CN211426662U

CN211426662U - 电流注入探头及系统

Info

Publication number: CN211426662U
Application number: CN201921948442.3U
Authority: CN
Inventors: 张鑫涛; 孙晋栋; 杨婉; 周阔; 郭云丽; 张骁
Original assignee: Beijing Tempest Electronic Technology Co ltd
Current assignee: Beijing Tempest Electronic Technology Co ltd
Priority date: 2019-11-12
Filing date: 2019-11-12
Publication date: 2020-09-04
Anticipated expiration: 2029-11-12

Abstract

本申请公开了一种电流注入探头及系统，本方案中的电流注入探头包括：具有环形腔体的环形屏蔽罩；环形腔体上开设有通孔；环形屏蔽罩用于套设在待测试线缆上；设置于环形腔体内部的镍锌磁芯；环绕在镍锌磁芯上的线圈；线圈的匝数为单匝；设置在环形腔体的腔体壁上的接地柱；接地柱连接线圈的第一端；设置在通孔中的连接器；连接器的第一端连接线圈的第二端，第二端用于连接信号发生器，以将信号发生器输出的信号作为干扰信号注入到待测试线缆中。本申请的上述方案使得电流注入探头更加轻便，在最大限度上保持灵敏度的同时，拓宽了电流注入探头的工作频率范围，便于广泛推广。

Description

电流注入探头及系统

技术领域

本申请涉及电磁兼容设备技术领域，具体涉及一种电流注入探头及系统。

背景技术

在现有GJB151B-2013规范中，明确规定了电子电力系统或用电设备所需线缆的详细测试方法和测试条件，用以测试线缆的敏感度。目前，最常用的测试方法为强电流注入技术，该技术是在线缆上直接注入干扰电流，以此与发射天线辐射的电磁波在线缆上产生的感应电流等效，用以对EUT(Equipment Under Test，受试设备)进行敏感度测量，这就需要向线缆注入干扰电流所需的耦合装置——电流注入探头。

上述GJB151B-2013规范要求的测试频段为4KHz-400MHz，相关技术中，通常选择用两款不同测试频段的窄带宽注入探头组合来满足4KHz-400MHz的测试频段，测试时切换使用并不方便，对于单独使用一款注入探头满足测试频段的探头，其体积较大，低频段插损值大，这就导致测试准确度不高，远远超出了GJB151B的测试要求。

实用新型内容

有鉴于此，本申请的目的在于克服现有技术的不足，提供一种电流注入探头及系统。

为实现以上目的，本申请采用如下技术方案：

本申请的第一方面提供一种电流注入探头，包括：

具有环形腔体的环形屏蔽罩；所述环形腔体上开设有通孔；所述环形屏蔽罩用于套设在待测试线缆上；

设置于所述环形腔体内部的镍锌磁芯；

环绕在所述镍锌磁芯上的线圈；所述线圈的匝数为单匝；

设置在所述环形腔体的腔体壁上的接地柱；所述接地柱连接所述线圈的第一端；

设置在所述通孔中的连接器；所述连接器的第一端连接所述线圈的第二端，第二端用于连接信号发生器，以将所述信号发生器输出的信号作为干扰信号注入到所述待测试线缆中。

可选的，所述环形腔体的内环侧壁上设置有环形开口。

可选的，所述环形开口的宽度为2～3mm。

可选的，所述环形屏蔽罩包括第一部分和第二部分；其中，所述第一部分的第一侧通过旋转轴与所述第二部分的第一侧连接，第二侧通过至少一个可开合结构与所述第二部分的第二侧连接。

可选的，所述可开合结构包括搭扣。

可选的，所述镍锌磁芯上设置有绝缘层。

可选的，所述绝缘层为绝缘胶布。

可选的，所述绝缘胶布的层数为1～2层。

可选的，所述连接器包括N-KF连接器。

本申请的第二方面提供一种电流注入系统，包括信号发生器和如本申请的第一方面所述的电流注入探头；其中，所述信号发生器与所述电流注入探头的连接器连接。

本申请提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本申请的方案中，采用镍锌作为磁芯的材料，将镍锌磁芯设置于环形屏蔽罩的环形腔体内，镍锌磁芯上环绕有单匝线圈，线圈的第一端与环形屏蔽罩上的连接器连接，第二端与环形屏蔽罩上的接地柱连接，环形屏蔽罩可以套设在待测试线缆上，并通过连接器将干扰信号注入到线缆中，基于此，使用镍锌磁芯替代传统的超微晶或锰锌铁氧体磁芯，在一定程度上缩小了磁芯的体积，拓宽了频带范围，使其能够满足GBJ151B的测试要求，由此缩小了电流注入探头的体积，也无需两款不同测试频段的窄带宽注入探头组合来满足测试频率要求，使得电流注入探头更加轻便，在最大限度上保持灵敏度的同时，拓宽了电流注入探头的工作频率范围，便于广泛推广。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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是本申请一个实施例提供的一种电流注入探头的整体外侧结构示意图。

