CN109884412A - 一种采用u型结构的超宽带电场探头 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种采用U型结构的超宽带电场探头，包括弧形边缘参考平面、U型信号线、中间层信号线及顶层信号线。所述弧形边缘参考平面，包括顶层参考平面和底层参考平面，均是沿探头平面中心线对称的类似“T”形结构。所述U型信号线，在顶层参考平面与底层参考平面之间，位于探头中间层的窄柄端，是带状线结构的传输线。该U型信号线开口端的两个臂沿探头平面的中心线对称分布。该U型信号线弧形端与中间层信号线相连，中间层信号线通过连接孔连接到顶层信号线。本发明可以实现同时具备超宽带和高灵敏度的特点，有效改善传统测试中对测量不到微弱电场信号和超宽带测试的缺点，保证了测试结果的准确性。

Description

一种采用U型结构的超宽带电场探头

【技术领域】

本发明属于电磁场测试领域，特别涉及一种频带宽度为9KHz-40GHz的超宽带近场测试的U型电场探头结构，即通过本探头进行近场测试可以获得受测设备的近场电场分布参数。

【背景技术】

随着科学技术的飞速发展、大规模集成电路的广泛应用和电路的工作频率越来越高，电气设备中的每一个模块甚至每一段走线都可能是产生电磁干扰的源。电磁干扰不仅影响系统的正常工作，而且在严重的情况下可能造成严重的事故。近年来，世界各国都在积极制定标准和规范来推进电磁辐射的有效保护工作，提出了对应不同频段的功率密度和电磁场强度限值，尽量使在电磁场敏感区域进行常规操作、维护及其它工作的员工或任何受电磁辐射影响的人员免受电磁辐射的伤害。在实际工作中，需要有简单、准确和高效的测量仪器进行测量以判定所检测区域是否满足相关标准，最终确定敏感区域人员的安全问题，这就促进了电场探头的广泛应用。

在对被测电路辐射的电磁场强度进行远场测量时，并不能准确获得被测试设备中辐射源的准确位置，这就是被测试电路电磁兼容整改过程中面临的主要问题。相比远场测试的不足，近场测试可以准确对电子电路中的辐射源进行精确定位。近场电场探头的研究目前在我国尚处于起步阶段，主要是用于电磁辐射测量、生物医学等领域。电子设备具有工作频带宽的特点，但是国内对于近场电场探头的研究由于一些技术难题和工艺上的原因，使得我国电场探头产品的性能不能很好的达到测量超宽频带的空间场强分布的要求。

【发明内容】

为了克服现有近场电场探头的不足，本发明的目的在于提供一种应用于近场测试的超宽带U型电场探头，能有效解决在宽带时对空间场强分布的测试难题。

本发明采用以下技术方案实现：

一种采用U型结构的超宽带电场探头，该探头分为探头窄柄端和探头宽柄端，包括弧形边缘参考平面、U型信号线、中间层信号线及顶层信号线。

所述的弧形边缘参考平面，包括顶层参考平面和底层参考平面，均是沿探头平面中心线对称的类似“T”形结构。该顶层参考平面在靠近探头宽柄端开有一隔离槽，以与顶层信号线相隔离，在靠近探头窄柄端设计成弧形边缘，以控制电荷的分布并降低探头信号线与参考平面之间的耦合电容，从而改善探头的性能。

所述的U型信号线，在顶层参考平面与底层参考平面之间，位于探头中间层的窄柄端，是一种带状线结构的传输线。该U型信号线开口端的两个臂，沿探头平面的中心线对称分布。所述的U型信号线弧形端与中间层信号线相连，该中间层信号线通过连接孔连接到顶层信号线。电场信号就是沿着U型信号线两个臂进入到中间层信号线，然后到顶层信号线。

进一步的，本发明的超宽带电场探头还包括有侧边的金属条及介质材料，该金属条在探头左右两侧均有分布，主要起到电磁屏蔽的作用，防止电场信号的辐射泄露。介质材料选用稳定性与一致性均较好的罗杰斯板材，其形状与探头整体外形一致。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

本发明的这种U型信号线结构的设计能够增大探头信号线与受测线路之间的耦合电容并减小探头信号线的自感，本发明可以实现同时具备超宽带和高灵敏度的特点，有效改善了传统测试中对测量不到微弱电场信号和超宽带测试的缺点，保证了测试结果的准确性。

