CN208459510U - 一种电磁干扰诊断装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电磁干扰诊断装置，包括：金属底座、非金属外罩、PCB、第一近场探头和第二近场探头，被测电磁干扰信号的差模干扰和共模干扰进入电磁干扰诊断装置内，分别转换成与差模干扰强度成正比的第一近场磁场，以及与共模干扰强度成正比的第二近场磁场，通过电磁干扰诊断装置内预置的第一近场探头和第二近场探头分别采集第一近场磁场的强度和第二近场磁场的强度，获得与差模干扰强度成正比的第一射频输出电压，以及与共模干扰强度成正比的第二射频输出电压。本实用新型通过将电磁干扰转化为差异明显且与干扰强度成正比的射频电压，实现了将共模干扰和差模干扰形成确定的、可测量的物理量，因此可有效用于电磁干扰类型的诊断。

Description

一种电磁干扰诊断装置

技术领域

本实用新型涉及电磁兼容技术领域，更具体的说，涉及一种电磁干扰诊断装置。

背景技术

随着汽车电子产品数量的增加，工作频率的提高，功率的增大，使得汽车工作环境中充斥着电磁波，导致电磁干扰问题日益突出。电磁干扰包括差模干扰和共模干扰两种类型。差模干扰是信号线与该信号线的回线之间的干扰，电流在信号线与回线构成的回路中流动，信号线与回线上的电流方向相反，如图1(a)所示；共模干扰是信号线和该信号线的回线相对于外界大地的干扰，电流在回线与外界大地构成的回路中流动，信号线与回线上的电流方向相同，如图1(b)所示。由于干扰机理不同，差模干扰和共模干扰有不同的抑制方法，差模干扰一般采用差模电容滤波和/或差模电感滤波、减小信号环路面积等方式来处理，共模干扰一般采用共模电容滤波和/或共模电感滤波、伴地走线、线缆屏蔽、差分电路等方式来处理。因此，诊断电磁干扰属于共模干扰还是差模干扰，以便采取针对性的有效措施对于电子设计非常重要。

现有技术在诊断电磁干扰属于共模干扰还是差模干扰时，采用的是粗略的判别方式，主要是两种思路。第一种思路是：用电流钳分别卡住信号线、回线、以及同时卡住信号线和回线，然后用频谱分析仪测量电流钳卡住的线上的电流，通过比较测量结果来判断电磁干扰属于共模干扰还是差模干扰。第二种思路是：大幅调整电子设备内部或外部的接线，改变差模和共模的环路面积，测量并比较不同差模和共模的环路面积时对外的辐射发射，若辐射发射随差模环路面积变化较大则判定电磁干扰属于差模干扰，若辐射发射随共模环路面积变化较大则判定电磁干扰属于共模干扰。

综上可知，现有技术缺乏合适的装置使共模干扰和差模干扰形成确定的、可测量的物理量，因此存在如下问题：

1、只能作为粗略估计。第一种思路仅考虑了电磁干扰的幅度，而电磁干扰是矢量，比较或计算需要同时考虑幅度和相位，因此该运算并不准确，非常粗略。对第二种思路，改变环路面积的大小往往是不可控的。

2、影响因素多，不确定性大。现有技术需要多次调整被测电子设备的设置，而共模干扰和差模干扰的强度可能会随着测试设置的调整而有所改变，因此在改变测试设置的前提下对差模干扰和共模干扰进行比较和判别，存在不确定性。并且，其操作依赖于工程师的经验，可重复性不强，容易带来偏差。所以，对产品设计的指导意义有限。

3、应用范围有限。现有技术要求电子设备的空间结构和接线方式允许电流钳的卡入测量或线缆环路面积的大幅改变，才能得以实施。并且，必须在电磁兼容暗室里实施，对环境要求高，实施成本较高。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型公开一种电磁干扰诊断装置，以使共模干扰和差模干扰形成确定的、可测量的物理量，从而有效用于电磁干扰类型的诊断，为电子电气设计提供重要的指导和依据。