图2是本申请一个实施例提供的一种电流注入探头的部分外侧结构示意图。

图3是本申请另一个实施例提供的一种电流注入探头的外部俯视结构示意图。

图4是本申请另一个实施例提供的一种电流注入探头的外部侧面结构示意图。

图5是本申请另一个实施例提供的一种电流注入探头的磁芯的横切面结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本申请的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本申请所保护的范围。

实施例

参见图1，图1是本申请一个实施例提供的一种电流注入探头的整体外侧结构示意图。

参见图2，图2是本申请一个实施例提供的一种电流注入探头的部分外侧结构示意图。

如图1和图2所示，本申请的实施例提供一种电流注入探头，包括：

具有环形腔体1的环形屏蔽罩2；环形腔体上开设有通孔3；环形屏蔽罩1用于套设在待测试线缆上；

设置于环形腔体内部的镍锌磁芯4；

环绕在镍锌磁芯4上的线圈5；线圈5的匝数为单匝；

设置在环形腔体的腔体壁上的接地柱6；接地柱6连接线圈5的第一端；

设置在通孔3中的连接器7；连接器7的第一端连接线圈5的第二端，第二端用于连接信号发生器，以将信号发生器输出的信号作为干扰信号注入到待测试线缆中。

下面对电流注入探头的结构所涉及的原理进行说明。

电流注入探头工作频率的上限由其固有谐振频率决定，固有谐振频率f₀与环路的电感和寄生电容有关，其公式如下：

其中，L_m为环路电感，L_b为漏感，C为寄生电容。

要提高电流注入探头的灵敏度，必须增加环路电感，环路电感L_m可以用下式表示：

其中，μ_e为有效磁导率，N为线圈匝数，S为磁芯的有效截面积，l为磁芯的有效磁路平均长度。实际应用时，在低频段线圈匝数越多越好，而在高频段，随着线圈匝数的增多，分布参数也会随之增多，无节制的增加线圈匝数反而会导致灵敏度降低，为了保证电流注入探头在高频段的正常工作，线圈匝数采用单匝。同时，要提高电流注入探头在低频段的耦合效果，提高工作频率，就需要改变磁芯的有效截面积和有效磁导率。

磁芯材料选用有效磁导率较高的镍锌，在满足需求的情况下，可以适当减小有效横截面积，即缩小了电流注入探头的体积。

同时要拓宽电流注入探头的工作频率范围，主要是减小线圈上的寄生电容和漏感。电感的寄生电容与线圈匝数、磁芯材料、线圈的绕线方法等因素有关。在线圈匝数为单匝时，寄生电感几乎不存在，有效拓宽了电流注入探头的工作频率范围，使得工作频率范围可以满足4KHz～400MHz。

其中，上述连接器包括N-KF连接器。

需要说明的是，接地柱在环形腔体内的设置位置需要靠近连接器的设置位置。由于线圈的第一端连接接地柱，第二端连接连接器，而线圈又需要环绕镍锌磁芯，如果接地柱与连接器之间相隔较远，就会导致线圈在磁芯上缠绕的宽度增加，从而导致在高频段的测试中对地电容也随之增加，使得高频段更容易发生自谐振现象，影响电流注入探头的高频性能。

具体实施时，电流注入探头是一个RF变压器，在镍锌磁芯上饶单匝线圈作为RF变压器的一个级，当电流注入探头作为测量敏感度用的注入探头时，待测试线缆是变压器的次级，则镍锌磁芯上的线圈是变压器的初级。为了保证待测试线缆上感应的电压仅是由电流注入探头中流动的信号电流产生的磁通密度感应的，所以镍锌磁芯外设置有环形屏蔽罩，环形屏蔽罩可防止外界电磁干扰和静电耦合的影响，同时还能减小初次级之间的寄生电容，使得探头上的信号电流全部耦合到被测导线上，以便提高电流注入探头的工作频率。

为了保证初次级之间的耦合，让电流注入探头中干扰电流的磁通密度更好的耦合到待测试线缆中，一些实施例中，如图2所示，电流注入探头的环形腔体1的内环侧壁上设置有环形开口8。

