CN111308322A - 一种基于tem小室的ic电磁兼容测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及IC电磁兼容测试领域。本发明公开了一种基于TEM小室的IC电磁兼容测试装置，包括TEM小室、被测的集成电路和PCB板，所述TEM小室的尺寸与集成电路的尺寸同一数量级，所述TEM小室的底部设有一开口，所述开口的尺寸略大于集成电路的尺寸，所述集成电路安装在PCB板上，所述集成电路的周围及底部的PCB板上分别设有周围接地导体和底部接地导体，所述TEM小室通过其底部的开口罩设在集成电路上，且TEM小室的底部与周围接地导体紧密接触形成完整屏蔽。本发明扩展了测试频率，无需设计专用测试PCB板，操作方便，可进行在线测量。

Description

一种基于TEM小室的IC电磁兼容测试装置

技术领域

本发明属于IC(集成电路)电磁兼容测试领域，具体地涉及一种基于TEM小室的IC电磁兼容测试装置。

背景技术

电磁兼容(EMC)性是衡量集成电路性能的一项重要技术指标。基本的电磁兼容性包括电磁场辐射发射和电磁场抗扰度。随着集成电路向高集成度、高密度、微型化、低电压方向的快速发展，集成电路本身的电磁骚扰及其抗干扰问题变得日益突出。集成电路设计中的一个重要步骤是明确其电磁兼容特性并提出适当的控制策略。精确、快速测试IC的电磁兼容性是一项非常重要的技术。

TEM(横电磁波)小室不仅可以测试集成电路的辐射发射，也可用于测试集成电路的抗扰度，由于TEM小室使用方便，测试成本低，因而应用非常广泛。在IEC 61967-2标准中推荐了采用TEM小室对集成电路进行辐射发射测试。在IEC 62132-4标准中推荐了基于TEM小室的集成电路辐射抗扰度测试系统。IC电磁兼容试验中，TEM小室的试验频率通常为150kHz～1GHz，高于1GHz时可采用GTEM(吉赫兹横电磁波)小室。GTEM小室具有较高的工作频率，但是其造价昂贵，场均匀性比TEM小室差。

TEM小室是一个封闭的矩形带状线，两端呈楔形结构。IEC 61967-2标准中描述了采用TEM小室评估IC辐射发射的方法。IC固定在10cm×10cm的PCB的中部。PCB(印制电路板)固定在TEM小室壁面上，IC面向小室。TEM小室的一个50Ω端口端接一个50Ω负载，另一个50Ω端口与频谱分析仪或接收器的输入端口相连以测试IC耦合到TEM小室芯板上的辐射射频电压。

TEM小室的可用测试频率受TEM小室带宽限制。TEM小室中除了传输TEM模外，当频率高于截止频率时，TE模和TM模也可以传播。TEM小室的带宽受高次模的谐振限制，高次模谐振频率与TEM小室的尺寸有关。IEC标准中推荐的TEM小室的上限工作频率为1GHz。随着IC工作频率及工作速度的提高，要求对IC电磁兼容试验的频率达到5GHz，甚至10GHz以上，目前的TEM小室测试法无法满足高频测试要求。所述TEM小室在电磁兼容测试中，需要制造一个专门的PCB板以容纳和操作该IC，这大大限制了受试设备的类型，增加了测试成本，而且会导致研发时间推迟。此外，传统的TEM小室只能测试垂直极化场，无法测试出水平极化场，因而应用具有一定局限性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种带宽高，无需设计专用测试PCB板，可实现在线测量的基于TEM小室的IC电磁兼容测试装置用以解决上述存在的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种基于TEM小室的IC电磁兼容测试装置，包括TEM小室、被测的集成电路和PCB板，所述TEM小室的尺寸与集成电路的尺寸同一数量级，所述TEM小室的底部设有一开口，所述开口的尺寸略大于集成电路的尺寸，所述集成电路安装在PCB板上，所述集成电路的周围及底部的PCB板上分别设有周围接地导体和底部接地导体，所述TEM小室通过其底部的开口罩设在集成电路上，且TEM小室的底部与周围接地导体紧密接触形成完整屏蔽。

