界磁场产生第一电信号，并将第一电信号输出；第二磁场探测部用于感应外界磁场产生第二电信号，并将第二电信号输出；第一电信号和第二电信号组成差分信号。

在其中一个实施例中，第一磁场探测部、第二磁场探测部均包括：

介质板，包括第一板面和与第一板面相对的第二板面；第二板面上设有所述磁场探测线；

接地层，设于第一板面上，接地层的第一端部开设有开口，第二端部开设有线型槽；开口与磁场探测线的第一端部相对；

传输线，设于线型槽内，并与接地层不导通；

接地通孔，贯穿介质板，导通磁场探测线的第一端部与接地层；

转换通孔，开设于线型槽内且贯穿介质板，导通磁场探测线的第二端部与传输线。

在其中一个实施例中，磁场探测线包括带状线以及开环线圈；

带状线的第一端部通过转换通孔电连接传输线，第二端部机械连接开环线圈的第一端部；

开环线圈的第二端部通过接地通孔电连接接地层。

在其中一个实施例中，带状线包括横向传输线、锥削传输线以及竖向传输线；

横向传输线的宽度大于竖向传输线的宽度；锥削传输线的形状为圆弧形，且锥削传输线的第一端部的宽度等于横向传输线的宽度，第二端部的宽度等于竖向传输线的宽度；

横向传输线的第一端部通过转换通孔电连接传输线，第二端部机械连接锥削传输线的第一端部；锥削传输线的第二端部机械连接竖向传输线的第一端部；竖向传输线的第二端部机械连接开环线圈的第一端部。

在其中一个实施例中，开环线圈为圆形开环线圈、矩形开环线圈或者多边形开环线圈。

在其中一个实施例中，开口包括矩形缝隙和磁场穿过槽；

矩形缝隙的中心线与接地层的第一端部垂直，且与磁场穿过槽相通；磁场穿过槽的轮廓在第二板面上的正投影落在开环线圈围成的范围内，且磁场穿过槽的形状与开环线圈的内轮廓相对应。

在其中一个实施例中，传输线、磁场探测线和转换通孔的特征阻抗为50欧姆。

在其中一个实施例中，中层介质板与介质板的结构相同；中层介质板、介质板均包括伸出单元以及安装单元；伸出单元的宽度小于安装单元的宽度；

伸出单元的第一端部机械连接在安装单元的第一端部的中间；

接地层的第一端部与伸出单元的第二端部平齐设置；安装单元上设有传输线。

在其中一个实施例中，还包括多个屏蔽通孔以及多个栏栅通孔；

各屏蔽通孔贯穿中层介质板、第一磁场探测部和第二磁场探测部，导通第一磁场探测部的接地层和第二磁场探测部的接地层，并沿着伸出单元的第二端部边缘间隔开设；

各栏栅通孔贯穿中层介质板、第一磁场探测部和第二磁场探测部，导通第一磁场探测部的接地层和第二磁场探测部的接地层，并沿着伸出单元的两侧边缘和安装单元的第一端部边缘间隔开设。

