CN112213565A - 电磁场无源探头和探测系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电磁检测技术领域，公开了一种电磁场无源探头和探测系统。利用所述第一探测环路测量得到第一射频信号、所述第二探测环路测量得到第二射频信号。由于所述第一探测环路和所述第二探测环路位于所述电磁场无源探头上的不同位置，因此所述第一探测环路和第二探测环路所测量得到的所述第一射频信号和所述第二射频信号分别为磁场中不同位置的信号。通过所述信号传输部将所述第一射频信号和所述第二射频信号以预设特性阻抗的形式传输出去。所述外部分析设备接收所述第一射频信号和所述第二射频信号，可以针对在不同磁场位置测量获得的所述第一射频信号和所述第二射频信号进行分析，计算获取更加精准的磁场参数。

Description

电磁场无源探头和探测系统

技术领域

本发明涉及电磁检测技术领域，特别是涉及一种电磁场无源探头和探测系统。

背景技术

随着科技的发展，电子设备的结构更加小型化、高频化和高密度，可以减小电子设备的占用空间，但是也会引起EMC(Electro Magnetic Compatibility)问题、导致电子设备的电磁可靠性低。基于近场扫描的干扰图像重构是现今处理EMC设计问题最有效的方法，而近场扫描的关键工具是探头。

对于高带宽的设计问题，任何一个阻抗不匹配的问题都可能会引起探头的探测能力下降，良好的传输和接口设计是解决此类问题的关键。但是，目前现有的宽带近场复合探头的带宽低，灵敏度差，电磁场隔离度低。

发明内容

基于此，有必要针对现有的宽带近场复合探头的带宽低，灵敏度差，电磁场隔离度低的问题，提供一种电磁场无源探头和探测系统。

一种电磁场无源探头，包括LTCC基板，所述LTCC基板包括依次叠加的第一接地层、第一信号层、第二接地层、第二信号层和第三接地层；所述LTCC基板包括信号探测部和信号传输部；所述信号探测部包括设置在相应布线层布线的第一探测环路和第二探测环路，所述第一探测环路和所述第二探测环路分别用于探测待测电路板的磁场得到第一射频信号和第二射频信号；所述第一探测环路包括依次电连接的第一线圈、第一接地层信号过孔、第一信号层和第二接地层信号过孔，所述第二探测环路包括依次电连接的第二线圈、第二接地层信号过孔、第二信号层和第三接地层信号过孔；所述第一接地层信号过孔布设于所述第一接地层，所述第二接地层信号过孔布设于所述第二接地层，所述第三接地层信号过孔布设于所述第三接地层，所述第一接地层信号过孔、所述第二接地层信号过孔和所述第三接地层信号过孔三者的位置对应且依次通过各自的金属孔壁电连接；所述第一线圈布设于所述第一接地层和所述第二接地层之间，且所述第一线圈的一端电连接所述第一接地层信号过孔的金属孔壁，另一端电连接所述第一信号层；所述第二线圈布设于所述第二接地层和所述第三接地层之间，且所述第二线圈的一端电连接所述第二接地层信号过孔的金属孔壁，另一端电连接所述第二信号层；所述信号传输部用于将所述第一射频信号及所述第二射频信号以预设欧阻抗的形式传输出去。

上述电磁场无源探头，分别利用所述第一探测环路测量得到第一射频信号、所述第二探测环路测量得到第二射频信号。由于所述第一探测环路和所述第二探测环路位于所述电磁场无源探头上的不同位置，因此所述第一探测环路和第二探测环路所测量得到的所述第一射频信号和所述第二射频信号分别为磁场中不同位置的信号。通过所述信号传输部将所述第一射频信号和所述第二射频信号以预设特性阻抗的形式传输出去。所述外部分析设备接收所述第一射频信号和所述第二射频信号，可以针对在不同磁场位置测量获得的所述第一射频信号和所述第二射频信号进行分析，计算获取更加精准的磁场参数。

