CN215449443U - 一种电磁干扰检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种电磁干扰检测装置，属于信号检测领域。其技术方案为：一种电磁干扰检测装置，包括电路基板，所述电路基板上设有场效应晶体管U1，所述场效应晶体管U1的漏极接电源正极VCC，所述场效应晶体管U1的栅极接有阻值为10GΩ~300GΩ的超高阻抗R0，所述超高阻抗R0的另一端接电源地极GND；所述场效应晶体管U1的源极作为信号输出端，所述电源正极VCC、所述电源地极GND和所述信号输出端均在所述电路基板上设有相应管脚。本实用新型的有益效果为：本装置能够长期稳定的在复杂环境中进行电磁波干扰信号的检测；电路结构简单，成本低廉，检测效果显著；能够整体封装，实现轻量化、集成化。

Description

一种电磁干扰检测装置

技术领域

本实用新型涉及信号检测领域，尤其涉及一种电磁干扰检测装置。

背景技术

现如今，以电磁波作为信号载体已普遍应用，各类电子设备内部也充斥着各种电磁波。即使遵循电磁兼容原则设计的电子设备内部也不能完全避免电子器件、电路模块被较强的电磁波干扰，这种干扰可能会导致电子设备运行故障，存在安全隐患和漏洞，比如通过电磁波对测量装置、游戏机等设备来进行电磁干扰，进而实现一些非法操作，因此有必要为电子设备增加电磁波干扰检测装置，用以检测电磁波干扰信号。然而由于电子设备的种类繁多，电磁波干扰信号也呈多样化，必须要考虑到检测装置工作的稳定性以及适用性；当前现有的电磁波检测装置通常都配备天线或感应线圈等装置，通常都是为了将针对特定频段的电磁波检出，电路结构也比较复杂，体量较大，成本较高，不适于背景技术中的所提到的电磁波干扰检测。

实用新型内容

针对上述现有技术中的问题，本实用新型的目的在于提供一种电磁干扰检测装置，可以解决上述问题，长期稳定的在复杂环境中进行电磁波干扰信号的检测。

本实用新型是通过如下技术方案实现的：一种电磁干扰检测电路，包括场效应晶体管U1,所述场效应晶体管U1的漏极接电源正极VCC，所述场效应晶体管U1的栅极接有超高阻抗R0，所述超高阻抗R0的另一端接电源地极GND；所述场效应晶体管U1的源极作为信号输出端。所述电磁干扰检测电路的基本电路结构为源极跟随电路，输入阻抗高、输出阻抗低、电压放大倍数近似为1，常用来作阻抗变换；利用超高阻抗易受到电磁波影响的特性，使用超高阻值的电阻作为感应器件，当出现电磁波干扰时，所述超高阻抗R0由于受到电磁波干扰而感应出电压信号，该电压信号由于阻抗较高无法直接在超高电阻R0上进行检测，根据本电路的功能和特性，所述场效应晶体管U1的源极则也会产生相应的电压信号，且所述场效应晶体管U1的源极的输出阻抗也较低，进而通过在所述场效应晶体管U1的源极配置检出电路能够将所述电压信号检测出来。需要说明的是，区别于一些电磁波的检测电路或检测装置，本电路并非积极的去采集特定频率、特定波长、特定频幅或特定范围的电磁波信号，并通过滤波、放大等方式进一步将其检出，而是被动感应周围环境中的电磁波干扰信号，尤其是应用于检测电子设备内部出现的各种异常电磁波干扰信号的场景。

进一步，所述超高阻抗R0为阻值10GΩ~300GΩ的电阻。过高的电阻值同样也会产生过高的感应电压，进而导致场效应晶体管U1的栅极电压过大而被击穿失效，而当电阻值过低时，会增加叠加在源电压上的噪声，进而降低检测性能；经验证，所述超高阻抗R0取阻值10GΩ~300GΩ时，在电磁干扰时会产生约为10~50mV的电压信号，在所述晶体管U1的源极配置放大倍数为100~300倍的检出电路，通过合理配置放大倍数及所述超高阻抗RO的阻值，能够使的当本电路处于一定强度以上时使得检出电路能够输出高电平，进而通过判断所处检出电路输出端是否有所述高电平，即可判断当前环境是否存在电磁干扰。

进一步，所述场效应晶体管的源极与所述地极GND之间还设有与所述电阻R1串联的电感L1。所述电感L1不仅可以消除交流噪声，所述电阻R1和电感L1形成反馈支路，与所述场效应晶体管U1的反馈电容匹配，能够提高电路的稳定性，扩展通频带，得电磁波的影响能够稳定施加在所述场效应晶体管U1的栅极,实现稳定的宽频范围的电磁波检测。

上述电磁干扰检测电路，除了作为一个具有电磁干扰检测功能的电路单元来使用以外，还可以做成一个类似分立器件的装置，进而实现产品化，能够规模生产，具体地，一种电磁干扰检测装置，包括电路基板，所述电路基板上设有场效应晶体管U1，所述场效应晶体管U1的漏极接电源正极VCC，所述场效应晶体管U1的栅极接有超高阻抗R0，所述超高阻抗R0的另一端接电源地极GND；所述场效应晶体管U1的源极作为信号输出端，所述电源正极VCC、所述电源地极GND和所述信号输出端均在所述电路基板上设有相应管脚;所述超高阻抗R0为阻值10GΩ~300GΩ的电阻；所述场效应晶体管U1的源极与所述电源地极GND之间串还串联有电阻R1与电感L1。本实用新型在电路功能方面的内容不再赘述，所述电路基板宜采用丝网印刷制成厚膜电路，所述超高阻抗R0、所述电阻R1、所述电感L1、所述场效应晶体管U1等器件通过高温钎焊至所述电路基板上，所述电路基板采用厚膜电路能够使得整体结构轻量化、可靠性高、耐振动和冲击，能够适应各种复杂环境。