在其中一个实施例中，还包括多个同轴通孔；

各同轴通孔贯穿中层介质板、第一磁场探测部和第二磁场探测部，导通第一磁场探测部的接地层和第二磁场探测部的接地层，并围绕传输线间隔开设。

在其中一个实施例中，还包括至少两个第一信号接收设备安装通孔以及至少两个第二信号接收设备安装通孔；

各第一信号接收设备安装通孔贯穿中层介质板、第一磁场探测部和第二磁场探测部，间隔开设在第一磁场探测部的传输线的两侧；

各第二信号接收设备安装通孔贯穿中层介质板、第一磁场探测部和第二磁场探测部，间隔开设在第二磁场探测部的传输线的两侧。

在其中一个实施例中，还包括至少两个探头固定通孔；

各探头固定通孔贯穿中层介质板、第一磁场探测部和第二磁场探测部，间隔开设在安装单元上。

上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点和有益效果：

差分磁场探头包括中层介质板、第一磁场探测部以及第二磁场探测部；中层介质板夹设于第一磁场探测部与第二磁场探测部之间，且第一磁场探测部中设有磁场探测线的端部、第二磁场探测部中设有磁场探测线的端部分别与中层介质板机械连接，中，第一磁场探测部用于感应外界磁场产生第一电信号，并将第一电信号输出；第二磁场探测部用于感应外界磁场产生第二电信号，并将第二电信号输出；第一电信号和第二电信号组成差分信号，本申请差分磁场探头上的第一磁场探测部和第二磁场探测部采用差分共模抑制设计，通过结构相同的第一磁场探测部和第二磁场探测部感应外界磁场，对应产生并输出组成差分信号的第一信号和第二信号，利用差分信号滤除在探测磁场过程中的干扰信号，从而提高了差分磁场探头的电场抑制比。

附图说明

图1为一个实施例中本申请差分磁场探头的结构正视图；

图2为一个实施例中磁场探测部的结构正视图；

图3为一个实施例中磁场探测线的结构示意图；

图4为一个实施例中接地层和传输线的结构示意图；

图5为一个实施例中介质板的结构示意图；

图6为一个实施例中带状线的结构示意图；

图7为另一个实施例中磁场探测线的结构示意图；

图8为又一个实施例中磁场探测线的结构示意图；

图9为一个实施例中通孔的设置示意图；

图10为一个实施例中各层的结构示意图；

图11为一个实施例中差分磁场探头的结构俯视图；

图12为另一个实施例中差分磁场探头的结构正视图；

图13为一个实施例中差分磁场探头的校准因子测试图；

图14为一个实施例中差分磁场探头的频率响应测试图；

图15为一个实施例中差分磁场探头的电场抑制比测试图；

图16为一个实施例中差分磁场探头的空间分辨率测试图。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的首选实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当一个元件被认为是“电连接”以及“机械连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件并与之结合为一体，或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“设于”、“第一端部”、“第二端部”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

为了传统磁场探头的电场抑制比低的问题，在一个实施例中，如图1所示，提供了一种差分磁场探头，包括中层介质板11、第一磁场探测部13以及第二磁场探测部15；

中层介质11板夹设于第一磁场探测部13与第二磁场探测部15之间，且第一磁场探测部13中设有磁场探测线131的端部、第二磁场探测部15中设有磁场探测线151的端部分别与中层介质板11机械连接；

其中，第一磁场探测部13用于感应外界磁场产生第一电信号，并将第一电信号输出；第二磁场探测部15用于感应外界磁场产生第二电信号，并将第二电信号输出；第一电信号和第二电信号组成差分信号。

需要说明的是，中层介质板用于承载第一磁场探测部和第二磁场探测部，以使中层介质板、第一磁场探测部和第二磁场探测部形成一个整体产品。在一个示例中，中层介质板可为玻璃纤维布基型板、玻璃纤维和纸的复合基型板、纸基覆铜型板或者金属基覆铜型板。

第一磁场探测部用于感应外界磁场而产生第一电信号，并将第一电信号传输给在探测外界磁场时与差分磁场探头连接网络分析仪。具体的，第一磁场探测部上的一端部设有磁场探测线，磁场探测线为由导电材料制成导电线。

第二磁场探测部和第一磁场探测部的结构相同，同理用于感应外界磁场而产生第二电信号，并将第二电信号传输给在探测外界磁场时与差分磁场探头连接网络分析仪。具体的，第二磁场探测部上的一端部设有磁场探测线，磁场探测线为由导电材料制成导电线。第一电信号和第二电信号组成差分信号，从而屏蔽在磁场探测过程中的干扰信号，提高电场抑制比。