在其中一个实施例中，所述电磁场无源探头还包括第一SMA连接器和第二SMA连接器，所述信号探测部通过所述信号传输部电连接所述第一SMA连接器的一端和所述第二SMA连接器的一端，所述第一SMA连接器的另一端和所述第二SMA连接器的另一端用于连接外部分析设备；所述第一SMA连接器和所述第二SMA连接器分别用于将所述第一射频信号和所述第二射频信号传输至所述外部分析设备进行分析得到磁场参数。

在其中一个实施例中，所述第一接地层上还布设有一个第一SMA转换通孔和一个第二SMA转换通孔，所述第三接地层上也布设有一个第一SMA转换通孔和一个第二SMA转换通孔；所述第一接地层和所述第三接地层上的所述第一SMA转换通孔的位置对应且通过金属孔壁电连接；所述第一接地层和所述第三接地层上的第二SMA转换通孔的位置对应且通过金属孔壁电连接。

在其中一个实施例中，所述信号传输部包括第一传输结构和第二传输结构；所述第一传输结构包括由依次电连接的第一接地层和第一信号层构成的第一带状线，所述第二传输结构包括由依次电连接的所述第二信号层和第三接地层构成的第二带状线；所述第一信号层的一端通过所述第一SMA转换通孔的金属孔壁电连接所述第一SMA接头，另一端通过所述第二接地层信号过孔的金属孔壁电连接所述第一线圈；所述第二信号层的一端通过所述第二SMA转换通孔的金属孔壁电连接所述第二SMA接头，另一端通过所述第三接地层信号过孔的金属孔壁电连接所述第二线圈。

在其中一个实施例中，所述第一SMA连接器、所述第二SMA连接器、所述第一带状线和所述第二带状线的特性阻抗均相同。

在其中一个实施例中，所述第一接地层和第三接地层分别为两个尺寸相同的由本体部和延伸部构成的不规则结构，所述延伸部为从所述本体部延伸出的部分；所述第一SMA转换通孔和第二SMA转换通孔分别布设于对应层的的本体部；所述第一接地层信号过孔和第三接地层信号过孔分别布设于对应层的延伸部；所述第一带状线从所述第一接地层的本体部延伸至所述第一接地层的延伸部；所述第二带状线从所述第三接地层的本体部延伸至所述第三接地层的延伸部。

在其中一个实施例中，所述电磁场无源探头的探测带宽为100kHz-10GHz。

一种探测系统包括分析设备和权利要求1-7任一项所述的电磁场无源探头，所述第一SMA连接器和所述第二SMA连接器连接所述分析设备；所述第一SMA连接器和所述第二SMA连接器分别输出第一射频信号和第二射频信号至所述分析设备，所述分析设备对所述第一SMA连接器输出的第一射频信号和所述第二SMA连接器输出的第二射频信号分别进行矢量分析，对应得到第一电信号数据和第二电信号数据，并根据所述第一电信号数据和所述第二电信号数据得到磁场参数。

在其中一个实施例中，所述探测系统还包括移动控制平台，所述电磁场无源探头设置于所述移动控制平台。

在其中一个实施例中，所述分析设备包括矢量网络分析仪和计算机设备，所述矢量网络分析仪分别与所述第一SMA连接器、所述第二SMA连接器和所述计算机设备相连接。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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为本发明其中一实施例的电磁场无源探头的连接示意图；

图2为本发明其中一实施例的第一接地层的结构示意图；

图3为本发明其中一实施例的第一信号层的结构示意图；

图4为本发明其中一实施例的第二接地层的结构示意图；

图5为本发明其中一实施例的第二信号层的结构示意图；

图6为本发明其中一实施例的第三接地层的结构示意图；

图7为本发明其中一实施例的探测系统的连接示意图。

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本申请的公开内容更加透彻全面。

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。

可以理解，本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。

空间关系术语例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等，在这里可以用于描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在...下面”和“在...下”可包括上和下两个取向。此外，器件也可以包括另外地取向(譬如，旋转90度或其它取向)，并且在此使用的空间描述语相应地被解释。