一种电磁干扰诊断装置，包括：金属底座、非金属外罩、印制电路板PCB、第一近场探头和第二近场探头；

所述非金属外罩固定在所述金属底座的上表面上；

所述PCB通过导电元件固定在所述金属底座的上表面上，所述PCB包括：第一输入连接头、第二输入连接头、第一输出连接头、第二输出连接头、第一线对和第二线对；

所述第一输入连接头和所述第一输出连接头相对，所述第二输入连接头和所述第二输出连接头相对；

所述第一输入连接头和所述第一输出连接头的连接线段为第一连接线段，所述第二输入连接头和所述第二输出连接头的连接线段为第二连接线段，所述第一连接线段和所述第二连接线段无交点，所述第一线对设置在所述第一连接线段远离所述第二连接线段方向，所述第二线对设置在所述第二连接线段远离所述第一连接线段方向；

所述第一线对包括：第一线段和第二线段，所述第一线段和所述第二线段相互靠近且平行，所述第二线段比所述第一线段更靠近所述第一连接线段；

所述第二线对包括：第三线段和第四线段，所述第三线段和所述第四线段相互靠近且平行，所述第三线段比所述第四线段更靠近所述第二连接线段；

所述第一输入连接头与所述第一线段靠近所述第一输出连接头的第一端连接，所述第一线段远离所述第一输出连接头的第二端与所述第一输出连接头连接；所述第二输入连接头与所述第二线段靠近所述第一输入连接头的第三端连接，所述第二线段远离所述第一输入连接头的第四端与所述第二输出连接头连接；所述第一输入连接头与所述第三线段靠近所述第二输入连接头的第五端连接，所述第三线段远离所述第二输入连接头的第六端与所述第一输出连接头连接；所述第二输入连接头与所述第四线段靠近所述第二输入连接头的第七端连接，所述第四线段远离所述第二输入连接头的第八端与所述第二输出连接头连接；所述第一输入连接头与所述第一端间的走线长度和所述第二输入连接头与所述第三端间的走线长度相同；所述第一输入连接头与所述第五端间的走线长度和所述第二输入连接头与所述第七端间的走线长度相同；

所述第一近场探头的射频输出端固定在所述非金属外罩上，所述第一近场探头的探测前端的中心，到所述第一线对的所述第一线段和所述第二线段的距离相同，且位于所述第一线对的第一端点对和第二端点对之间，以及所述第一线对上方有效近场距离内，所述第一近场探头仅与所述第一线对发生耦合；

所述第二近场探头的射频输出端固定在所述非金属外罩上，所述第二近场探头的探测前端的中心，到所述第二线对的所述第三线段和所述第四线段的距离相同，且位于所述第二线对的第一端点对和第二端点对之间，以及所述第二线对上方有效近场距离内，其中，所述第二近场探头仅与所述第二线对发生耦合。

优选的，所述PCB包括4层板，从上到下分别为TOP层、GND层、PWR层和BOTTOM层，所述第一线对和所述第二线对位于所述TOP层，所述PCB中所述第一线对和所述第二线对以外的走线均在所述PWR层和所述BOTTOM层，且所述PWR层和所述BOTTOM层之间的层间走线通过过孔连接，所述GND层全部敷铜，所述PWR层和所述BOTTOM层走线之外的区域敷铜，所述GND层、所述PWR层和所述BOTTOM层之间的敷铜通过过孔连接，并同时连接到所述PCB的连接孔，所述PCB在所述连接孔处通过所述导电元件固定在所述金属底座的上表面上。

优选的，所述第一线对平行于所述第一连接线段，所述第二线对平行于所述第二连接线段。

优选的，所述第一线对和所述第二线对平行，所述第一线段和所述第二线段的间距与所述第三线段和所述第四线段的间距相等。

优选的，所述第一线段、所述第二线段、所述第三线段和所述第四线段的长度相等。

优选的，所述第一线对和所述第二线对之间的距离大于10倍所述PCB的单个走线的线宽，所述线宽能够保证过电流能力且不小于2倍线间距，所述线间距为所述第一线段和所述第二线段的间距。

优选的，所述第一近场探头和所述第二近场探头均为环形磁场探头。

优选的，所述第一近场探头的圆环的圆面与所述第一线对所在的方向垂直，所述第二近场探头的圆环的圆面与所述第二线对所在的方向垂直。

优选的，所述第一近场探头的探测前端的中心，位于到所述第一线对的第一端点对的距离为1/4～1/3线长位置，所述第二近场探头的探测前端的中心，位于到所述第二线对的第一端点对的距离为1/4～1/3线长位置，其中，所述第一线对的第一端点对为所述所述第一线对靠近所述第一输入连接头的端点对，所述第二线对的第一端点对为所述第二线对靠近所述第二输入连接头的端点对。