本申请差分磁场探头的各实施例中，差分磁场探头包括中层介质板、第一磁场探测部以及第二磁场探测部；中层介质板夹设于第一磁场探测部与第二磁场探测部之间，且第一磁场探测部中设有磁场探测线的板面、靠近第二磁场探测部中设有磁场探测线的板面设置；其中，第一磁场探测部用于感应外界磁场产生并输出第一电信号；第二磁场探测部用于感应外界磁场产生并输出第二电信号；第一电信号和第二电信号组成差分信号，本申请差分磁场探头上的第一磁场探测部和第二磁场探测部采用差分共模抑制设计，通过结构相同的第一磁场探测部和第二磁场探测部感应外界磁场，对应产生并输出组成差分信号的第一信号和第二信号，利用差分信号滤除在探测磁场过程中的干扰信号，从而提高了差分磁场探头的电场抑制比。

在一个实施例中，如图2至4所示，第一磁场探测部13、第二磁场探测部15均包括：

介质板21，包括第一板面和与第一板面相对的第二板面；第二板面上设有磁场探测线25(具体的结构请参照图3)；

接地层23(具体的结构请参照图4)，设于第一板面上，接地层23的第一端部开设有开口231，第二端部开设有线型槽233；开口231与磁场探测线25的第一端部相对；

传输线41，设于线型槽233内，并与接地层23不导通；

接地通孔43，贯穿介质板21，导通磁场探测线25的第一端部与接地层23；

转换通孔45，开设于线型槽233内且贯穿介质板21，导通磁场探测线25的第二端部与传输线41。

需要说明的是，第一磁场探测部和第二磁场探测部的结构相同，都是由介质板、接地层、传输线、接地通孔和转换通孔组成。

其中，介质板用于承载接地层、传输线、接地通孔以及转换通孔，在一个示例中，中层介质板可为玻璃纤维布基型板、玻璃纤维和纸的复合基型板、纸基覆铜型板或者金属基覆铜型板。

介质板的形状决定了磁场探测部的形状，在一个具体的实施例中，如图5所示，中层介质板11与介质板21的结构相同；中层介质板11、介质板均21包括安装单元211以及伸出单元213；伸出单元213的宽度小于安装单元211的宽度；伸出单元213的第一端部机械连接在安装单元211的第一端部的中间；接地层23的第一端部与伸出单元213的第二端部平齐设置；安装单元211上设有传输线41。需要说明的是，中层介质板、介质板类似于“凸”字的形状，其中，安装单元为“凸”字的底部，伸出单元为“凸”字的突出部分。伸出单元的宽度是指伸出单元的第一端部的宽度。安装单元的宽度是指安装单元的第一端部的宽度。伸出单元居中机械连接安装单元。接地层的第一端部与伸出单元的第二端部平齐设置，即在延伸至第二端部的接地层上开设开口，且磁场探测线的第一端部向伸出单元的第二端部延伸。安装单元和伸出单元的形状可根据实际需求而定，在一个示例中，安装单元的形状为矩形，伸出单元的形状为矩形。介质板的形状采用上述设计，能够提高差分磁场探头的使用方便性。

磁场探测线用于感应磁场，磁场探测线的尺寸直接影响差分磁场探头的灵敏度和空间分辨率，磁场探测线的尺寸越大感应磁场的灵敏度越高，空间分辨率越低，反之，磁场探测线的尺寸越小感应磁场的灵敏度越低，空间分辨率越低，为了在灵敏度与空间分辨率之间取得平衡，在实际设计制造过程中，磁场探测线采用合适尺寸。磁场探测线设置在介质板的第二板面上，在一个示例中，磁场探测线印刷在介质板的第二板面上。

在一个具体的实施例中，如图6所示，磁场探测线25包括带状线61以及开环线圈63；带状线63的第一端部通过转换通孔45电连接传输线41，第二端部机械连接开环线圈63的第一端部；开环线圈63的第二端部通过接地通孔43电连接接地层23。需要说明的是，开环线圈用于感应外界磁场产生电信号，开环线圈的尺寸直接影响着磁场探测线的灵敏度和空间分辨率。带状线用于传输电信，带状线的形状和尺寸直接影响其传输电信号的质量，在实际的设计制造过程中，采用合适形状和尺寸的带状线。