需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件时，它可以是直接连接到另一个元件，或者通过居中元件连接另一个元件。此外，以下实施例中的“连接”，如果被连接的对象之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。

在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。同时，在本说明书中使用的术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。

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，这样的技术进步导致产品的电磁可靠性问题变得更加严重。基于近场测量的干扰图像重构是现今处理EMC设计问题最有效的方法。在电子产品工作时，辐射源发出的电磁干扰一般具有较宽的频谱范围，因此宽带近场探头是近场扫描的关键，同时也是解决电磁可靠性问题必不可少的工具之一。目前针对无源探头的设计主要存在四个关键问题：第一个问题是双物理量宽带探头探测互扰问题；第二个是空间分辨率的问题；第三个是电场干扰抑制的问题；第四个是如何提高传输效率的问题。对于高带宽的设计问题，任何一个阻抗不匹配都会引起探头的探测能力下降，良好的传输和接口设计是解决此类问题的关键。

本发明提供了一种高带宽的电磁场无源探头，所述电磁场无源探头具有较高的带宽和较好的灵敏度。图1为本发明其中一实施例的电磁场无源探头的连接示意图，所述电磁场无源探头包括LTCC基板10，所述LTCC基板10包括依次叠加的第一接地层11、第一信号层12、第二接地层13、第二信号层14和第三接地层15。图2至图6分别为本发明其中一实施例的第一接地层、第一信号层、第二接地层、第二信号层和第三接地层的结构示意图。其中，所述第一接地层11为图2中的实线部分，是一块形状不规则的电路板，其上分布有多个第一接地层信号过孔212。所述第一信号层12为图3中的实线部分，是一根长导线。所述第二接地层13为图4中的实线部分，是一块长方形的电路板，其上分布有多个第二接地层信号过孔213。所述第二信号层14为图5中的实线部分，是一根长导线。所述第三接地层15为图6中的实线部分，是一块形状不规则的电路板，其上分布有多个第三接地层信号过孔215。所述LTCC基板10包括信号传输部100和信号探测部200。所述信号探测部200包括设置在相应布线层布线的第一探测环路210和第二探测环路220，所述第一探测环路210和所述第二探测环路220分别用于探测待测电路板的磁场得到第一射频信号和第二射频信号。所述信号传输部100用于将所述第一射频信号及所述第二射频信号以预设特性阻抗的形式传输出去。

所述第一探测环路210包括依次电连接的第一线圈211、第一接地层信号过孔212、第一信号层12和第二接地层信号过孔213，所述第二探测环路包括依次电连接的第二线圈214、第二接地层信号过孔213、第二信号层14和第三接地层信号过孔215。所述第一接地层信号过孔212布设于所述第一接地层11，所述第二接地层信号过孔213布设于所述第二接地层13，所述第三接地层信号过孔215布设于所述第三接地层15，所述第一接地层信号过孔212、所述第二接地层信号过孔213和所述第三接地层信号过孔215三者的位置对应且依次通过各自的金属孔壁电连接，图1中所述第一接地层信号过孔212、所述第二接地层信号过孔213和所述第三接地层信号过孔215间连接圆柱形的通孔即为所述金属孔壁。

其中，所述第一接地层信号过孔212、所述第二接地层信号过孔213和所述第三接地层信号过孔215均是穿过其所在层的金属通孔，可用于实现内部互连，其孔壁上可用化学沉积的方法镀上一层金属，起到电气连接的作用。所述第一接地层信号过孔212、所述第二接地层信号过孔213和所述第三接地层信号过孔215的位置对应，是指所述第一接地层信号过孔212在所述第一接地层11上的布设位置与所述第二接地层信号过孔213在所述第二接地层13上映射的位置相同，所述第二接地层信号过孔213的布设位置与所述第三接地层信号过孔215在所述第三接地层上映射的位置相同。具体地，各层之间除了金属化孔之间电气连接之外，其他地方绝缘。

