CN110045171A - 射频电压电流复合探头 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种射频电压电流复合探头，包括：PCB板，PCB板包括信号探测部和信号传输部；信号探测部包括在相应布线层布线的电流线圈和电压探针，电流线圈形成电磁感应区域和用于容纳电压探针的电场感应区域，电磁感应区域的大小根据预设电流灵敏度确定，电压探针的探测面积根据预设电压灵敏度确定；信号传输部包括在相应布线层布线的电流传输线和电压传输线，电流传输线的第一端连接电流线圈，第二端连接电流信号输出接口，电压传输线的第一端连接电压探针，第二端连接电压信号输出接口。该探头不仅能够通过一个探头实现对电流电压的同时测量，而且可实现不同探测灵敏度，有效解决了电压电流非接触式探测过程中灵敏度无法设计的问题。

Description

射频电压电流复合探头

技术领域

本发明涉及检测技术领域，特别是涉及一种射频电压电流复合探头。

背景技术

随着当前变频功率器件在工业电子、家用电器变频开关技术中的广泛使用，针对此类器件工作时的状态需要更加具有针对性的测量方法。

传统上往往采用侵入式的方式探测开关器件工作时的瞬变电压电流，但是该方式破坏了测量电路本身的独立性，从而带来一定的误差，同时侵入式的方式对于大电压或者大电流情况下的测量非常不安全。

相关技术中，提出了一种电磁场复合无源探头，通过磁场线圈和电场探针实现磁场和电场的同时非接触式探测，但是该探头的灵敏度无法更改。

发明内容

基于此，有必要针对电压电流非接触式探测中，探头的灵敏度无法更改的问题，提供一种射频电压电流复合探头。

一种射频电压电流复合探头，包括：

PCB板，PCB板包括信号探测部和信号传输部；

信号探测部包括在相应布线层布线的电流线圈和电压探针，电流线圈形成电磁感应区域和用于容纳电压探针的电场感应区域，电磁感应区域的大小根据预设电流灵敏度确定，电压探针的探测面积根据预设电压灵敏度确定；

信号传输部包括在相应布线层布线的电流传输线和电压传输线，电流传输线的第一端连接电流线圈，第二端连接电流信号输出接口，电压传输线的第一端连接电压探针，第二端连接电压信号输出接口。

在其中一个实施例中，各布线层分别为依次叠堆的第一接地层、电流信号层、第二接地层、电压信号层和第三接地层。

在其中一个实施例中，第一接地层在电场感应区域外和部分电磁感应区域内布线，并设有连通电场感应区域和电磁感应区域的第一开口；

第二接地层在电场感应区域外和部分电磁感应区域内布线，并设有连通电场感应区域和电磁感应区域的第二开口；

第一开口和第二开口沿PCB板上的屏蔽接地通孔的轴线对其排列，且电磁感应区域的剩余部分均根据预设电流灵敏度确定。

在其中一个实施例中，电磁感应区域包括两个，两个电磁感应区域关于电场感应区域对称，且第一开口和第二开口均包括两个。

在其中一个实施例中，信号探测部还设有盲孔，电流线圈布线在电流信号层，包括非闭合式布线的磁场感应线，磁场感应线的第一端连接电流传输线的第一端，第二端通过盲孔的导电孔壁连接第一接地层和第二接地层。

在其中一个实施例中，电压探针布线在电压信号层，包括探测线和探测头，探测线的第一端连接电压传输线的第一端，第二端连接探测头，探测头在垂直于PCB板上的屏蔽接地通孔的轴线的截面的大小根据预设电压灵敏度确定。

在其中一个实施例中，探测头在垂直于PCB板上的屏蔽接地通孔的轴线的截面为半圆形，探测线的第二端连接半圆形的圆弧段。

在其中一个实施例中，电流传输线布线在电流信号层，电压传输线布线在电压信号层，第一接地层在电流传输线的外周布线，第二接地层在电流传输线和电压传输线的外周布线，第三接地层在电压传输线的外周布线。

在其中一个实施例中，电流信号输出接口包括第一通孔和第一接地金属层，第一通孔的导电孔壁连接电流传输线的第二端，第一接地金属层布线在第一接地层，且第二接地层和第三接地层在第一通孔外布线。