从上述的技术方案可以看出，本实用新型公开了一种电磁干扰诊断装置，包括：金属底座、非金属外罩、印制电路板PCB、第一近场探头和第二近场探头，非金属外罩固定在金属底座的上表面上，PCB通过导电元件固定在金属底座的上表面上，第一近场探头的射频输出端和第二近场探头的射频输出端均固定在所述非金属外罩上，第一近场探头仅与设置在PCB上的第一线对发生耦合，第二近场探头仅与设置在PCB上的第二线对发生耦合。被测电磁干扰信号的差模干扰和共模干扰通过PCB的第一输入连接头和第二输入连接头输入至电磁干扰诊断装置内，分别转换成与差模干扰强度成正比的第一近场磁场，以及与共模干扰强度成正比的第二近场磁场，通过电磁干扰诊断装置内预置的第一近场探头和第二近场探头分别采集第一近场磁场的强度和第二近场磁场的强度，获得与差模干扰强度成正比的第一射频输出电压，以及与共模干扰强度成正比的第二射频输出电压。本实用新型通过将电磁干扰转化为差异明显且与干扰强度成正比的射频电压，实现了将共模干扰和差模干扰形成确定的、可测量的物理量，因此，可有效用于电磁干扰类型的诊断，从而为电子电气设计提供重要的指导和依据。另外，本实用新型对被测的电磁干扰无明显影响，结果确定性好，且操作简便，应用范围广，无需在电磁兼容暗室中使用，非常适合汽车电子研发的应用。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有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实用新型的实施例，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，还可以根据公开的附图获得其他的附图。

图1(a)为差模干扰的原理示意图；

图1(b)为共模干扰的原理示意图；

图2为本实用新型实施例公开的一种电磁干扰诊断装置的结构图；

图3为本实用新型实施例公开的一种电磁干扰诊断装置中PCB的整体设计图；

图4(a)为本实用新型实施例公开的一种电磁干扰诊断装置在馈入单位强度的差模干扰时产生的x方向近场磁场频域曲线图；

图4(b)为本实用新型实施例公开的一种电磁干扰诊断装置在馈入单位强度的共模干扰时产生的x方向近场磁场频域曲线图；

图5为使用本实用新型公开的电磁干扰诊断装置测量某直流有刷电机的结果示意图；

图6(a)为本实用新型实施例公开的一种电磁干扰诊断装置中PCB的TOP层示意图；

图6(b)为本实用新型实施例公开的一种电磁干扰诊断装置中PCB的GND层示意图；

图6(c)为本实用新型实施例公开的一种电磁干扰诊断装置中PCB的PWR层示意图；

图6(d)为本实用新型实施例公开的一种电磁干扰诊断装置中PCB的BOTTOM层示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例公开了一种电磁干扰诊断装置，包括：金属底座、非金属外罩、印制电路板PCB、第一近场探头和第二近场探头，非金属外罩固定在金属底座的上表面上，PCB通过导电元件固定在金属底座的上表面上，第一近场探头的射频输出端和第二近场探头的射频输出端均固定在非金属外罩上，且第一近场探头仅与设置在PCB上的第一线对发生耦合，第二近场探头仅与设置在PCB上的第二线对发生耦合。被测电磁干扰信号的差模干扰和共模干扰通过PCB的第一输入连接头和第二输入连接头输入至电磁干扰诊断装置内，分别转换成与差模干扰强度成正比的第一近场磁场，以及与共模干扰强度成正比的第二近场磁场，通过电磁干扰诊断装置内预置的第一近场探头和第二近场探头分别采集第一近场磁场的强度和第二近场磁场的强度，获得与差模干扰强度成正比的第一射频输出电压，以及与共模干扰强度成正比的第二射频输出电压。本实用新型通过将电磁干扰转化为差异明显且与干扰强度成正比的射频电压，实现了将共模干扰和差模干扰形成确定的、可测量的物理量，因此，可有效用于电磁干扰类型的诊断，从而为电子电气设计提供重要的指导和依据。另外，本实用新型对被测的电磁干扰无明显影响，结果确定性好，且操作简便，应用范围广，无需在电磁兼容暗室中使用，非常适合汽车电子研发的应用。

参见图2，本实用新型一实施例公开的一种电磁干扰诊断装置的结构图，该装置包括：金属底座1、非金属外罩2、PCB(Printed Circuit Board，印制电路板)3、第一近场探头4和第二近场探头5；