进一步的，所述TEM小室包括外导体和芯板内导体，所述芯板内导体可在平行于TEM小室底部的水平位置和垂直于TEM小室底部的垂直位置之间切换。

更进一步的，所述TEM小室内设有水平定位块和垂直定位块，用于对芯板内导体在水平位置和垂直位置进行定位。

更进一步的，所述水平定位块和垂直定位块均设有第一固定结构，所述芯板内导体上设有第二固定结构，所述芯板内导体通过第二固定结构和第一固定结构配合连接而固定在水平定位块或垂直定位块上。

更进一步的，所述第一固定结构为楔形槽或楔形凸起，所述第二固定结构为楔形凸起或楔形槽。

进一步的，所述TEM小室还包括设置在TEM小室左右两端的左右射频接头，所述芯板内导体分别通过连接套筒与左右射频接头转动电连接，使得芯板内导体可在平行于TEM小室的底部的水平位置和垂直于TEM小室的底部的垂直位置之间转动切换。

进一步的，还包括底座，所述底座可拆卸设置在TEM小室的底部，所述底座设有底座开口，所述底座开口的尺寸略大于集成电路的尺寸，所述TEM小室通过底座开口罩设在集成电路上，且底座的底部与周围接地导体紧密接触形成完整屏蔽。

更进一步的，所述底座开口的外周沿向下延伸形成一突出于底座下表面的突出部。

进一步的，当集成电路的四周有走线时，周围接地导体与PCB板之间设有绝缘层。

更进一步的，所述绝缘层为绝缘纸，所述周围接地导体为铜箔纸。

本发明的有益技术效果：

本发明的TEM小室的尺寸大大减小，从而扩展了TEM小室的工作频率，且无需制作专用测试PCB板，操作方便，并可实现对IC的在线测试。

此外，本发明不仅可测试垂直场分量，而且可以测水平场分量，弥补了现有TEM小室测试法的不足。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一的简要结构示意图；

图2为本发明实施例一的另一视角的简要结构示意图；

图3为本发明实施例一的TEM小室的结构图；

图4为本发明实施例一的TEM小室的局剖视图；

图5为图4的A-A方向的截面图；

图6为本发明实施例一的另一视角的TEM小室的局剖视图；

图7为本发明实施例一的PCB板与IC的结构图；

图8为本发明实施例一的PCB板与IC的剖视图；

图9为本发明实施例二的TEM小室的仰视图；

图10为本发明实施例二的TEM小室的局剖视图；

图11为图10的A-A方向的截面图；

图12为本发明实施例二的PCB板的局部结构图。

具体实施方式

为进一步说明各实施例，本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。

现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

如图1-8所示，一种基于TEM小室的IC电磁兼容测试装置，包括TEM小室1、被测的集成电路(IC)3和PCB板2，所述TEM小室1的尺寸与集成电路3的尺寸同一数量级，所述TEM小室1的底部设有一开口10，所述开口10的尺寸略大于集成电路3的尺寸，本具体实施例中，具体为开口10的每条边距离集成电路3的外轮廓约为3～5mm，但并不以此为限，所述集成电路3安装在PCB板2上，所述集成电路3的周围及底部的PCB板2上分别设有周围接地导体21和底部接地导体22，所述TEM小室1通过其底部的开口10罩设在集成电路3上，且TEM小室1的底部与周围接地导体22紧密接触并配合底部接地导体22形成完整屏蔽。

具体的，TEM小室1的总体形状与现有的TEM小室类似，即中间为矩形带状结构，两端逐渐收缩呈楔形状结构，其与现有的TEM小室的区别为本发明的TEM小室1的尺寸与集成电路3的尺寸同一数量级，尺寸大大减小，从而扩展了TEM小室的工作频，可允许测到几个GHz。

所述TEM小室1包括左射频接头14、右射频接头13、外导体11和芯板内导体12，左射频接头14和右射频接头13分别设置在TEM小室1的左右端口上，且分别与芯板内导体12电连接，具体结构也可以参照现有的TEM小室的结构，此不再细说。