环形开口的宽度大小不但影响屏蔽性能，而且影响镍锌磁芯与待测试线缆之间的耦合能力，还能影响初、次级漏感，这将影响电流注入探头的高频性能。环形开口的宽度减小，可降低漏磁，增加屏蔽性能，但减小了初次级之间的耦合程度，降低了电流注入探头的灵敏度；反之，缝隙增大，屏蔽性能降低，漏磁增加。为了最大限度上保证电流注入探头的屏蔽性能和灵敏度，一些实施例中，如图2所示，环形开口的宽度d为2～3mm。

其中，优选地，环形开口的宽度为2mm。

参见图3，图3是本申请另一个实施例提供的一种电流注入探头的外部俯视结构示意图。

一些实施例中，如图1和图3所示，环形屏蔽罩2包括第一部分和第二部分；其中，第一部分的第一侧通过旋转轴9与第二部分的第一侧连接，第二侧通过至少一个可开合结构10与第二部分的第二侧连接。

其中，可开合结构的数量可以是1个，或者多个。

具体实施时，环形屏蔽罩第一部分和第二部分的内部均为半环形腔体，环形腔体内的镍锌磁芯包括第一磁芯和第二磁芯，第一磁芯设置于第一部分内的半环形腔体中，第二磁芯设置于第二部分内的半环形腔体中，应用时，打开可开合结构，第一部分的第二侧和第二部分的第二侧可通过旋转轴打开一定的角度，基于此可以将待测试线缆从打开部分套设到电流注入探头的环形屏蔽罩中；闭合可开合结构后，第一部分的第二侧和第二部分的第二侧紧密贴合在一起，第一磁芯和第二磁芯也紧密贴合在一起。

为了固定镍锌磁芯的位置，防止位于环形腔体内的镍锌磁芯移动而导致电流注入探头性能发生改变，本申请的实施例采用灌封胶的方式对镍锌磁芯进行固定，灌封时，分别对第一部分的第一侧、第二侧和第二部分的第一侧、第二侧进行灌封，使得第一部分和第二部分的两侧充满灌封胶，该灌封胶的材质有多种，比如可以为缩合型有机硅胶。

参见图4，图4是本申请另一个实施例提供的一种电流注入探头的外部侧面结构示意图。

一些实施例中，如图4所示，可开合结构包括搭扣。考虑到电流注入探头的体积和制造工艺，优选地，搭扣的数量为2个，以保证第一磁芯和第二磁芯更加紧密的贴合在一起。

参见图5，图5是本申请另一个实施例提供的一种电流注入探头的磁芯的横切面结构示意图。

为降低镍锌磁芯与线圈之间的分布电容，避免耦合干扰，如图5所示，在将线圈绕设到镍锌磁芯4上之前，镍锌磁芯4上设置有绝缘层11。

一些实施例中，上述绝缘层为绝缘胶布。

在使用绝缘胶布作为绝缘层绕设在镍锌磁芯上时，优选地，绝缘胶布的层数为1～2层，既能保证有效的避免耦合干扰，又设置简单。

本申请提供一种电流注入系统，包括信号发生器和如以上任意实施例所述的电流注入探头；其中，信号发生器与电流注入探头的连接器连接。

具体实施时，信号发生器输出的信号源通过连接器进入到电流注入探头，由电流注入探头注入到套设在环形屏蔽罩中的待测试线缆上，用以模拟线缆束在自由场照射下产生的电磁干扰，以便考核待测试系统抗电磁干扰的能力。

可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。

需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims

1.一种电流注入探头，其特征在于，包括：

设置于所述环形腔体内部的镍锌磁芯；

环绕在所述镍锌磁芯上的线圈；所述线圈的匝数为单匝；

2.根据权利要求1所述的电流注入探头，其特征在于，所述环形腔体的内环侧壁上设置有环形开口。

3.根据权利要求2所述的电流注入探头，其特征在于，所述环形开口的宽度为2～3mm。

4.根据权利要求1所述的电流注入探头，其特征在于，所述环形屏蔽罩包括第一部分和第二部分；其中，所述第一部分的第一侧通过旋转轴与所述第二部分的第一侧连接，第二侧通过至少一个可开合结构与所述第二部分的第二侧连接。

5.根据权利要求4所述的电流注入探头，其特征在于，所述可开合结构包括搭扣。

6.根据权利要求1所述的电流注入探头，其特征在于，所述镍锌磁芯上设置有绝缘层。

7.根据权利要求6所述的电流注入探头，其特征在于，所述绝缘层为绝缘胶布。

8.根据权利要求7所述的电流注入探头，其特征在于，所述绝缘胶布的层数为1～2层。

9.根据权利要求1所述的电流注入探头，其特征在于，所述连接器包括N-KF连接器。

10.一种电流注入系统，其特征在于，包括信号发生器和如权利要求1-9任一项所述的电流注入探头；其中，所述信号发生器与所述电流注入探头的连接器连接。