【附图说明】

图1是本发明的探头结构示意图俯视图。

图2是本发明的探头结构示意图侧视图。

图3是本发明的探头结构近场测试示意图。

图4是本发明的探头结构的近场测试结果。

附图标记：

1、U型信号线；2、弧形边缘；3、探头窄柄端；4、探头宽柄端；5、连接孔； 6、隔离槽；7、中间层信号线；8、顶层参考平面；9、底层参考平面；10、顶层信号线11、被测试平台；12、电场探头；13、同轴线缆；14、测试设备；

【具体实施方式】

下面将结合附图对本发明作进一步的详细说明。

如图1图2所示，本实例提供一种采用U型结构的超宽带电场探头，应用于近场测试，包括U型信号线1、弧形边缘2、探头窄柄端3、探头宽柄端4、连接孔5、隔离槽6、中间层信号线7、顶层参考平面8、底层参考平面9、顶层信号线10、被测试平台11、电场探头12、同轴线缆13和测试设备14。

所述的U型信号线1在顶层参考平面8和底层参考平面9之间，组成了一个带状线结构，该U型信号线位于探头窄柄端3的一端，U型信号线1开口端的两个臂沿探头平面的中心线对称分布，U型信号线1弧形端与中间层信号线7相连接，中间层信号线7通过连接孔5连接到顶层信号线10。

顶层参考平面8和底层参考平面9，均是沿探头平面中心线对称的类似“T”形的平面结构。该该顶层参考平面8在靠近探头宽柄端开有一隔离槽6，以与顶层信号线10相隔离，在靠近探头窄柄端设计成弧形边缘2，以控制电荷的分布并降低探头信号线与参考平面之间的耦合电容，从而改善探头的性能。

进一步的，本发明的超宽带电场探头还包括有侧边的金属条及介质材料，该金属条在探头左右两侧均有分布，主要起到电磁屏蔽的作用，防止电场信号的辐射泄露。介质材料选用稳定性与一致性均较好的罗杰斯板材，其形状与探头整体外形一致。

本实例中所提及被测试平台11可以包括集成电路、电路板、线缆，机壳等，这些仅仅是作为示例性说明，并非罗列出所有的被测试电子设备。

如图3所示，本发明中的电场探头12放置在被测试平台11的一个近场平面上，电场探头12与同轴线缆13的一端相连接，同轴线缆13的另一端与测试设备14相连接。通过在近场平面上移动电场探头12的位置，读取测试设备14 上的结果，可以得到被测试平台11的近场平面上的近场测试结果如图4所示，虚线表示仿真结果，实线表示测试结果，可知在40GHz内测试结果与仿真结果基本一致。

对于本领域的技术人员来说，可以根据以上描述的技术方案以及构思，做出其他各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种采用U型结构的超宽带电场探头，其特征在于：该探头分为探头窄柄端和探头宽柄端，具体包括弧形边缘参考平面、U型信号线、中间层信号线及顶层信号线；

所述的弧形边缘参考平面，包括顶层参考平面和底层参考平面，均是沿探头平面中心线对称的类似“T”形结构；该顶层参考平面在靠近探头宽柄端开有一隔离槽，以与顶层信号线相隔离，在靠近探头窄柄端设计成弧形边缘，以控制电荷的分布并降低探头信号线与参考平面之间的耦合电容，从而改善探头的性能；

所述的U型信号线，在顶层参考平面与底层参考平面之间，位于探头中间层的窄柄端，是一种带状线结构的传输线；该U型信号线开口端的两个臂，沿探头平面的中心线对称分布；所述的U型信号线弧形端与中间层信号线相连，该中间层信号线通过连接孔连接到顶层信号线；电场信号就是沿着U型信号线两个臂进入到中间层信号线，然后到顶层信号线。

2.根据权利要求1所述的一种采用U型结构的超宽带电场探头，其特征在于：进一步的，所述的超宽带电场探头还包括有侧边的金属条及介质材料，该金属条在探头左右两侧均有分布，主要起到电磁屏蔽的作用，防止电场信号的辐射泄露。

3.根据权利要求2所述的一种采用U型结构的超宽带电场探头，其特征在于：所述的介质材料选用罗杰斯板材，其形状与探头整体外形一致。