CN203572870U

CN203572870U - 一种小型电阻式甚高频电流探头

Info

Publication number: CN203572870U
Application number: CN201320759167.7U
Authority: CN
Inventors: 陈曦; 曹雷团; 吴强; 张洪源; 张俊楠
Original assignee: China Academy of Launch Vehicle Technology CALT; Beijing Institute of Astronautical Systems Engineering
Current assignee: China Academy of Launch Vehicle Technology CALT; Beijing Institute of Astronautical Systems Engineering
Priority date: 2013-11-26
Filing date: 2013-11-26
Publication date: 2014-04-30
Anticipated expiration: 2023-11-26

Abstract

本实用新型涉及一种甚高频电流探头。包括：电阻、印制电路板、被测导线夹具；电阻为贴片电阻、焊接于印制电路板上，在电阻两端焊接被测导线，且电阻两端还通过导线连接于探头电缆同轴电连接器；被测导线夹具为绝缘体的长方体结构，所述被测导线夹具上包含：印制电路板安装槽，被测导线安装孔和探头电缆同轴电连接器的安装槽；印制电路板安装槽位于被测导线夹具中部，被测导线安装孔开于印制电路板安装槽两侧，贯穿所述被测导线夹具；在印制电路板安装槽的其它的一个侧面，还开有探头电缆同轴电连接器的安装槽。本实用新型提出了一种小型电阻式甚高频电流探头。其厚度小于20mm。工作频率最高达1GHz，可用于测量导线的电流。

Description

一种小型电阻式甚高频电流探头

技术领域

本实用新型涉及一种电流检测设备，具体涉及一种甚高频电流探头。

背景技术

在电磁耦合传递函数测量试验中，需要测量导线的电流。在缩比的电磁耦合传递函数测量试验中，由于以下两方面原因，传统的电流探头无法满足要求。首先，被测物体缩比后尺寸很小，例如缩比前距离邻近导体10cm的导体在1:10缩比后距离仅为1cm，传统电流探头无法接入；其次，缩比后测试频率按缩小比例同比增长，例如电磁脉冲波形的最高频率为100MHz，1:10缩比后频率提高至1GHz，传统电流探头无法满足频率要求。因此，没有提供可选的技术方案。

实用新型内容

本实用新型的目的是提出一种小型电阻式甚高频电流探头，在测试时占用空间小，且工作频率高。

本实用新型的技术方案是一种小型电阻式甚高频电流探头，其中，包括：电阻、印制电路板、被测导线夹具；

电阻为贴片电阻、焊接于印制电路板上，在电阻两端焊接被测导线，且电阻两端还通过导线连接于探头电缆同轴电连接器；

被测导线夹具为绝缘体的长方体结构，所述被测导线夹具上包含：印制电路板安装槽，被测导线安装孔和探头电缆同轴电连接器的安装槽；

印制电路板安装槽位于被测导线夹具中部，被测导线安装孔开于印制电路板安装槽两侧，贯穿所述被测导线夹具；

在印制电路板安装槽的其它的一个侧面，还开有探头电缆同轴电连接器的安装槽。

如上所述小型电阻式甚高频电流探头，其中，在印制电路板焊接被测导线的焊盘设置为同轴电缆电连接器焊盘。

如上所述的一种小型电阻式甚高频电流探头，其中，在校准时，在所述印制电路板上2个焊接被测导线的焊盘位置，分别焊接校准电缆用同轴电连接器，作为校准结构。

本实用新型提出了一种小型电阻式甚高频电流探头。其厚度小于20mm。工作频率最高达1GHz，可用于测量导线的电流。

附图说明

图1探头印刷电路板示意图。

图2是探头夹具结构示意图，其中，（a）是主视图，（b）是左视图，（c）是俯视图。

其中，1、2电阻管脚，3电阻安装位置，4探头电缆电连接器安装位置，5、6被测导线或者校准用电连接器安装位置，7PCB印制电路板安装槽，8探头电缆电连接器安装槽，9、10被测导线安装孔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进行进一步描述。

本实用新型由电阻探头、探头电缆组成。同时，为了得到探头的特性参数，还包括配套的校准件和校准方案。

a)电阻探头设计方案：

探头中电阻插入在被测导线中，被测导线的电流在流过电阻的过程中会产生电压降，通过测量该电压，可得到导线中流过的电流。电阻探头需要具有小且稳定的分布参数，并且易于校准。