在一个具体的实施例中，如图6所示，带状线61包括横向传输线611、锥削传输线613以及竖向传输线615；横向传输线611的宽度大于竖向传输线615的宽度；锥削传输线613的形状为圆弧形，且锥削传输线613的第一端部的宽度等于横向传输线611的宽度，第二端部的宽度等于竖向传输线615的宽度；横向传输线611的第一端部通过转换通孔45电连接传输线，第二端部机械连接锥削传输线613的第一端部；锥削传输线613的第二端部机械连接竖向传输线615的第一端部；竖向传输线611的第二端部机械连接开环线圈63的第一端部。需要说明的是，电信号依次从竖向传输线、锥削传输线至横向传输线传输，由于从竖向传输线、锥削传输线至横向传输线的宽度逐渐，电信号逐渐变大。锥削传输线的宽度从第一端部向第二端部逐渐减小，在一个示例中，锥削传输线为四分之一圆弧形。

开环线圈直接影响差分磁场探头的探测磁场的灵敏度和空间分辨率，为了使得差分磁场探头能够达到最佳的灵敏度和空间分辨率，可根据实际需求优化设计出最佳形状和尺寸的开环线圈，在一个示例中，开环线圈为矩形开环线圈(如图6所示)、圆形开环线圈(如图7所示)或者多边形开环线圈(如图8所示)。

接地层设置在介质板的第一板面上，具体的，在第一板面上除去设置有传输线的区域，其他区域均铺满接地层，在一个示例中，接地层印刷在介质板的第一板面上。接地层的第一端部开设有开口，以使磁场能够穿过接地层，从而磁场探测线的第一端部透过通过该开口探测外界磁场，而且有利于差分磁场探头屏蔽电场干扰。接地层的第二端部开设有线线型槽用于放置传输线，在一个示例中，线型槽垂直接地层的第二端部开设，在介质板的安装单元为矩形时，线型槽即垂直安装单元上用于承载接地层的第二端部的端部开设。

在一个具体的实施例中，开口包括矩形缝隙和磁场穿过槽；矩形缝隙的中心线与接地层的第一端部垂直，且与磁场穿过槽相通；磁场穿过槽的轮廓在第二板面上的正投影落在开环线圈围成的范围内，且磁场穿过槽的形状与开环线圈的内轮廓相对应。需要说明的是，在该示例中，开环线圈围成区域的形状与磁场穿过槽的形状相同，换言之，开环线圈围绕磁场穿过槽的外轮廓卷制而成。

传输线用于连接外部的网络分析仪或者其他检测设备，并将感应外界磁场而电信号传输给网络分析仪或者其他检测设备。传输线设置在介质板的第一板面上，且在接地层的线型槽内，与接地层不接触，保证电信号能够传输给网络分析仪或者其他检测设备。在一个示例中，传输线设置在介质板的安装单元，且传输线垂直安装单元上用于承载接地层的第二端部的端部设置。

接地通孔为孔壁镀有金属层的通孔，贯穿介质板用于导通(导通即实现磁场探测线与接地层的电连接)磁场探测线的第一端部与接地层，从而有利于差分磁场探头屏蔽电场干扰。为了增强差分磁场探头的适用性，更好地匹配连接网络分析仪和其他检测设备，在一个具体的实施例中，传输线、磁场探测线和转换通孔的特性阻抗为50欧姆，实现将电信号以50欧姆特性阻抗传输出去，以配合网络分析仪或者其他检测设备50欧姆的内阻抗。

接地通孔为孔壁镀有金属层的通孔，贯穿介质板用于导通磁场探测线的第二端部与传输线。

本申请差分磁场探头的实施例中，解决了传统探头抗电场干扰性能差的问题，解决了传统探头不能同时保证较高的灵敏度以及空间分辨率的问题，还解决了传统探头阻抗不匹配的问题，从而提高了差分磁场探头的电场抑制比、灵敏度、空间分辨率以及带宽。

在一个实施例中，如图9所示，还包括多个屏蔽通孔91以及多个栏栅通孔93；

各屏蔽通孔91贯穿中层介质板11、第一磁场探测部13和第二磁场探测部15，导通第一磁场探测部13的接地层23和第二磁场探测部15的接地层23，并沿着伸出单元213的第二端部边缘间隔开设；