所述第一线圈211布设于所述第一接地层11和所述第二接地层13之间，且位于所述第一接地层11和所述第二接地层13的覆盖范围之外。所述第一线圈211的一端电连接所述第一接地层信号过孔212的金属孔壁，另一端电连接所述第一信号层12。所述第二线圈214布设于所述第二接地层13和所述第三接地层15之间，且位于所述第二接地层13和所述第三接地层15的覆盖范围之外。所述第二线圈214的一端电连接所述第二接地层信号过孔213的金属孔壁，另一端电连接所述第二信号层14。所述第一线圈211和所述第二线圈214用于对磁场进行探测。所述第一探测环路210可以根据所述第一线圈211中磁通量的变化形成第一射频信号，所述第二探测环路220可以根据所述第二线圈214中磁通量的变化形成第二射频信号。所述第一线圈211和所述第二线圈214均设置于所述电磁场无源探头的顶端，且伸出接地层被覆盖的区域之外，因此所述第一线圈211和所述第二线圈214在进行探测时不受所述第一接地层11、所述第二接地层13、所述第三接地层15的覆盖屏蔽，可提高对电磁场的探测效率。

所述电磁场无源探头利用所述第一探测环路210测量得到第一射频信号，利用所述第二探测环路220测量得到第二射频信号。由于所述第一探测环路210和所述第二探测环路220位于所述电磁场无源探头上的不同位置，因此所述第一探测环路210和所述第二探测环路220测量得到的所述第一射频信号和所述第二射频信号分别为磁场中不同位置的磁场信号。通过所述信号传输部100将所述第一射频信号及所述第二射频信号以预设特性阻抗的形式传输出去。外部分析设备通过阻抗匹配获取所述第一射频信号和第二射频信号，所述外部分析设备就可以针对在不同磁场位置测量获得的所述第一射频信号和所述第二射频信号进行分析，计算获取更加精准的磁场参数。所述磁场参数是表征磁场大小的参数，例如，磁场参数可以是幅值、相位等参数。本发明提出的所述电磁场无源探头具有较高的带宽和较好的灵敏度，可以对待测电路板(包括板上的集成电路)上的局部磁场进行高带宽、高精度的电磁场分布测量。

在其中一个实施例中，所述电磁场无源探头还包括第一SMA连接器20(图中未示)和第二SMA连接器30(图中未示)，所述信号探测部200通过所述信号传输部100电连接所述第一SMA连接器20的一端和所述第二SMA连接器30的一端，所述第一SMA连接器20的另一端和所述第二SMA连接器30的另一端用于连接外部分析设备。所述第一SMA连接器20和所述第二SMA连接器30分别用于将所述第一射频信号和所述第二射频信号传输至所述外部分析设备进行分析得到磁场参数。

所述电磁场无源探头利用所述第一探测环路210测量得到第一射频信号，利用所述第二探测环路220测量得到第二射频信号。由于所述第一探测环路210和所述第二探测环路220位于所述电磁场无源探头上的不同位置，因此所述第一射频信号和所述第二射频信号分别为磁场中不同位置的磁场信号。通过所述信号传输部100将所述第一射频信号及所述第二射频信号分别传输至所述第一SMA连接器20和所述第二SMA连接器30。所述第一SMA连接器20和所述第二SMA连接器30为与外部分析设备的特性阻抗相匹配的连接器，通过所述第一SMA连接器20和所述第二SMA连接器30将所述第一射频信号和所述第二射频行传输至所述外部分析设备。所述外部分析设备获取所述第一射频信号和第二射频信号后，即以针对在不同磁场位置测量获得的所述第一射频信号和所述第二射频信号进行分析，以计算获取更加精准的磁场参数。

在其中一个实施例中，请参见图2和图6，所述第一接地层11上还布设有一个第一SMA转换通孔310和一个第二SMA转换通孔320，所述第三接地层15上也布设有一个第一SMA转换通孔310和一个第二SMA转换通孔320。所述第一接地层11上的第一SMA转换通孔310与所述第三接地层15上的第一SMA转换通孔310的位置相对应，且两个第一SMA转换通孔310间通过导电的金属孔壁相连接。所述第一接地层11上的第二SMA转换通孔320也与所述第三接地层15上的第二SMA转换通孔320的位置相对应，且两个第二SMA转换通孔320间通过导电的金属孔壁相连接。