优选的，本具体实施例中，外导体11由右侧过渡段112、左侧过渡段113和主传输段111组装构成，易于加工制造，但并不限于此，在其它实施例中，外导体11也可以采用一体成型件构成等。

本具体实施例中，右侧过渡段112、左侧过渡段113和主传输段111通过螺钉114连接装配，可拆卸，装配简单，结构稳定，但并不限于此，在一些实施例中，右侧过渡段112、左侧过渡段113和主传输段111也可以采现有的其它固定方式，如焊接等进行固定连接。

优选的，本具体实施例中，所述芯板内导体12可在平行于TEM小室1底部的水平位置(如图3和4所示)和垂直于TEM小室1底部的垂直位置之间切换。

由于本发明的TEM小室1的尺寸很小，其测得结果为近场区的值，因此芯板内导体12旋转90度进行近场测量，对测试结果的可信度影响不大，测得的近场值可通过近远场变换得到远场值，从而芯板内导体12在平行于TEM小室1底部的水平位置(如图3和4所示)和垂直于TEM小室1底部的垂直位置之间切换，不仅可以测出水平极化的电场分量，也可测出垂直极化的电场分量。

具体的，本实施例中，所述芯板内导体12的左右两端分别通过连接套筒4与左右射频接头13和14转动电连接，使得芯板内导体12可在平行于TEM小室1底部的水平位置和垂直于TEM小室1底部的垂直位置之间转动切换，结构简单，稳定性好，但并不以此为限。

本具体实施例中，芯板内导体12的左右两端分别设有螺纹孔，左右射频接头13和14的内导体的内端部分别设有外螺纹，芯板内导体12的左右两端分别通过螺纹孔与内端部的外螺纹螺接而实现芯板内导体12的90度转动设置，易于实现，连接效果好，但并不以此为限。

进一步的，所述TEM小室1内设有水平定位块15和垂直定位块16，用于对芯板内导体12在水平位置和垂直位置进行定位，提高芯板内导体12在水平位置和垂直位置之间切换的效率和准确度。

优选的，所述水平定位块15和垂直定位块16均设有第一固定结构151和161，所述芯板内导体12上设有第二固定结构121，所述芯板内导体12通过第二固定结构121分别和第一固定结构151和161配合连接而固定在水平定位块或垂直定位块上，避免在测试过程芯板内导体12位置变动，影响测试效果。

优选的，本具体实施例中，所述第一固定结构151和161为楔形槽，所述第二固定结构121为楔形凸起，易于固定，操作简便，当然，在其它实施例中，第一固定结构151和161也可以是楔形凸起或现有的其它固定结构，第二固定结构121可以是楔形槽或现有的其它固定结构。

由于集成电路3的形状大部分都为方形，因此，本具体实施例中，开口10的形状也为方形，与集成电路3的形状相适配，结构更紧凑，且易于加工，但并不限于此，在其它实施例中，开口10也可以是其它形状，如圆形等。

周围接地导体21和底部接地导体22都与PCB板2的地平面相连，PCB板2可以是单层板，也可以是多层板，如设有两个内层，分别为顶层、电源层、信号层和地层，周围接地导体21和底部接地导体22采用过孔与地层连接。

本具体实施例中，集成电路3的引脚走线通过过孔走内层，集成电路3的周围无走线，周围接地导体21直接印制在PCB板2上，周围接地导体21为方形环结构，但并不以此为限。

在电磁兼容试验时，将TEM小室1通过开口10直接罩在被测集成电路3上，TEM小室1的底部与周围接地导体22紧密接触并配合底部接地导体22形成完整屏蔽，然后就可以进行试验，试验过程与现有的TEM小室相似，具体可以参考现有技术，此不再细说。无需制作专用测试PCB板，操作方便，并可实现对集成电路3的在线测试，准确性更高。

实施例二

如图9-12所示，本实施例与实施例一的区别为：本实施例还包括底座5，所述底座5可拆卸设置在TEM小室1的底部，所述底座5设有底座开口51，所述底座开口51的尺寸略大于集成电路3的尺寸，底座开口51与TEM小室1的开口10连通，所述TEM小室1通过底座开口51罩设在集成电路3上，且底座5的底部与周围接地导体22紧密接触形成完整屏蔽。这样，通过更换具有不同大小的底座开口51的底座，即可适用于不同尺寸的集成电路3的测试，提高TEM小室1的适用性，从而降低成本。