在其中一个实施例中，电压信号输出接口包括第二通孔和第二接地金属层，第二通孔的导电孔壁连接电压传输线的第二端，第二接地金属层布线在第三接地层，且第一接地层和第二接地层在第二通孔外布线。

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：

PCB板包括信号探测部和信号传输部，信号探测部包括在相应布线层布线的电流线圈和电压探针，电流线圈形成电磁感应区域和用于容纳电压探针的电场感应区域，电磁感应区域的大小根据预设电流灵敏度确定，电压探针的探测面积根据预设电压灵敏度确定，这样通过改变电磁感应区域的大小和电压探针的探测面积可实现对探头的电流电压灵敏度的更改，从而不仅能够通过一个探头实现对电流电压的同时测量，而且可实现不同探测灵敏度，有效解决了电压电流非接触式探测过程中灵敏度无法设计的问题。

附图说明

图1为一个实施例中射频电压电流复合探头的方框示意图；

图2a为一个实施例中射频电压电流复合探头中第一接地层的结构示意图；

图2b为一个实施例中射频电压电流复合探头中电流信号层的结构示意图；

图2c为一个实施例中射频电压电流复合探头中第二接地层的结构示意图；

图2d为一个实施例中射频电压电流复合探头中电压信号层的结构示意图；

图2e为一个实施例中射频电压电流复合探头中第三接地层的结构示意图；

图3a为一个实施例中具有不同电流探测精度的射频电压电流复合探头的局部结构示意图；

图3b为一个实施例中具有不同电压探测精度的射频电压电流复合探头的局部结构示意图；

图4a为一个实施例中不同探测精度对应的射频电压电流复合探头中第一接地层的结构示意图；

图4b为一个实施例中不同探测精度对应的射频电压电流复合探头中电流信号层的结构示意图；

图4c为一个实施例中不同探测精度对应的射频电压电流复合探头中第二接地层的结构示意图；

图4d为一个实施例中不同探测精度对应的射频电压电流复合探头中电压信号层的结构示意图；

图4e为一个实施例中不同探测精度对应的射频电压电流复合探头中第三接地层的结构示意图；

图5a为通过图3b所示的电压电流复合探头探测获得的电流曲线图；

图5b为通过图3b所示的电压电流复合探头探测获得的电压曲线图；

图6为一个实施例中对电压电流复合探头的灵敏度进行探测验证的示意图；

图7a为电流探测验证对比结果；

图7b为电压探测验证对比结果。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

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发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明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，不是旨在于限制本发明。以上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。

目前，虽然有一种电磁场复合无源探头可实现磁场和电场的同时非接触式探测，但是通过对该探头结构的分析，发明人发现该探头的灵敏度无法改变，即探头的灵敏度是不可设计的。基于此，本申请提供了一种射频电压电流复合探头，该探头不仅可以实现电压电流的同时测量，而且探头的结构可多样化设计，从而实现不同的探测灵敏度。

图1为一个实施例中射频电压电流复合探头的方框示意图。如图1所示，射频电压电流复合探头包括：PCB板1，PCB板1包括信号探测部11和信号传输部12；信号探测部11包括在相应布线层布线的电流线圈111和电压探针112，电流线圈111形成电磁感应区域和用于容纳电压探针112的电场感应区域，电磁感应区域的大小根据预设电流灵敏度确定，电压探针112的探测面积根据预设电压灵敏度确定；信号传输部12包括在相应布线层布线的电流传输线121和电压传输线122，电流传输线121的第一端连接电流线圈111，第二端连接电流信号输出接口131，电压传输线122的第一端连接电压探针112，第二端连接电压信号输出接口132。

具体而言，射频电压电流复合探头可包括信号探测部11和信号传输部12，信号探测部11可包括用于检测变频器件及相关线路上电流的电流线圈111和用于检测变频器件及相关线路上电压的电压探针112，电流线圈111形成电磁感应区域和用于容纳电压探针112的电场感应区域，信号传输部12可包括用于传输电流信号的电流传输线121和用于传输电压信号的电压传输线122。