所述第一SMA连接器20的一端与两个所述第一SMA转换通孔310间的金属孔壁相连接，所述第一SMA连接器20的另一端与外部分析设备相连接；所述第二SMA连接器30的一端与两个所述第二SMA转换通孔320间的金属孔壁相连接，所述第二SMA连接器30的另一端与外部分析设备相连接。所述第一SMA转换通孔310可用于将所述电磁场无源探头的信号传输方式转换为与所述第一SMA连接器20相匹配的传输方式，所述第二SMA转换通孔320可用于将所述电磁场无源探头的信号传输方式为与所述第二SMA连接器30相匹配的传输方式，保证传输反射最小、阻抗匹配，同时，可抑制传输谐振。通过对转换通孔进行合理的结构设计，本发明实施例的电磁场无源探头可将射频信号以50欧阻抗的形式传输出去，传输过程保证信号的低损耗，低反射。通过设置上所述第一SMA转换通孔310和所述第二SMA转换通孔320，可以保证探头的传输特性阻抗匹配、并抑制信号衰减以及传输谐振，提高电场的探测效率。

在其中一个实施例中，所述信号传输部100包括第一传输结构110和第二传输结构120。所述第一传输结构110包括由依次电连接的第一接地层11和第一信号层12构成的第一带状线，所述第二传输结构120包括由依次电连接的所述第二信号层14和第三接地层15构成的第二带状线。带状线为由两块接地金属带与中间一块宽度ω、厚度t的矩形截面导体带构成的。由于上下两边都有接地金属带，因此，其阻抗容易控制，同时屏蔽较好。具体地，所述第一信号层11作为所述第一带状线的导体带以及所述第二信号层14作为所述第二带状线的导体带均布线在LTCC基板上，可用于传输信号。所述第一带状线的接地金属带分别为LTCC基板的所述第一接地层11和所述第二接地层13；所述第二带状线的接地金属带分别为LTCC基板的所述第二接地层13和所述第三接地层15，所述接地金属带可用于屏蔽干扰、控制带状线导体带的传输特性阻抗。

所述第一信号层12的一端通过所述第一SMA转换通孔310的金属孔壁电连接所述第一SMA连接器20，另一端通过所述第二接地层信号过孔213的金属孔壁电连接所述第一线圈211。所述第二信号层14的一端通过所述第二SMA转换通孔320的金属孔壁电连接所述第二SMA连接器30，另一端通过所述第三接地层信号过孔215的金属孔壁电连接所述第二线圈214。即，所述第一探测环路210根据所述第一线圈211中磁通量的变化形成第一射频信号后，利用所述第一传输结构110将所述第一射频信号传输至所述第一SMA转换器20，通过所述第一SMA转换器20件所述第一射频信号传输至所述外部分析设备。所述第二探测环路220根据所述第二线圈214中磁通量的变化形成第二射频信号后，利用所述第二传输结构120将所述第二射频信号传输至所述第二SMA转换器30，通过所述第二SMA转换器30件所述第二射频信号传输至所述外部分析设备。利用所述第一传输结构110和所述第二传输结构120对所述第一射频信号和第二射频信号在所述电磁场无源探头内部进行传输，可保证传输特性阻抗匹配、并抑制信号衰减以及传输谐振。

在其中一个实施例中，所述第一SMA连接器20、所述第二SMA连接器30、所述第一带状线和所述第二带状线的特性阻抗均相同。所述电磁场无源探头中各导线的阻抗决定了在接出端所测到的射频电流或者射频电压数值的大小，而所述LTCC基板10各层间的间隔以及导线的尺寸和材料等因素则决定了导线的阻抗。在实际应用中可以通过借助一些成熟的商业软件，来设计计算所需的某一设定的特性阻抗下层间间隔、导线尺寸以及材料等因素。通过合理设计将所述第一SMA连接器20、所述第二SMA连接器30、所述第一带状线和所述第二带状线设计为相同的特性阻抗。由于通常外设分析设备的特性阻抗一般都为50欧，因此在本实施例中选择将特性阻抗设计为50欧，便于与外设分析设备进行阻抗匹配。本发明中将所述第一SMA连接器20、所述第二SMA连接器30、所述第一带状线和所述第二带状线均设置为相同的特性阻抗，以50欧的形式传输至所述外设分析设备，可以保证传输过程中的信号损耗低、信号反射低。