其中，

非金属外罩2固定在金属底座1的上表面上。

PCB3通过导电元件固定在金属底座1的上表面上，在实际应用中，可以在PCB3的边缘设置连接孔，比如，当PCB3的形状为矩形时，参见图3，本实用新型一实施例公开的一种电磁干扰诊断装置中的PCB设计图，在PCB3的四个角处设置连接孔，即图3中位于四个角的圆形孔，PCB3在这些连接孔处通过导电元件，比如导电螺钉，固定在金属底座1的上表面上，实现PCB3与金属底座1机械上的固定以及PCB的敷铜与金属底座1的电气连接。

结合图2和图3，对PCB3的组成结构进行说明，具体如下：

PCB3包括：第一输入连接头31、第二输入连接头32、第一输出连接头33、第二输出连接头34、第一线对35和第二线对36，其中，第一输入连接头31对应图3中的附图标记A，第二输入连接头32对应图3中的附图标记E，第一输出连接头33对应图3中的附图标记D，第二输出连接头34对应图3中的附图标记H，第一线对35包括：第一线段BC和第二线段GF，第二线对36包括：第三线段JI和第四线段LK；

具体的，第一输入连接头31和第一输出连接头33相对，第二输入连接头32和第二输出连接头34相对。在实际应用中，第一输入连接头31和第二输入连接头32可以分别为同一个连接器的两个连接头，或是第一输入连接头31对应一个连接器，第二输入连接头32对应一个连接器；同理，第一输出连接头33和第二输出连接头34可以分别为同一个连接器的两个连接头，或是第一输出连接头33对应一个连接器，第二输出连接头34对应一个连接器。

将第一输入连接头31和第一输出连接头33的连接线段，记为第一连接线段，也即图3中将A点和D点连接形成第一连接线段AD，将第二输入连接头32和第二输出连接头34的连接线段，记为第二连接线段，也即图3中将E点和H点连接形成第二连接线段EH，第一连接线段AD和第二连接线段EH无交点，则第一线对35设置在第一连接线段AD远离第二连接线段EH方向，第二线对36设置在第二连接线段EH远离第一连接线段AD方向。

第一线对35中的第一线段BC和第二线段GF相互靠近且平行，第二线段GF比第一线段BC更靠近第一连接线段AD；第二线对36中的第三线段JI和第四线段LK相互靠近且平行，第三线段JI比第四线段LK更靠近第二连接线段EH。

参见图3，第一输入连接头A与第一线段BC靠近第一输出连接头D的第一端B连接，第一线段BC远离第一输出连接头D的第二端C与第一输出连接头D连接；第二输入连接头E与第二线段GF靠近第一输入连接头A的第三端F连接，第二线段GF远离第一输入连接头A的第四端G与第二输出连接头H连接；第一输入连接头A与第三线段JI靠近第二输入连接头E的第五端I连接，第三线段JI远离第二输入连接头E的第六端J与第一输出连接头D连接；第二输入连接头E与第四线段LK靠近第二输入连接头E的第七端K连接，第四线段LK远离第二输入连接头E的第八端L与第二输出连接头H连接；第一输入连接头A与第一端B间的走线长度和第二输入连接头E与第三端F间的走线长度相同，也即AB＝EF；第一输入连接头A与第五端I间的走线长度和第二输入连接头E与第七端K间的走线长度相同，也即AI＝EK。

本实用新型将PCB3中的走线设计为图3所示中的线路走线，目的为：使第一线对35在差模干扰馈入时，在第一线段BC和第二线段GF中流过相同方向电流，在共模干扰馈入时，在第一线段BC和第二线段GF流过相反方向电流。

使第二线对36在差模干扰馈入时，在第三线段JI和第四线段LK中流过相反方向电流，在共模干扰馈入时，在第三线段JI和第四线段LK中流过相同方向电流。

需要说明的是，本实用新型在设计第一线对35和第二线对36时，使同一干扰电流在第一线对35的第一线段BC和第二线段GF中流过的方向，与在第二线对36的第三线段JI和第四线段LK中流过的方向不同的目的为：使差模干扰和共模干扰流过第一线对35和第二线对36时，在两个线对上方产生的近场磁场有明显的区别，以便分别测量差模干扰和共模干扰的大小。