在进行电流检测时，射频磁场在电流线圈111形成的电磁感应区域中产生变化的磁通量，根据法拉第电磁感应定律，变化的磁通量将在电流线圈111的内部形成射频电流，射频电流通过电流传输线121传输至电流信号输出接口131，电流信号输出接口131用于安装连接器如SMA头，通过连接器与外部分析仪如示波器连接，以将射频电流输出至外部分析仪，然后通过相应的算法对输出的射频电流进行处理，可获得精确的电流信息；在进行电压检测时，电压探针112的末端将感应射频电场的变化，根据平板电容器原理，变化的电场将在电压探针112的末端表面部分积累变化的电荷，以形成射频电压，射频电压通过电压传输线122传输至电压信号输出接口132，电压信号输出接口132用于安装连接器如SMA头，通过连接器与外部分析仪如示波器连接，以将射频电压传输至外部分析仪，然后通过相应的算法对输出的射频电压进行处理，可获得精确的电压信息。由此，通过同一探头可获得被测器件或待测线路中电压电流信号的变化数据，然后利用电磁学中的傅里叶变换、S参数和矩阵变换算法等获得被测器件或待测线路中电压电流在同一时刻的值，从而实现电压电流的同时测量。

其中，电磁感应区域的大小可根据预设电流灵敏度确定，例如，可保持电流线圈111的形状和位置等不变，然后通过接地布线来改变电磁感应区域的大小，从而实现不同的电流探测灵敏度，即不同的电流灵敏度对应不同大小的电磁感应区域；电压探针112的探测面积可根据预设电压灵敏度确定，例如，通过改变电压探针112的末端的表面部分来实现不同的电压探测灵敏度，即不同的电压灵敏度对应不同的电压探针112的探测面积。由此，通过对探头探测部结构的多样化设计，可实现不同的探测灵敏度。

本实施例中，通过将电流线圈和电压探针设计在同一个结构上，可实现电压电流的同时测量，同时通过对探头结构的多样化设计，如根据不同的电流灵敏度设计电磁感应区域的大小、根据不同的电压灵敏度设计电压探针的探测面积，从而可实现对探头的电压电流灵敏度的更改，实现不同的探测灵敏度，有效解决了电压电流非接触式探测过程中灵敏度无法设计的问题。

在一个实施例中，参见图2a-图2e所示，各布线层分别为依次叠堆的第一接地层L1、电流信号层L2、第二接地层L3、电压信号层L4和第三接地层L5。其中，图2a为一个实施例中第一接地层的结构示意图，图2b为一个实施例中电流信号层的结构示意图，图2c为一个实施例中第二接地层的结构示意图，图2d为一个实施例中电压信号层的结构示意图，图2e为一个实施例中第三接地层的结构示意图。

具体而言，PCB板1可包括依次堆叠的第一布线层、第二布线层、第三布线层、第四布线层和第五布线层，第一布线层、第三布线层和第五布线层为接地层，用于屏蔽干扰，第二布线层为电流信号层L2，用于电流信号的探测和传输，第四布线层为电压信号层L4，用于电压信号的探测和传输。另外，在整个PCB板1上还设有屏蔽接地通孔，通过屏蔽接地通孔屏蔽干扰。

在一个实施例中，如图2a所示，第一接地层L1在电场感应区域外和部分电磁感应区域内布线，并设有连通电场感应区域和电磁感应区域的第一开口K1；如图2c所示，第二接地层L3在电场感应区域外和部分电磁感应区域内布线，并设有连通电场感应区域和电磁感应区域的第二开口K2；第一开口K1和第二开口K2沿PCB板1上的屏蔽接地通孔14的轴线对其排列，且电磁感应区域的剩余部分均根据预设电流灵敏度确定。

具体而言，电流线圈111会在PCB板1上形成电磁感应区域和电场感应区域，电磁感应区域用于通过磁场线，感应磁通量的变化，以实现电流的探测，电场感应区域用于设置电压探针112，通过电压探针112感应电场线的变化，以实现电压的探测。第一接地层L1在电流线圈111于第一接地层L1形成的电场感应区域外和部分电磁感应区域内布线，同时第二接地层L3在电流线圈111于第二接地层L3形成的电场感应区域外和部分电磁感应区域内布线，即电场感应区域不被接地层屏蔽，而电磁感应区域可被接地层部分屏蔽，具体屏蔽的大小可根据预设电流灵敏度确定，这样通过调整接地层对电磁感应区域屏蔽的大小可调整电磁感应区域的大小，从而实现电流探测灵敏度的调整。例如，参考图3a所示，通过调整接地层对电磁感应区域屏蔽的大小，可获得不同大小的电磁感应区域，从而获得不同电流探测灵敏度的探头。