请参见图2和图6，在其中一个实施例中，所述第一接地层11和第三接地层15的尺寸相同，且都为由本体部和延伸部构成的不规则结构。所述延伸部为从所述本体部延伸出的部分，所述本体部的尺寸大于延伸部的尺寸；在图2和图6中，所述延伸部均为尺寸较小的左半边部分，所述本体部均为尺寸较大的右半边部分。所述第一SMA转换通孔310和第二SMA转换通孔320分别布设于对应层的的本体部，所述第一接地层信号过孔212和第三接地层信号过孔215分别布设于对应层的延伸部。所述第一线圈211和所述第二线圈214设置于所述延伸部之外，所述延伸部远离所述本体部的一侧。本发明实施例提及的所述第一线圈211和所述第二线圈215的形状可为矩形、多边形、圆形等，具体可根据实际探测需求与加工要求进行调节。所述第一线圈211和所述第二线圈215均可根据磁通量变化生成磁场射频信号，即所述第一射频信号和所述第二射频信号。在所述电磁场无源探头进行探测时，将位于所述电磁场无源探头顶端的所述第一线圈211和所述第二线圈215靠近待测电路板，以使所述第一线圈211和所述第二线圈215分别通过感应其内部磁通量的变化来探测生成所述第一射频信号和所述第二射频信号。

所述第一带状线从所述第一接地层11的本体部延伸至所述第一接地层11的延伸部，一端与所述延伸部尽头的所述第一线圈211相连接，另一端与所述本体部的所述第一SMA转换通孔310相连接。所述第二带状线从所述第三接地层15的本体部延伸至所述第三接地层15的延伸部，一端与所述延伸部尽头的所述第二线圈214相连接，另一端与所述本体部的所述第二SMA转换通孔320相连接。所述第一带状线将所述第一探测环路210探测获取的所述第一射频信号传输至所述第一SMA转换通孔310，并通过所述第一SMA转换器20传输至外设分析设备来对所述第一射频信号进行分析。所述第二带状线将所述第二探测环路220探测获取的所述第二射频信号传输至所述第二SMA转换通孔320，并通过所述第二SMA转换器30传输至外设分析设备来对所述第二射频信号进行分析。

在其中一个实施例中，所述电磁场无源探头的探测带宽为100kHz-10GHz。本发明提供的所述电磁场无源探头的应用频率范围由其整体设计决定，包括材料的应用以及结构的设计，可以通过一定的方法来标定其频率应用范围。在本实施例中，所述电磁场无源探头的探测带宽为100kHz-10GHz，实现了对待测PCB板(包括板上的集成电路)局部进行高带宽的电磁场探测。

利用本申请实施例提供的高带宽的电磁场无源探头进行射频电磁近场测量时，需要先把该探头的两个SMA转换器的输出端接到频谱分析仪的输入端后，再进行射频信号的测量。所述电磁场无源探头的结构可采用不同的尺寸，其外接连接器也可采用不同的类型。根据所述电磁场无源探头探测获取的所述第一射频信号和所述第二射频信号后可得到磁场强度Hx(或Hy)，对磁场强度Hx(或Hy)进行计算和校准后可以得到磁场信号大小。通过扫描已知微带线的宽度，可标定所述电磁场无源探头的空间分辨率。具体地，可用网络分析仪和微带线搭建电磁场无源探头的校准系统。校准用的所述微带线可被认为是一个可用来发射标准场的外部标准件。该微带线可产生一定的准TEM(Transverse Electric andMagnetic Field，电磁场)射频电场，使用所述电磁场无源探头对该标准件进行Y方向的扫描(垂直于微带线走线方向)，可以得到所述电磁场无源探头的空间分辨率。具体的扫描方法包括：用探头在不同的位置进行探测，探测出场强大小，绘制不同位置场强大小随位置的关系图，进而得出空间分辨率。借助该校准系统及扫描方法，可对所述电磁场无源探头的测量结果进行探测校准。