本实用新型中的PCB3，还需要保证单位强度的差模干扰在垂直于第一线对35的水平方向，也即图2中的x方向，产生的磁场强度，与单位强度的共模干扰在垂直于第二线对36的水平方向，也即图2中的x方向，产生的磁场强度之间的差值低于预设值，预设值在3dB以内。或者说，单位强度的差模干扰在磁场强度较强的一侧，也即在第一线对35侧，产生的x方向的磁场强度，与单位强度的共模干扰在磁场强度较强的一侧，也即在第二线对36侧，产生的x方向的磁场强度，大体相等。

需要特别说明的是，被测电磁干扰信号从第一输入连接头31和第二输入连接头32输入至电磁干扰诊断装置后，会被分为两个支路，包括第一左支路和第一右支路，第一左支路包括：第一输入连接头31、第一线对35的第一线段BC和第一输出连接头33，第一右支路包括：第一输入连接头31、第二线对36的第三线段JI和第一输出连接头33。同理，被测电磁干扰信号从第二输入连接头32输入后会被分为两个支路，包括第二左支路和第二右支路，第二左支路包括：第二输入连接头32、第一线对35的第二线段GF和第二输出连接头34，第二右支路包括：第二输入连接头32、第二线对36的第四线段LK和第二输出连接头34。

具体的，参见图3，被测电磁干扰信号经过第一输入连接头31进入PCB3后，经过第一左支路和第一右支路至第一输出连接头33离开PCB3，第一左支路的走线路径为A-B-C-D，第一右支路的走线路径为A-I-J-D；被测电磁干扰信号经过第二输入连接头32进入PCB3后，经过第二左支路和第二右支路至第二输出连接头34离开PCB3，第二左支路的走线路径为E-F-G-H，第二右支路的走线路径为E-K-L-H。

其中，图3中的走线长度AB＝EF，走线长度AI＝EK。

参见图2，第一近场探头4的射频输出端41固定在非金属外罩2上，第一近场探头4的探测前端的中心，到第一线对35的第一线段和第二线段的距离相同，并位于第一线对35的第一端点对和第二端点对之间，第一线对35的第一端点对和第二端点对分别对应图3中的第一端点对CF和第二端点对BG，以及第一线对35上方有效近场距离内，第一近场探头4仅与第一线对35发生耦合，并使其他所有走线对磁场的影响都被屏蔽掉。

较优的，第一近场探头4采用环形磁场探头，环形磁场探头的探测前端的中心，也即环形磁场探头的环形探头的中心，在x方向位于第一线对35的中心位置，也即，环形探头的中心在x方向到第一线对35的第一线段和第二线段的距离相同，在y方向位于第一线对35的非中心位置，也即环形探头的中心在y方向位于第一线对35的第一端点对和第二端点对之间，第一线对35的第一端点对和第二端点对分别对应图3中的第一端点对CF和第二端点对BG，环形探头在z方向位于第一线对35上方有效近场距离内。环形探头的圆环方向与第一线对35的的中心线位于同一平面，即圆环的圆面垂直于x方向，或者说，第一近场探头4的圆环的圆面与第一线对35所在的方向垂直。

第二近场探头5的射频输出端51固定在非金属外罩2上，第二近场探头5的探测前端的中心，到第二线对36的第三线段和第四线段的距离相同，并位于第二线对36的第一端点对和第二端点对之间，第二线对36的第一端点对和第二端点对分别对应图3中的第一端点对IK和第二端点对JL，以及第二线对36上方有效近场距离内，其中，第二近场探头5仅与第二线对36发生耦合，并使其他所有走线对磁场的影响都被屏蔽掉。

较优的，第二近场探头5采用环形磁场探头，环形磁场探头的探测前端的中心，也即环形磁场探头的环形探头的中心，在x方向位于第二线对36的中心位置，也即，环形探头的中心在x方向到第二线对36的第三线段和第四线段的距离相同，在y方向位于第二线对36的非中心位置，也即环形探头的中心在y方向位于第二线对36的第一端点对和第二端点对之间，第二线对36的第一端点对和第二端点对分别对应图3中的第一端点对IK和第二端点对JL，且环形探头在z方向位于第二线对36上方有效近场距离内。环形探头的圆环方向与第二线对36的的中心线位于同一平面，即圆环的圆面垂直于x方向，或者说，第二近场探头5的圆环的圆面与第二线对36所在的方向垂直。