电阻探头采用0603封装的贴片电阻，按灵敏度需要，电阻阻值范围为1欧姆至10欧姆。可根据灵敏度测试结果进行调整。电阻焊接在印刷电路板（PCB）上。电阻两端通过电路板上的导线引出至同轴电连接器。

印刷电路板材料为FR-4，以在满足频率要求的条件下降低成本。

设计PCB板，其上包括贴片0603封装的采样电阻的焊盘。两端设置同轴卡板式电连接器（例如选用SMA-KE电连接器）的焊盘，该焊盘用于校准电缆同轴电连接器的焊盘，也应可兼作为被测导线的焊盘。采样电阻两端通过导线连接至第三个同轴卡板式电连接器的焊盘。

b)探头夹具方案：

被测导线在焊接在PCB板上后，在使用过程中难免会受到一定应力。如果只靠锡焊固定，PCB板上的焊盘会受到较大应力，难免会出现焊盘脱落或焊点失效的情况。

为避免上述情况出现，需设计探头夹具，以承载导线带来的应力。夹具应使用耐高温（锡焊温度）的绝缘体制成，例如选用玻璃布层压板。夹具上应包含有PCB板安装槽，导线安装孔和同轴电连接器的安装槽。示例如附图1。

c)探头的校准技术方案：

由于本探头尺寸非常小，因此，探头需要为校准进行专门设计。

探头两端焊接导线处设计为卡板式同轴电连接器焊盘。参见附图2。选择相连接的PCB导线宽度特征阻抗为50欧姆。

在校准时，将两端临时焊接同轴电连接器。此时探头成为一个三端口射频网络，三个端口包括两端的两个临时焊接的电连接器和探头本身的一个电连接器，使用射频矢量网络分析仪测量此三端口射频网络的S参数。通过计算可得探头的灵敏度。

d)探头测试及校准电缆的加工：

加工3个校准电缆，并且在校准时，在探头PCB电阻两端、焊接被测导线处临时焊接同轴电连接器，通过3根校准电缆在校准时用于连接探头与射频网络分析仪。

加工1个测试电缆，测试时用于连接探头与射频频谱仪。

上述电缆均选用同轴电缆（例如选用SFF-50-1.5-1电缆），一端安装与探头PCB板上的同轴电连接器匹配的电连接器（例如选用SMA-J3电连接器）。

对于另一端，对于校准电缆，安装与射频网络分析仪匹配的电连接器（例如选用SMA-KF3电连接器），对于测试电缆，安装与射频频谱仪匹配的电连接器（例如选用SMA-KF3电连接器）。

在所述校准电缆外也套防波套，防波套在射频网络分析仪和射频频谱仪一端与连接器外壳360°电连续，在探头一端与连接器绝缘。最外层套锦纶丝套。

e)探头校准：

缆将探头连接至射频网络分析仪。此时校准电缆和探头成为一个三端口射频网络，三个端口包括两端的两个临时焊接的电连接器和探头本身的一个电连接器，使用射频矢量网络分析仪测量此三端口射频网络的S参数S31。设两个临时焊接的两个电连接器分别定义为端口1和端口2，探头电连接器定义为端口3。则探头灵敏度K的计算公式为：

K = \frac{{| S_{31} |}^{2}}{Z_{c}} - - - (2)

式中，Z_c为同轴电缆的特征阻抗。

通过应用上述技术方案，可以实现一种小型感应式甚高频电流探头。探头在使用时，将被测导线穿过夹具上的孔，焊接在PCB上。将探头电缆的电连接器连接至射频频谱仪。定义探头的灵敏度K为，

K = \frac{P_{r}}{I^{2}} - - - (1)

式中，P_r为探头使用时频谱仪接收到的功率，K可由校准给出。从而可以计算出被测导线上流过的电流I。

上面对本实用新型的实施例作了详细说明，上述实施方式仅为本实用新型的最优实施例，但是本实用新型并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。

Claims

1.一种小型电阻式甚高频电流探头，其特征在于，包括：电阻、印制电路板、被测导线夹具；

2.如权利要求1所述小型电阻式甚高频电流探头，其特征在于，在印制电路板焊接被测导线的焊盘设置为同轴电缆电连接器焊盘。

3.如权利要求1或者权利要求2所述的一种小型电阻式甚高频电流探头，其特征在于，在校准时，在所述印制电路板上2个焊接被测导线的焊盘位置，分别焊接校准电缆用同轴电连接器，作为校准结构。