进一步地，第一接地层L1还设有连通电流线圈111于第一接地层L1形成的电磁感应区域和电场感应区域的第一开口K1，第二接地层L3还设有连通电流线圈111于第二接地层L3形成的电磁感应区域和电场感应区域的第二开口K2，第一开口K1和第二开口K2沿屏蔽接地通孔14的轴线对齐排列，即在垂直于PCB板1的板面方向设有连通电磁感应区域和电场感应区域的开口，用于通过电场线，这样磁场线可穿过各开口排列的区域，接收开口处通过的电场线，生成互感电场信号并通过接地层消除，从而抑制信号干扰，提高探测的准确性。

在一个实施例中，电磁感应区域包括两个，两个电磁感应区域关于电场感应区域对称，且第一开口K1和第二开口K2均包括两个。

具体而言，电流线圈111在形成电磁感应区域的同时还形成有用于放置电压探头112的电场感应区域，以实现待测线路中同一位置处的电流电压的同时测量。例如，参考图2b所示，电流线圈111可形成大体U型图形和半圆形，其中半圆形对应电场感应区域，用于放置电压探头112，U型图形和半圆形共同形成电磁感应区域，这样当第一接地层L1在电流线圈111于第一接地层L1形成的电场感应区域外和部分电磁感应区域内布线，以及第二接地层L3在电流线圈111于第二接地层L3形成的电场感应区域外和部分电磁感应区域内布线时，电磁感应区域将被分为两部分，分别为第一电磁感应区域和第二电磁感应区域，如图2a和图2c所示，第一电磁感应区域和第二电磁感应区域关于电场感应区域的中心线对称，且在第一接地层L1，第一电磁感应区域和第二电磁感应区域与电场感应区域之间均通过第一开口K1连通，在第二接地层L3，第一电磁感应区域和第二电磁感应区域与电场感应区域之间均通过第二开口K2连通，以抑制信号的干扰，提高探头探测数据的准确性。

需要说明的是，上述示例中电流线圈111可形成大体U型图形和半圆形，以形成两个矩形电磁感应区域和一个半圆形电场感应区域，在实际应用中，可根据待测线路的尺寸、形状等通过改变电流线圈111的弯折情况，来使形成的电磁感应区域和电场感应区域的形状更利于待测线路的测量，例如，形成的电磁感应区域的形状可以为多边形、圆形等，形成的电场感应区域可以为矩形、多边形等，具体可根据实际探测需求和加工要求进行调整，这里不做限制。

在一个实施例中，如图2b所示，信号探测部11还设有盲孔113，电流线圈111布线在电流信号层L2，包括非闭合式布线的磁场感应线，磁场感应线的第一端连接电流传输线121的第一端，第二端通过盲孔113的导电孔壁连接第一接地层L1和第二接地层L3。

具体而言，层间导线的互连可通过通孔或盲孔等技术实现，以形成环路，例如，参考图2b所示，电流线圈111布线在电流信号层L2，包括非闭合式布线的磁场感应线，磁场感应线的第二端通过盲孔113将第一接地层L1和第二接地层L3连接，磁场感应线的第一端与电流传输线121的第一端连接，电流传输线121的第二端与电流信号输出接口131连接，电流信号输出接口131可通过连接器如SMA头与外部分析仪如示波器连接，从而形成环路(盲孔接地-磁场感应线-电流传输线-连接器-外部分析仪-地)。

其中，环路的面积方向平行于待测线路，具体来说，参考图2b所示，电流线圈111为探测环路部分，该环路由于截面很窄，所以可以看作垂直放置的矩形，而待测线路一般在该矩形环路的长边下侧，且与长边平行，即环路的面积方向平行于待测线路，通过该环路可实现电流的探测。