实验表明，近场探头的探测前端的中心在y方向到线对的第一端点的距离为1/4～1/3线长位置时，环形探头的探测效果较好。因此，本实用新型中，第一近场探头4的探测前端的中心，位于到第一线对35的第一端点对的距离为1/4～1/3线长位置，其中，第一线对35中靠近第一输入连接头31的端点对作为第一线对35的第一端点对。第二近场探头5的探测前端的中心，位于到第二线对36的第一端点对的距离为1/4～1/3线长位置，其中，第二线对36中靠近第二输入连接头32的端点对作为第二线对36的第一端点对。

本实用新型公开的电磁干扰诊断装置，在实际使用时，被测电磁干扰信号的差模干扰和共模干扰通过PCB3的第一输入连接头31和第二输入连接头32输入至电磁干扰诊断装置内，分别转换成与差模干扰强度成正比的第一近场磁场，以及与共模干扰强度成正比的第二近场磁场，通过电磁干扰诊断装置内预置的第一近场探头4和第二近场探头5分别采集第一近场磁场的强度和第二近场磁场的强度，获得与差模干扰强度成正比的第一射频输出电压，以及与共模干扰强度成正比的第二射频输出电压，从而把共模干扰和差模干扰分别转化为确定的、可测量的物理量，实现对共模干扰和差模干扰的测量和诊断。

电磁干扰诊断装置的具体工作原理如下：

在使用电磁干扰诊断装置时，从PCB3的第一输入连接头31、第二输入连接头32、第一输出连接头33和第二输出连接头34处，将电磁干扰诊断装置串联接入被测干扰线对，并确保干扰源位于靠近第一输入连接头31和第二输入连接头32的一侧。

需要特别说明的是，在实际应用中，PCB3的第一输入连接头31和第二输入连接头32即作为整个电磁干扰诊断装置的输入连接头，PCB3的第一输出连接头33和第二输出连接头34即作为整个电磁干扰诊断装置的输出连接头。

当被测电磁干扰信号的差模干扰从电磁干扰诊断装置的输入连接头进入电磁干扰诊断装置时，PCB3的第一线对35的第一线段和第二线段上分别流过大小相等、方向相同的干扰电流，并会在第一线对35中心的上方垂直于第一线对35的方向，即x方向产生较强的近场磁场；与此同时，第二线对36的第三线段和第四线段上分别流过大小相等、方向相反的干扰电流，第二线对36的第三线段和第四线段在第二线对36中心的上方垂直于第二线对36的方向，即x方向产生的近场磁场相互抵消，非常微弱，如图4(a)所示。因此，第一近场探头4通过射频输出端41输出的射频电压，远远大于第二近场探头5通过射频输出端51输出的射频电压，两个射频电压的差值是确定的，并且射频电压与差模干扰电流强度成正比。

当被测电磁干扰信号的共模干扰从电磁干扰诊断装置的输入连接头进入电磁干扰诊断装置时，PCB3的第一线对35的第一线段和第二线段上分别流过大小相等、方向相反的干扰电流，第一线对35的第一线段和第二线段在第一线对35中心的上方垂直于第二线对36的方向，即x方向产生的近场磁场相互抵消，非常微弱；与此同时，第二线对36的第三线段和第四线段上分别流过大小相等、方向相同的干扰电流，并会在第二线对36中心的上方垂直于第二线对36的方向，即x方向产生较强的近场磁场，如图4(b)所示。因此，第一近场探头4通过射频输出端41输出的射频电压，远远小于第二近场探头5通过射频输出端51输出的射频电压，两个射频电压的差值是确定的，并且射频电压与共模干扰电流强度成正比。

因此，第一近场探头4的射频输出端41输出的射频电压近似与差模干扰强度成正比，第二近场探头5的射频输出端51输出的射频电压近似与共模干扰强度成正比。从而把共模干扰和差模干扰分别转化为确定的、可测量的物理量，实现对共模干扰和差模干扰的测量和诊断。

实施例

使用本实用新型公开的电磁干扰诊断装置测量某直流有刷电机的电磁干扰，将电磁干扰诊断装置串联接入直流有刷电机的电源正负线，并使用接收机测量诊断装置在射频输出端41和射频输出端51输出的射频电压，结果如图5所示。可见，两个射频电压在不同频段的明显差异，对应各频段不同类型的电磁干扰。