本发明还提供一种探测系统，图7为本发明其中一实施例的探测系统的连接示意图，在其一个实施例中，所述探测系统包括分析设备和上述实施例中任一项所述的电磁场无源探头，所述第一SMA连接器20和所述第二SMA连接器30连接所述分析设备。所述第一SMA连接器20和所述第二SMA连接器30分别输出第一射频信号和第二射频信号至所述分析设备，所述分析设备对所述第一SMA连接器20输出的第一射频信号和所述第二SMA连接器30输出的第二射频信号分别进行矢量分析，对应得到第一电信号数据和第二电信号数据，并根据所述第一电信号数据和所述第二电信号数据得到磁场参数。

上述探测系统，由于包括了上述电磁场无源探头，同理，利用所述第一探测环路测量210得到第一射频信号，利用所述第二探测环路220测量得到第二射频信号。通过所述信号传输部100、所述第一SMA连接器20和所述第二SMA连接器30，将所述第一射频信号和所述第二射频信号传输至所述分析设备，所述分析设备可实现针对在不同磁场位置测量获得的所述第一射频信号和所述第二射频信号进行分析，以计算获取更加精准的磁场参数。所述探测系统在进行电磁场测量时具有较高的带宽测量范围和较好的灵敏度，可以对待测电路板(包括板上的集成电路)上的局部磁场进行高带宽、高精度的电磁场分布测量。

在其中一个实施例中，所述探测系统还包括移动控制平台(图中未示)，所述电磁场无源探头设置于所述移动控制平台。移动控制平台用于控制所述电磁场无源探头移动，以实现对待测电路板的不同位置点进行电磁场探测，使用便利。

在其中一个实施例中，所述分析设备包括矢量网络分析仪(图中未示)和计算机设备(图中未示)，所述矢量网络分析仪分别与所述第一SMA连接器20、所述第二SMA连接器30和所述计算机设备相连接。矢量网络分析仪用于分别对第一SMA连接器20输出的第一射频信号和第二SMA连接器30输出的第二射频信号分别进行矢量分析，并对测量结果进行探测校准，对应得到第一电信号数据和第二电信号数据。计算机设备用于根据所述第一电信号数据和所述第二电信号数据进行计算以获取所述磁场参数。通过综合使用矢量网络分析仪和计算机设备来对采集到的磁场参数进行矢量分析，处理效果好。具体地，所述第一SMA连接器20和所述第二SMA连接器30通过螺纹连接矢量网络分析仪。

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)

1.一种电磁场无源探头，其特征在于，包括LTCC基板，所述LTCC基板包括依次叠加的第一接地层、第一信号层、第二接地层、第二信号层和第三接地层；所述LTCC基板包括信号探测部和信号传输部；

所述信号探测部包括设置在相应布线层布线的第一探测环路和第二探测环路，所述第一探测环路和所述第二探测环路分别用于探测待测电路板的磁场得到第一射频信号和第二射频信号；

所述第一探测环路包括依次电连接的第一线圈、第一接地层信号过孔、第一信号层和第二接地层信号过孔，所述第二探测环路包括依次电连接的第二线圈、第二接地层信号过孔、第二信号层和第三接地层信号过孔；

所述第一接地层信号过孔布设于所述第一接地层，所述第二接地层信号过孔布设于所述第二接地层，所述第三接地层信号过孔布设于所述第三接地层，所述第一接地层信号过孔、所述第二接地层信号过孔和所述第三接地层信号过孔三者的位置对应且依次通过各自的金属孔壁电连接；