各栏栅通孔93贯穿中层介质板11、第一磁场探测部13和第二磁场探测部15，导通第一磁场探测部13的接地层23和第二磁场探测部15的接地层23，并沿着伸出单元213的两侧边缘和安装单元211的第一端部边缘间隔开设。

需要说明的是，屏蔽通孔沿着伸出单元的第二端部边缘间隔开设用于增强差分磁场探头对电场的屏蔽效果，屏蔽通孔的数量可根据伸出单元的尺寸而定，以及相邻屏蔽通孔之间的间隔距离根据实际屏蔽电场的效果而定。

栏栅通孔沿着伸出单元的两侧边缘和安装单元的第一端部边缘间隔开设，实现差分磁场探头更好地接地，为了进一步均匀地接地，在一个具体的实施例中，在安装单元还均匀地开设有多个通孔，各通孔贯穿中层介质板、第一磁场探测部和第二磁场探测部，导通第一磁场探测部的接地层和第二磁场探测部的接地层，该类通孔的数量可根据安装单元的实际尺寸而定。

本申请差分磁场探头的各实施例中，采用屏蔽通孔增强了差分磁场探头的抗电场干扰性能，提高了电场抑制比，采用栏栅通孔使得差分磁场探头的接地更加均匀。

在一个实施例中，如图9所示，还包括多个同轴通孔95；

各同轴通孔95贯穿中层介质板11、第一磁场探测部13和第二磁场探测部15，导通第一磁场探测部13的接地层和第二磁场探测部15的接地层，并围绕传输线41间隔开设。

需要说明的是，同轴通孔围绕传输线间隔开设，同轴通孔的数量根据传输线的实际尺寸而定，相邻同轴通孔之间的间隔距离根据实际屏蔽干扰信号的效果而定，间隔距离设置要达到最佳屏蔽效果。

本申请差分磁场探头的各实施例中，采用同轴通孔屏蔽外界干扰信号对传输线上传输的电信号的干扰，提升电信号传输的质量。

在一个实施例中，如图9所示，还包括至少两个第一信号接收设备安装通孔97以及至少两个第二信号接收设备安装通孔97；

各第一信号接收设备安装通孔97贯穿中层介质板11、第一磁场探测部13和第二磁场探测部15，间隔开设在第一磁场探测部13的传输线41的两侧；

各第二信号接收设备安装通孔97贯穿中层介质板11、第一磁场探测部13和第二磁场探测部15，间隔开设在第二磁场探测部15的传输线41的两侧。

需要说明的是，第一信号接收设备安装通孔、第二信号接收设备安装通孔用于将传输线安装到网络分析仪或其他检测设备的接口上，以使传输线与网络分析仪或其他检测设备的接口更好的接触，以便将电信号更好地传输网络分析仪或其他检测设备。在一个示例中，第一信号接收设备安装通孔、第二信号接收设备安装通孔均为四个，在第一磁场探测部的传输线的两侧分别开设两个第一信号接收设备安装通孔，且两侧的第一信号接收设备安装通孔对称，在第二磁场探测部的传输线的两侧分别开设两个第二信号接收设备安装通孔，且两侧的第二信号接收设备安装通孔对称。

本申请差分磁场探头的各实施例中，利用信号接收设备安装通孔将传输线与网络分析仪或者其他检测设备的接口紧密连接，以保证电信号能够更好地传输给网络分析仪或者其他检测设备。

在一个实施例中，如图9所示，还包括至少两个探头固定通孔99；

各探头固定通孔99贯穿中层介质板11、第一磁场探测部13和第二磁场探测部15，间隔开设在安装单元211上。

需要说明的是，探头固定通孔用于安装固定差分磁场探头，在一个示例中，探头固定通孔的数量为四个，探头固定通孔均匀的开设在安装单元上，以保证差分磁场探头能够稳固地安装固定。