综上可知，本实用新型公开了一种电磁干扰诊断装置，包括：金属底座1、非金属外罩2、PCB3、第一近场探头4和第二近场探头5，非金属外罩2固定在金属底座1的上表面上，PCB3通过导电元件固定在金属底座1的上表面上，第一近场探头4的射频输出端41和第二近场探头5的射频输出端51均固定在非金属外罩2上，被测电磁干扰信号的差模干扰和共模干扰通过PCB3的第一输入连接头31和第二输入连接头32输入至电磁干扰诊断装置内，分别转换成与差模干扰强度成正比的第一近场磁场，以及与共模干扰强度成正比的第二近场磁场，通过电磁干扰诊断装置内预置的第一近场探头4和第二近场探头5分别采集第一近场磁场的强度和第二近场磁场的强度，获得与差模干扰强度成正比的第一射频输出电压，以及与共模干扰强度成正比的第二射频输出电压。本实用新型通过将电磁干扰转化为差异明显且与干扰强度成正比的射频电压，实现了将共模干扰和差模干扰形成确定的、可测量的物理量，因此可有效用于电磁干扰类型的诊断，从而为电子电气设计提供重要的指导和依据。另外，本实用新型对被测的电磁干扰无明显影响，结果确定性好，且操作简便，应用范围广，无需在电磁兼容暗室中使用，非常适合汽车电子研发的应用。

较优的，第一线对35中两线的间距和第二线对36中两线的间距相等，也即，第一线段BC和第二线段GF的间距，与第三线段JI和第四线段LK的间距相等。

进一步，第一线段BC、第二线段GF、第三线段JI和第四线段LK的长度相等。

需要说明的是，在实际应用中，为方便设计PCB3上的走线，参见图3，可以使第一线对35平行于第一连接线段AD，第二线对36平行于第二连接线段EH。

进一步，还可以将第一线对35和第二线对36设计为平行。

需要特别说明的是，在实际应用中，第一线对35和第二线对36之间的距离大于10倍PCB3的单个走线的线宽，该线宽能够保证过电流能力且不小于2倍线间距，该线间距为第一线段BC和第二线段GF的间距，或为第三线段JI和第四线段LK的间距。

其中，本申请的发明人为减少PCB3中的线路交叉情况，对PCB3进行了分层设计。

本实用新型中，PCB3包括4层板，从上到下分别为TOP层、GND层、PWR层和BOTTOM层，参见图6(a)～图6(d)，分别为PCB的TOP层、GND层、PWR层和BOTTOM层的示意图，第一线对35和第二线对36位于TOP层，PCB3中第一线对35和第二线对36以外的走线均在PWR层和BOTTOM层，层间走线通过过孔连接。GND层全部敷铜，PWR层和BOTTOM层走线之外的区域敷铜，TOP层不敷铜。PCB3上各层之间的敷铜通过过孔连接，并同时连接到PCB3的连接孔，见图6(a)～图6(d)中四个角的连接孔，PCB3通过在这些连接孔处通过导电元件固定在金属底座1上，实现机械上的固定以及PCB的敷铜与金属底座1的电气连接。

其中，PCB3的敷铜、走线和接地设计需确保除TOP层的第一线对35和第二线对36以外的其他走线产生的电磁场被屏蔽和吸收，避免对近场磁场造成影响。同时，TOP层的第一线对35和第二线对36的对称设计以及敷铜和走线的设计，需确保单位强度的差模干扰在垂直于第一线对的水平方向产生的磁场强度，与单位强度的共模干扰在垂直于第二线对的水平方向产生的磁场强度之间的差值，低于预设值。按照本方案设计参数，在电磁干扰诊断装置有效频率范围内，二者的差值在3dB以内。

需要特别说明的是，图3为图6(a)～图6(d)合并后PCB3的整体图。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种电磁干扰诊断装置，其特征在于，包括：金属底座、非金属外罩、印制电路板PCB、第一近场探头和第二近场探头；

所述非金属外罩固定在所述金属底座的上表面上；

所述PCB通过导电元件固定在所述金属底座的上表面上，所述PCB包括：第一输入连接头、第二输入连接头、第一输出连接头、第二输出连接头、第一线对和第二线对；

所述第一输入连接头和所述第一输出连接头相对，所述第二输入连接头和所述第二输出连接头相对；

所述第一输入连接头和所述第一输出连接头的连接线段为第一连接线段，所述第二输入连接头和所述第二输出连接头的连接线段为第二连接线段，所述第一连接线段和所述第二连接线段无交点，所述第一线对设置在所述第一连接线段远离所述第二连接线段方向，所述第二线对设置在所述第二连接线段远离所述第一连接线段方向；