在一个实施例中，如图2d所示，电压探针112布线在电压信号层L4，包括探测线1121和探测头1122，探测线1121的第一端连接电压传输线122的第一端，第二端连接探测头1122，探测头1122在垂直于PCB板1上的屏蔽接地通孔14的轴线的截面的大小根据预设电压灵敏度确定。

具体而言，电压探针112布线在电流线圈111于电压信号层L4形成的电场感应区域内，电压探针112可包括用于与电压传输线122连接的探测线1121和用于探测射频电场变化的探测头1122，其方向垂直于待测线路。具体来说，参考图2d所示，由于电压探针112为垂直向下的导线，当待测线路置于电压探针112的下方时，电压探针112将垂直于待测线路，通过电压探针112可实现电压的探测。其中，通过调整探测头1122在垂直于PCB板1上的屏蔽接地通孔14的轴线的截面的大小，即调整探测头1122在PCB板1的板面方向的截面大小，可调整电压探测的灵敏度，例如，参考图3b所示，通过调整探测头1122的截面大小可获得不同大小的探测头1122，从而获得不同电压探测灵敏度的探头。

在一个实施例中，探测头1122在垂直于PCB板1上的屏蔽接地通孔14的轴线的截面为半圆形，探测线1121的第二端连接半圆形的圆弧段。也就是说，探测头1122可形成半圆形，通过调整半圆形的面积可实现不同的电压探测灵敏度，例如，参考图3b所示，三个半圆形的直径分别为0.8mm、1.4mm和1.8mm，其中每个半圆形对应一种电压探测灵敏度。可以理解的是，探测头1122除了设计为半圆形外，还可以设计为矩形、多边形等，具体可根据实际探测需求和加工要求进行调节，这里不做限制。

在一个实施例中，参考图2a-图2e所示，电流传输线121布线在电流信号层L2，电压传输线122布线在电压信号层L4，第一接地层L1在电流传输线121的外周布线，第二接地层L3在电流传输线121和电压传输线122的外周布线，第三接地层L5在电压传输线122的外周布线。也就是说，电流传输线121布线在电流信号层L2，电压传输线122布线在电压信号层L4，且在相应的接地层设置接地线，以用于屏蔽干扰，从而保证电压信号和电流信号的可靠传输。

需要说明的是，虽然从图2a-图2e可以看出，在电流传输线121与电压传输线122之间具有一定的夹角，但是这里并不对该夹角进行限制，只要保证电流线圈111和电流传输线121的总长度与电压探针112和电压传输线122的总长度保持一致即可，以避免产生相位误差。

在一个实施例中，参考图2a-图2e所示，电流信号输出接口131包括第一通孔1311和第一接地金属层1312，第一通孔1311的导电孔壁连接电流传输线121的第二端，第一接地金属层1312布线在第一接地层L1，且第二接地层L3和第三接地层L5在第一通孔1311外布线。

具体而言，电流信号输出接口131用于安装连接器如SMA头，以便于通过连接器如SMA头将电流传输线121上的射频电流输出至外部分析仪如示波器。举例来说，电流信号输出接口131可包括用于分别与电流传输线121和SMA头的内芯连接的第一通孔1311，以及用于与SMA头的外部连接(如焊接连接)的第一接地金属层1312，其中第一接地金属层1312包括两部分，一部分对应SMA头的内芯(即信号线)布线，另一部分在SMA头的内芯外周布线，以屏蔽干扰。这样在电流线圈111的内部形成有射频电流后，该射频电流将通过电流传输线121传输至第一通孔1311，通过第一通孔1311的导电孔壁传输至SMA头的内芯，之后通过SMA头的内芯输出至示波器，以实现电流的传输。

需要说明的是，上述示例中第一接地金属层1312的形状为大体矩形，而在实际应用中，第一接地金属层1312的形状可以为其它形状，具体可根据连接器如SMA头的形状尺寸以及制板的难易程度等进行选择设置，这里不做限制。

在一个实施例中，参考图2a-图2e所示，电压信号输出接口132包括第二通孔1321和第二接地金属层1322，第二通孔1321的导电孔壁连接电压传输线122的第二端，第二接地金属层1322布线在第三接地层L5，且第一接地层L1和第二接地层L3在第二通孔1321外布线。