本申请差分磁场探头的各实施例中，在差分磁场探头上开设探头固定通孔，便于差分磁场探头的安装。

为了便于理解本申请差分磁场探头的结构，将以一款适用于一定场景的差分磁场探头为例进行说明，具体如下(如图10至12所示)：

差分磁场探头包括中层介质板、第一磁场探测部以及第二磁场探测部；中层介质板的厚度为0.182mm(毫米)，采用RO4450F材料制成；

中层介质板夹设于第一磁场探测部与第二磁场探测部之间，且第一磁场探测部中设有磁场探测线的板面、靠近第二磁场探测部中设有磁场探测线的板面设置；

第一磁场探测部、第二磁场探测部均包括：

介质板，介质板包括第一板面和与第一板面相对的第二板面；第二板面设有磁场探测线；开口与磁场探测线设于第二板面上；磁场探测线的第一端部相对应；介质板的厚度为0.17mm，采用RO4350B材料制成；

接地层，接地层设于第一板面上，接地层的第一端部开设有开口，第二端部开设有线型槽，且线型槽垂直第二端部开设，线型槽的缝宽为0.85mm；

传输线，传输线设于线型槽内，并与接地层不导通，传输线的宽度为0.35mm；

接地通孔，接地通孔贯穿介质板，导通磁场探测线的第一端部与接地层；

转换通孔，转换通孔贯穿介质板，导通磁场探测线的第二端部与传输线；

还包括多个屏蔽通孔以及多个栏栅通孔；

各屏蔽通孔贯穿中层介质板、第一磁场探测部和第二磁场探测部，导通第一磁场探测部的接地层和第二磁场探测部的接地层，并沿着伸出单元的第二端部边缘间隔开设；

各栏栅通孔贯穿中层介质板、第一磁场探测部和第二磁场探测部，导通第一磁场探测部的接地层和第二磁场探测部的接地层，并沿着伸出单元的两侧边缘和安装单元的第一端部边缘间隔开设。

还包括多个同轴通孔；

各同轴通孔贯穿中层介质板、第一磁场探测部和第二磁场探测部，导通第一磁场探测部的接地层和第二磁场探测部的接地层，并围绕传输线间隔开设；

还包括四个第一信号接收设备安装通孔以及四个第二信号接收设备安装通孔；

各第一信号接收设备安装通孔贯穿中层介质板、第一磁场探测部和第二磁场探测部，间隔开设在第一磁场探测部的传输线的两侧；

各第二信号接收设备安装通孔贯穿中层介质板、第一磁场探测部和第二磁场探测部，间隔开设在第二磁场探测部的传输线的两侧。

还包括四个探头固定通孔；

各探头固定通孔贯穿中层介质板、第一磁场探测部和第二磁场探测部，间隔开设在安装单元上；

其中，磁场探测线包括带状线以及矩形开环线圈；

带状线的第一端部通过转换通孔电连接传输线，第二端部机械连接开环线圈的第一端部；

矩形开环线圈的第二端部通过接地通孔电连接接地层；

其中，带状线包括横向传输线、锥削传输线以及竖向传输线；

横向传输线的宽度大于竖向传输线的宽度；锥削传输线的形状为圆弧形，且锥削传输线的第一端部的宽度等于横向传输线的宽度，第二端部的宽度等于竖向传输线的宽度；横向传输线的宽度为0.224mm；竖向传输线的宽度为0.1mm；

横向传输线的第一端部通过转换通孔电连接传输线，第二端部机械连接锥削传输线的第一端部；锥削传输线的第二端部机械连接竖向传输线的第一端部；竖向传输线的第二端部机械连接矩形开环线圈的第一端部；

其中，开口包括矩形缝隙和磁场穿过槽；

矩形缝隙的中心线与接地层的第一端部垂直，且与磁场穿过槽相通；磁场穿过槽的轮廓在第二板面上的正投影落在开环线圈围成的范围内，且磁场穿过槽的形状与开环线圈的内轮廓相同；磁场穿过槽的长尾0.6mm，宽为0.3mm；矩形缝隙的缝宽为0.1mm；