所述第一线对包括：第一线段和第二线段，所述第一线段和所述第二线段相互靠近且平行，所述第二线段比所述第一线段更靠近所述第一连接线段；

所述第二线对包括：第三线段和第四线段，所述第三线段和所述第四线段相互靠近且平行，所述第三线段比所述第四线段更靠近所述第二连接线段；

所述第一输入连接头与所述第一线段靠近所述第一输出连接头的第一端连接，所述第一线段远离所述第一输出连接头的第二端与所述第一输出连接头连接；所述第二输入连接头与所述第二线段靠近所述第一输入连接头的第三端连接，所述第二线段远离所述第一输入连接头的第四端与所述第二输出连接头连接；所述第一输入连接头与所述第三线段靠近所述第二输入连接头的第五端连接，所述第三线段远离所述第二输入连接头的第六端与所述第一输出连接头连接；所述第二输入连接头与所述第四线段靠近所述第二输入连接头的第七端连接，所述第四线段远离所述第二输入连接头的第八端与所述第二输出连接头连接；所述第一输入连接头与所述第一端间的走线长度和所述第二输入连接头与所述第三端间的走线长度相同；所述第一输入连接头与所述第五端间的走线长度和所述第二输入连接头与所述第七端间的走线长度相同；

所述第一近场探头的射频输出端固定在所述非金属外罩上，所述第一近场探头的探测前端的中心，到所述第一线对的所述第一线段和所述第二线段的距离相同，且位于所述第一线对的第一端点对和第二端点对之间，以及所述第一线对上方有效近场距离内，所述第一近场探头仅与所述第一线对发生耦合；

所述第二近场探头的射频输出端固定在所述非金属外罩上，所述第二近场探头的探测前端的中心，到所述第二线对的所述第三线段和所述第四线段的距离相同，且位于所述第二线对的第一端点对和第二端点对之间，以及所述第二线对上方有效近场距离内，其中，所述第二近场探头仅与所述第二线对发生耦合。

2.根据权利要求1所述的电磁干扰诊断装置，其特征在于，所述PCB包括4层板，从上到下分别为TOP层、GND层、PWR层和BOTTOM层，所述第一线对和所述第二线对位于所述TOP层，所述PCB中所述第一线对和所述第二线对以外的走线均在所述PWR层和所述BOTTOM层，且所述PWR层和所述BOTTOM层之间的层间走线通过过孔连接，所述GND层全部敷铜，所述PWR层和所述BOTTOM层走线之外的区域敷铜，所述GND层、所述PWR层和所述BOTTOM层之间的敷铜通过过孔连接，并同时连接到所述PCB的连接孔，所述PCB在所述连接孔处通过所述导电元件固定在所述金属底座的上表面上。

3.根据权利要求1所述的电磁干扰诊断装置，其特征在于，所述第一线对平行于所述第一连接线段，所述第二线对平行于所述第二连接线段。

4.根据权利要求1所述的电磁干扰诊断装置，其特征在于，所述第一线对和所述第二线对平行，所述第一线段和所述第二线段的间距与所述第三线段和所述第四线段的间距相等。

5.根据权利要求1所述的电磁干扰诊断装置，其特征在于，所述第一线段、所述第二线段、所述第三线段和所述第四线段的长度相等。

6.根据权利要求4所述的电磁干扰诊断装置，其特征在于，所述第一线对和所述第二线对之间的距离大于10倍所述PCB的单个走线的线宽，所述线宽能够保证过电流能力且不小于2倍线间距，所述线间距为所述第一线段和所述第二线段的间距。

7.根据权利要求1所述的电磁干扰诊断装置，其特征在于，所述第一近场探头和所述第二近场探头均为环形磁场探头。

8.根据权利要求7所述的电磁干扰诊断装置，其特征在于，所述第一近场探头的圆环的圆面与所述第一线对所在的方向垂直，所述第二近场探头的圆环的圆面与所述第二线对所在的方向垂直。

9.根据权利要求5所述的电磁干扰诊断装置，其特征在于，所述第一近场探头的探测前端的中心，位于到所述第一线对的第一端点对的距离为1/4～1/3线长位置，所述第二近场探头的探测前端的中心，位于到所述第二线对的第一端点对的距离为1/4～1/3线长位置，其中，所述第一线对的第一端点对为所述第一线对靠近所述第一输入连接头的端点对，所述第二线对的第一端点对为所述第二线对靠近所述第二输入连接头的端点对。