具体而言，电压信号输出接口132用于安装连接器如SMA头，以便于通过连接器如SMA头将电压传输线122上的射频电压输出至外部分析仪如示波器。举例来说，电压信号输出接口132可包括用于分别与电压传输线122和SMA头的内芯连接的第二通孔1321，以及用于与SMA头的外部连接(如焊接连接)的第二接地金属层1322，其中第二接地金属层1322包括两部分，一部分对应SMA头的内芯(即信号线)布线，另一部分在SMA头的内芯外周布线，以屏蔽干扰。这样在电压探针112的表面部分形成有射频电压后，该射频电压将通过电压传输线122传输至第二通孔1321，通过第二通孔1321的导电孔壁传输至SMA头的内芯，之后通过SMA头的内芯输出至示波器，以实现电压的传输。在实际应用中，在进行电压电流的同时测量时，可通过连接器如SMA头将电流信号输出接口131和电压信号输出接口132同时连接至外部分析仪如示波器，以进行电流信号和电压信号的对应记录，进而采用相应的算法获得待测线路中同一位置、同一时刻的电压电流值，从而实现电压电流的同时测量。

需要说明的是，上述示例中第二接地金属层1322的形状为大体矩形，而在实际应用中，第二接地金属层1322的形状可以为其它形状，具体可根据连接器如SMA头的形状尺寸以及制板的难易程度等进行选择设置，这里不做限制。

在实际应用中，可以根据实际需求设计不同的环路形状以及探测末端尺寸，并采用不同的导线材料以及介质材料来实现整个探头的设计。举例来说，图4a-图4e给出了三种不同电压探测灵敏度的电压电流复合探头，从图4a-图4e可以看出，通过设计不同的探测末端尺寸(0.8mm、1.8mm和1.4mm)即不同的电压探头112的探测面积，可获得不同电压探测灵敏度的探头。

其中，导线材料可以为铜材料、锡材料或银材料等，例如，电流传输线121、电流线圈111、电压传输线122和电压探针112等导线的材料均可为铜材料，考虑到成本及精度等，也可以为锡材料或银材料等，PCB板1可以为FR4覆铜板，也可以为聚四氟乙烯覆铜箔板等，具体可根据实际需求选择。通过采用不同的材料以及不同的结构设计，可设计出不同频率范围的电压电流复合探头，也就是说，电压电流复合探头的频率范围由整体设计决定，例如，不同的探测灵敏度，响应带宽也会有所变化，通过合理的设计，可获得满足实际需求的复合探头。另外，导线的阻抗决定了电流信号输出接口131和电压信号输出接口132输出的电流信号和电压信号的大小，而导线的阻抗由层间间隔、导线尺寸以及材料等因素决定，所以可以通过现有软件计算一定阻抗下层间间隔、导线尺寸以及材料等，以实现所需设计，例如，设计的导线阻抗可以为50欧姆。

进一步地，在通过上述设计获得不同探测灵敏度的多个探头后，可通过实验验证所设计的探头是否能够真正实现不同的探测灵敏度。例如，图5a为通过图3b所示的电压电流复合探头探测获得的电流曲线图，图5b为通过图3b所示的电压电流复合探头探测获得的电压曲线图，从图5a和图5b可以看出，电流探测灵敏度基本一致，而电压探测灵敏度随着电压探头112的探测面积的不同而有所差异。然后，通过典型应用实例进行探测验证，如图6所示，可通过脉冲发生器产生100ns的脉宽信号，并利用微带线产生一定的射频电磁场，以及通过矢量网络分析仪如示波器对图3b所示的三种不同灵敏度的电压电流复合探头进行探测校准。探测结果如图7a和图7b所示，其中，图7a为电流探测验证对比结果，图7b为电压探测验证对比结果，图7a和图7b中的第一曲线表示实测结果，即电流传输线121和电压传输线122上的电流信号和电压信号，第二曲线表示探测还原结果，即通过相应的算法对电流传输线121和电压传输线122上的电流信号和电压信号进行处理，以还原出实际待测线路中的电流信号和电压信号。通过对图7a和图7b中的实测结果和探测还原结果进行比较可以看出，本申请的电压电流复合探头具有较高的还原度，满足实际探测需求。