其中，中层介质板与介质板的结构相同；中层介质板、介质板均包括伸出单元以及安装单元；伸出单元的宽度小于安装单元的宽度；

伸出单元的第一端部机械连接在安装单元的第一端部的中间；

接地层的第一端部与伸出单元的第二端部平齐设置；安装单元上设有传输线；伸出单元为矩形，其宽度为4mm；安装单位为“凸”字形。

需要说明的是，该实施例中的差分磁场探头为镜面对称结构。

如图13所示，为该实施例中差分磁场探头的校准因子，差分磁场探头的输出电压加上校准因子可得到差分磁场探头测试的磁场，图13中，Sim表示仿真结果，Meas表示测试结果。

如图14所示，表示该实施例中差分磁场探头的频率响应，表示差分磁场探头可以应用于10MHz(兆赫兹)-20GHz(吉赫兹)以内，图14的曲线是在微带线下测试的结果，图14有四条曲线，上面的两条曲线为在差分磁场探头与微带线平行下测量的，此时微带线的磁场垂直穿过探头的探测部平面，图14下面两条曲线为在微带线与探头垂直下测量的，此时探头探测平面与磁场线平行，即没有磁场穿过。此时输出的是电场引起的干扰，而磁场信号为0。其中，图14中sim表示仿真结果，Meas表示测量结果。

如图15所示，图15中有三条曲线，分别为Proposed probe、Ref.probe A以及Ref.Probe B，其中，Proposed probe为该实施例中差分磁场探头的测试结果，Ref.probe A表示一种传统探头的测试结果，Ref.Probe B表示另一种传统探头的测试结果，图15中EFSR表示electric field suppression ratio(电场抑制比)，Proposed probe的计算方法为图14中的0度曲线减去图14中的90度曲线(电场抑制比的相减其实是线性下的相除，因此叫比率)，可知本申请中差分磁场探头比传统探头性能更好。

如图16所示，表示该实施例中差分磁场探头的空间分辨率，可以用于表征差分磁场探头的空间分辨尺寸能力，空间分辨尺寸能力的定义为其最大值所在位置和-6dB(分贝)所在位置的差值，该实施例中差分磁场探头在15GHz下的空间分辨尺寸能力为1.2mm。

本申请差分磁场探头的各实施例中，差分磁场探头带宽宽、精度高、灵敏度高、电场抑制比高。

在一个实施例中，还提供了一种磁场探测系统，包括网络分析仪以及如本申请差分磁场探头实施例所述的差分磁场探头；

网络分析仪的第一输入端电连接差分磁场探头的第一磁场探测部，第二输入端电连接差分磁场探头的第二磁场探测部。

本申请磁场探测系统，因采用具备高带宽、高电场抑制比、高精度的差分磁场探头，使得能够快速、准确地探测近场磁场。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (12)

1.一种差分磁场探头，其特征在于，包括中层介质板、第一磁场探测部以及第二磁场探测部；

所述中层介质板夹设于所述第一磁场探测部与所述第二磁场探测部之间，且所述第一磁场探测部中设有磁场探测线的端部、所述第二磁场探测部中设有磁场探测线的端部分别与所述中层介质板机械连接；

其中，所述第一磁场探测部用于感应外界磁场产生第一电信号，并将所述第一电信号输出；所述第二磁场探测部用于感应所述外界磁场产生第二电信号，并将所述第二电信号输出；所述第一电信号和所述第二电信号组成差分信号。