所述第一线圈布设于所述第一接地层和所述第二接地层之间，且所述第一线圈的一端电连接所述第一接地层信号过孔的金属孔壁，另一端电连接所述第一信号层；所述第二线圈布设于所述第二接地层和所述第三接地层之间，且所述第二线圈的一端电连接所述第二接地层信号过孔的金属孔壁，另一端电连接所述第二信号层；

所述信号传输部用于将所述第一射频信号及所述第二射频信号以预设特性阻抗的形式传输出去。

2.根据权利要求1所述的电磁场无源探头，其特征在于，所述电磁场无源探头还包括第一SMA连接器和第二SMA连接器，所述信号探测部通过所述信号传输部电连接所述第一SMA连接器的一端和所述第二SMA连接器的一端，所述第一SMA连接器的另一端和所述第二SMA连接器的另一端用于连接外部分析设备；所述第一SMA连接器和所述第二SMA连接器分别用于将所述第一射频信号和所述第二射频信号传输至所述外部分析设备进行分析得到磁场参数。

3.根据权利要求2所述的电磁场无源探头，其特征在于，所述第一接地层上还布设有一个第一SMA转换通孔和一个第二SMA转换通孔，所述第三接地层上也布设有一个第一SMA转换通孔和一个第二SMA转换通孔；所述第一接地层和所述第二接地层上的所述第一SMA转换通孔的位置对应且通过金属孔壁电连接；所述第一接地层和所述第二接地层上的第二SMA转换通孔的位置对应且通过金属孔壁电连接。

4.根据权利要求3所述的电磁场无源探头，其特征在于，所述信号传输部包括第一传输结构和第二传输结构；

所述第一传输结构包括由依次电连接的第一接地层和第一信号层构成的第一带状线，所述第二传输结构包括由依次电连接的所述第二信号层和第三接地层构成的第二带状线；所述第一信号层的一端通过所述第一SMA转换通孔的金属孔壁电连接所述第一SMA接头，另一端通过所述第二接地层信号过孔的金属孔壁电连接所述第一线圈；所述第二信号层的一端通过所述第二SMA转换通孔的金属孔壁电连接所述第二SMA接头，另一端通过所述第三接地层信号过孔的金属孔壁电连接所述第二线圈。

5.根据权利要求4所述的电磁场无源探头，其特征在于，所述第一SMA接头、所述第二SMA接头、所述第一带状线和所述第二带状线的特性阻抗均相同。

6.根据权利要求5所述的电磁场无源探头，其特征在于，所述第一接地层和第三接地层分别为两个尺寸相同的由本体部和延伸部构成的不规则结构，所述延伸部为从所述本体部延伸出的部分；所述第一SMA转换通孔和第二SMA转换通孔分别布设于对应层的的本体部；所述第一接地层信号过孔和第三接地层信号过孔分别布设于对应层的延伸部；所述第一带状线从所述第一接地层的本体部延伸至所述第一接地层的延伸部；所述第二带状线从所述第三接地层的本体部延伸至所述第三接地层的延伸部。

7.根据权利要求1所述的电磁场无源探头，其特征在于，所述电磁场无源探头的探测带宽为100kHz-10GHz。

8.一种探测系统，其特征在于，包括分析设备和权利要求1-7任一项所述的电磁场无源探头，所述第一SMA接头和所述第二SMA接头连接所述分析设备；

所述第一SMA接头和所述第二SMA接头分别输出第一射频信号和第二射频信号至所述分析设备，所述分析设备对所述第一SMA接头输出的第一射频信号和所述第二SMA接头输出的第二射频信号分别进行矢量分析，对应得到第一电信号数据和第二电信号数据，并根据所述第一电信号数据和所述第二电信号数据得到磁场参数。

9.根据权利要求8所述的探测系统，其特征在于，所述探测系统还包括移动控制平台，所述电磁场无源探头设置于所述移动控制平台。

10.根据权利要求8所述的探测系统，其特征在于，所述分析设备包括矢量网络分析仪和计算机设备，所述矢量网络分析仪分别与所述第一SMA接头、所述第二SMA接头和所述计算机设备相连接。

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