上述射频电压电流复合探头，不仅可以实现被测产品如被测器件或待测线路等的同一位置处电压电流的同时测量，而且测量灵敏度是可设计的，有效解决了电压电流非接触式探测过程中灵敏度无法设计的问题，同时通过屏蔽设计如屏蔽接地通孔、信号探测部接地层形状的设计等，可以有效解决电压电流同时测量时存在的电磁干扰问题，保证了探测的精度。

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

Claims (10)

1.一种射频电压电流复合探头，其特征在于，包括：

PCB板，所述PCB板包括信号探测部和信号传输部；

所述信号探测部包括在相应布线层布线的电流线圈和电压探针，所述电流线圈形成电磁感应区域和用于容纳所述电压探针的电场感应区域，所述电磁感应区域的大小根据预设电流灵敏度确定，所述电压探针的探测面积根据预设电压灵敏度确定；

所述信号传输部包括在相应布线层布线的电流传输线和电压传输线，所述电流传输线的第一端连接所述电流线圈，第二端连接电流信号输出接口，所述电压传输线的第一端连接所述电压探针，第二端连接电压信号输出接口。

2.根据权利要求1所述的复合探头，其特征在于，各所述布线层分别为依次叠堆的第一接地层、电流信号层、第二接地层、电压信号层和第三接地层。

3.根据权利要求2所述的复合探头，其特征在于，

所述第一接地层在所述电场感应区域外和部分所述电磁感应区域内布线，并设有连通所述电场感应区域和所述电磁感应区域的第一开口；

所述第二接地层在所述电场感应区域外和部分所述电磁感应区域内布线，并设有连通所述电场感应区域和所述电磁感应区域的第二开口；

所述第一开口和所述第二开口沿所述PCB板上的屏蔽接地通孔的轴线对其排列，且所述电磁感应区域的剩余部分均根据所述预设电流灵敏度确定。

4.根据权利要求3所述的复合探头，其特征在于，所述电磁感应区域包括两个，两个所述电磁感应区域关于所述电场感应区域对称，且所述第一开口和所述第二开口均包括两个。

5.根据权利要求3所述的复合探头，其特征在于，所述信号探测部还设有盲孔，所述电流线圈布线在所述电流信号层，包括非闭合式布线的磁场感应线，所述磁场感应线的第一端连接所述电流传输线的第一端，第二端通过所述盲孔的导电孔壁连接所述第一接地层和所述第二接地层。

6.根据权利要求2所述的复合探头，其特征在于，所述电压探针布线在所述电压信号层，包括探测线和探测头，所述探测线的第一端连接所述电压传输线的第一端，第二端连接所述探测头，所述探测头在垂直于所述PCB板上的屏蔽接地通孔的轴线的截面的大小根据所述预设电压灵敏度确定。

7.根据权利要求6所述的复合探头，其特征在于，所述探测头在垂直于所述PCB板上的屏蔽接地通孔的轴线的截面为半圆形，所述探测线的第二端连接所述半圆形的圆弧段。

8.根据权利要求2所述的复合探头，其特征在于，所述电流传输线布线在所述电流信号层，所述电压传输线布线在所述电压信号层，所述第一接地层在所述电流传输线的外周布线，所述第二接地层在所述电流传输线和所述电压传输线的外周布线，所述第三接地层在所述电压传输线的外周布线。

9.根据权利要求2-8中任一项所述的复合探头，其特征在于，所述电流信号输出接口包括第一通孔和第一接地金属层，所述第一通孔的导电孔壁连接所述电流传输线的第二端，所述第一接地金属层布线在所述第一接地层，且所述第二接地层和所述第三接地层在所述第一通孔外布线。

10.根据权利要求2-8中任一项所述的复合探头，其特征在于，所述电压信号输出接口包括第二通孔和第二接地金属层，所述第二通孔的导电孔壁连接所述电压传输线的第二端，所述第二接地金属层布线在所述第三接地层，且所述第一接地层和所述第二接地层在所述第二通孔外布线。