2.根据权利要求1所述的差分磁场探头，其特征在于，所述第一磁场探测部、所述第二磁场探测部均包括：

介质板，包括第一板面和与所述第一板面相对的第二板面；所述第二板面上设有所述磁场探测线；

接地层，设于所述第一板面上；所述接地层的第一端部开设有开口，第二端部开设有线型槽；所述开口与所述磁场探测线的第一端部相对；

传输线，设于所述线型槽内，并与所述接地层不导通；

接地通孔，贯穿所述介质板，导通所述磁场探测线的第一端部与所述接地层；

转换通孔，开设于所述线型槽内且贯穿所述介质板，导通所述磁场探测线的第二端部与所述传输线。

3.根据权利要求2所述的差分磁场探头，其特征在于，所述磁场探测线包括带状线以及开环线圈；

所述带状线的第一端部通过所述转换通孔电连接所述传输线，第二端部机械连接所述开环线圈的第一端部；

所述开环线圈的第二端部通过所述接地通孔电连接所述接地层。

4.根据权利要求3所述的差分磁场探头，其特征在于，所述带状线包括横向传输线、锥削传输线以及竖向传输线；

所述横向传输线的宽度大于所述竖向传输线的宽度；所述锥削传输线的形状为圆弧形，且所述锥削传输线的第一端部的宽度等于所述横向传输线的宽度，第二端部的宽度等于所述竖向传输线的宽度；

所述横向传输线的第一端部通过所述转换通孔电连接所述传输线，第二端部机械连接所述锥削传输线的第一端部；所述锥削传输线的第二端部机械连接所述竖向传输线的第一端部；所述竖向传输线的第二端部机械连接所述开环线圈的第一端部。

5.根据权利要求4所述的差分磁场探头，其特征在于，所述开环线圈为圆形开环线圈、矩形开环线圈或者多边形开环线圈。

6.根据权利要求2至5任一项所述的差分磁场探头，其特征在于，所述开口包括矩形缝隙和磁场穿过槽；

所述矩形缝隙的中心线与所述接地层的第一端部垂直，且与所述磁场穿过槽相通；所述磁场穿过槽的轮廓在所述第二板面上的正投影落在所述开环线圈围成的范围内，且所述磁场穿过槽的形状与所述开环线圈的内轮廓相对应。

7.根据权利要求2至5任一项所述的差分磁场探头，其特征在于，所述传输线、所述磁场探测线和所述转换通孔的特征阻抗为50欧姆。

8.根据权利要求2所述的差分磁场探头，其特征在于，所述中层介质板与所述介质板的结构相同；所述中层介质板、所述介质板均包括伸出单元以及安装单元；所述伸出单元的宽度小于所述安装单元的宽度；

所述伸出单元的第一端部机械连接在所述安装单元的第一端部的中间；

所述接地层的第一端部与所述伸出单元的第二端部平齐设置；所述安装单元上设有所述传输线。

9.根据权利要求8所述的差分磁场探头，其特征在于，还包括多个屏蔽通孔以及多个栏栅通孔；

各所述屏蔽通孔贯穿所述中层介质板、所述第一磁场探测部和所述第二磁场探测部，导通所述第一磁场探测部的接地层和所述第二磁场探测部的接地层，并沿着所述伸出单元的第二端部边缘间隔开设；

各所述栏栅通孔贯穿所述中层介质板、所述第一磁场探测部和所述第二磁场探测部，导通所述第一磁场探测部的接地层和所述第二磁场探测部的接地层，并沿着所述伸出单元的两侧边缘和所述安装单元的第一端部边缘间隔开设。

10.根据权利要求8或9所述的差分磁场探头，其特征在于，还包括多个同轴通孔；

各所述同轴通孔贯穿所述中层介质板、所述第一磁场探测部和所述第二磁场探测部，导通所述第一磁场探测部的接地层和所述第二磁场探测部的接地层，并围绕所述传输线间隔开设。

11.根据权利要求10所述的差分磁场探头，其特征在于，还包括至少两个第一信号接收设备安装通孔以及至少两个第二信号接收设备安装通孔；

各所述第一信号接收设备安装通孔贯穿所述中层介质板、所述第一磁场探测部和所述第二磁场探测部，间隔开设在所述第一磁场探测部的传输线的两侧；

各所述第二信号接收设备安装通孔贯穿所述中层介质板、所述第一磁场探测部和所述第二磁场探测部，间隔开设在所述第二磁场探测部的传输线的两侧。

12.根据权利要求11所述的差分磁场探头，其特征在于，还包括至少两个探头固定通孔；

各所述探头固定通孔贯穿所述中层介质板、所述第一磁场探测部和所述第二磁场探测部，间隔开设在所述安装单元上。