优选的，所述底座开口51的外周沿向下延伸形成一突出于底座5下表面的突出部52，突出部52与周围接地导体21紧密配合以形成完整屏蔽，通过设置突出部52，可以避免底座5压到PCB板3的其它电气元件，更好地实现在线测量。

本具体实施例中，底座5通过沉头螺钉53锁固在TEM小室1的底部上，便于安装和拆卸，且结构稳固，屏蔽效果好，当然，在其它实施例中，底座5也可以通过现有的其它可拆卸连接结构如卡接等安装在TEM小室1的底部上。

底座开口51优选为方形结构，但并不以此为限。

本具体实施例中，集成电路3的周围有走线，不便于直接布置周围接地导体21，因此，在周围接地导体21与PCB板2之间设有绝缘层23，即先在集成电路3周围的PCB板2上铺设一层绝缘层23，然后再在绝缘层23上方铺设周围接地导体21。

本具体实施例中，所述绝缘层23为绝缘纸，所述周围接地导体21为铜箔纸，易于实现，但并不限于此。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于TEM小室的IC电磁兼容测试装置，其特征在于：包括TEM小室、被测的集成电路和PCB板，所述TEM小室的尺寸与集成电路的尺寸同一数量级，所述TEM小室的底部设有一开口，所述开口的尺寸略大于集成电路的尺寸，所述集成电路安装在PCB板上，所述集成电路的周围及底部的PCB板上分别设有周围接地导体和底部接地导体，所述TEM小室通过其底部的开口罩设在集成电路上，且TEM小室的底部与周围接地导体紧密接触形成完整屏蔽。

2.根据权利要求1所述的基于TEM小室的IC电磁兼容测试装置，其特征在于：所述TEM小室包括外导体和芯板内导体，所述芯板内导体可在平行于TEM小室底部的水平位置和垂直于TEM小室底部的垂直位置之间切换。

3.根据权利要求2所述的基于TEM小室的IC电磁兼容测试装置，其特征在于：所述TEM小室内设有水平定位块和垂直定位块，用于对芯板内导体在水平位置和垂直位置进行定位。

4.根据权利要求3所述的基于TEM小室的IC电磁兼容测试装置，其特征在于：所述水平定位块和垂直定位块均设有第一固定结构，所述芯板内导体上设有第二固定结构，所述芯板内导体通过第二固定结构和第一固定结构配合连接而固定在水平定位块或垂直定位块上。

5.根据权利要求4所述的基于TEM小室的IC电磁兼容测试装置，其特征在于：所述第一固定结构为楔形槽或楔形凸起，所述第二固定结构为楔形凸起或楔形槽。

6.根据权利要求2所述的基于TEM小室的IC电磁兼容测试装置，其特征在于：所述TEM小室还包括设置在TEM小室左右两端的左右射频接头，所述芯板内导体分别通过连接套筒与左右射频接头转动电连接，使得芯板内导体可在平行于TEM小室的底部的水平位置和垂直于TEM小室的底部的垂直位置之间转动切换。

7.根据权利要求1所述的基于TEM小室的IC电磁兼容测试装置，其特征在于：还包括底座，所述底座可拆卸设置在TEM小室的底部，所述底座设有底座开口，所述底座开口的尺寸略大于集成电路的尺寸，所述TEM小室通过底座开口罩设在集成电路上，且底座的底部与周围接地导体紧密接触形成完整屏蔽。

8.根据权利要求7所述的基于TEM小室的IC电磁兼容测试装置，其特征在于：所述底座开口的外周沿向下延伸形成一突出于底座下表面的突出部。

9.根据权利要求1所述的基于TEM小室的IC电磁兼容测试装置，其特征在于：当集成电路的四周有走线时，周围接地导体与PCB板之间设有绝缘层。

10.根据权利要求9所述的基于TEM小室的IC电磁兼容测试装置，其特征在于：所述绝缘层为绝缘纸，所述周围接地导体为铜箔纸。

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