考虑到潮气侵蚀可能导致所述超高阻抗R0与所述场效应晶体管U1的栅极部分发生电气泄露，会降低本装置的输入阻抗，影响本装置的工作稳定性能，进一步，超高阻抗R0与场效应晶体管U1的栅极的连接处采用绝缘封装材料封装，使其与外界绝缘；可以采用树脂灌封、绝缘涂层等方式；

考虑到，仅采用上述封装时，可能会由于绝缘封装材料在空气长期中暴露，容易吸湿，依旧可能会对输入电阻产生影响。进一步，采用金属封装对所述电路基板及所有元器件进行封装，所述管脚延伸出所述金属封装且均与所述金属封装绝缘。所述超高阻抗R0通过所述管脚依旧能够感应到电磁波干扰，所述金属封装为T0-39，便于实现集成模块化。

由于整体电路结构简单，并且本电路无需设置天线或感应线圈等收发装置，进而能够轻量化小型化的实现整体封装，较低成本即可实现电磁波干扰的检测。

本实用新型的有益效果为：本实用新型具有超高输入阻抗及低输出阻抗，能够长期稳定的在复杂环境中进行电磁波干扰信号的检测；电路结构简单，成本低廉，但检测效果显著；通过设置不同的电感还能够实现对所需宽频的电磁波进行检测；本装置能够一体封装，实现轻量化、小型化、集成化。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的电路图。

图2为本实用新型实施例2的电路图。

图3为本实用新型实施例2的应用电路图。

图4为实施例2的电磁波信号检出示意图。

图5为封装示意图。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本方案进行阐述。

实施例1，如图1所示，一种电磁干扰检测电路，包括场效应晶体管U1,场效应晶体管U1的漏极接电源正极VCC，场效应晶体管U1的栅极接有超高阻抗R0，超高阻抗R0的另一端接电源地极GND；场效应晶体管U1的源极作为信号输出端。电磁干扰检测电路的基本电路结构为源极跟随电路，输入阻抗高、输出阻抗低、电压放大倍数近似为1，常用来作阻抗变换；利用超高阻抗易受到电磁波影响的特性，使用超高阻值的电阻作为感应器件，当出现电磁波干扰时，超高阻抗R0由于受到电磁波干扰而感应出电压信号，该电压信号由于阻抗较高无法直接在超高电阻R0上进行检测，根据本电路的功能和特性，场效应晶体管U1的源极则也会产生相应的电压信号，且场效应晶体管U1的源极的输出阻抗也较低，进而通过在场效应晶体管U1的源极配置检出电路能够将电压信号检测出来。需要说明的是，区别于一些电磁波的检测电路或检测装置，本电路并非积极的去采集特定频率、特定波长、特定频幅或特定范围的电磁波信号，并通过滤波、放大等方式进一步将其检出，而是被动感应周围环境中的电磁波干扰信号，尤其是应用于检测电子设备内部出现的各种异常电磁波干扰信号的场景。

将超高阻抗R0设置为阻值10GΩ~300GΩ的电阻。经实际测试，超高阻抗R0取阻值10GΩ~300GΩ时，在电磁干扰时会产生约为10~50mV的电压信号，在晶体管U1的源极配置放大倍数为100~300倍的检出电路，通过合理配置放大倍数及超高阻抗RO的阻值，能够使的当本电路处于一定强度以上时使得检出电路能够输出高电平，进而通过判断所处检出电路输出端是否有高电平，即可判断当前环境是否存在电磁干扰。

通过本电路实现电磁干扰检测的方式简单有效，充分利用超高阻抗易受电磁波影响的特性，将电磁波信号转换成高阻电压信号，又通过本电路将无法检测到的高阻抗电压信号转换为能够被检测出的低阻抗电压信号。

实施例2，如图2所示，在实施例1的基础上，场效应晶体管的源极与地极GND之间串联设有电阻R1和电感L1。电感L1不仅可以消除交流噪声，且电阻R1和电感L1形成反馈支路，与场效应晶体管U1的反馈电容匹配，能够提高电路的稳定性，扩展通频带，使得电磁波的影响能够稳定施加在场效应晶体管U1的栅极,从而实现高精度的宽带电磁波检测。

如图2所示，将超高阻抗R0设为130GΩ、电感L1设为1nH、 电阻R1设为1KΩ。在增加了如图3所示的检出电路，配置检出电路为300倍放大，并在检出电路的输出端使用示波器进行信号检测，当在25M至800MHz通频带，施加不小于10V/m的电磁波信号时，通过示波器检测的结果如图4所示，当电场强度超过10V/m时，本装置能够输出高电平，但部分通频带的信号需要电场强度达到30V/m以上才能够使得本装置输出高电平。通过本实施例即可验证本电路的实际效果，实际应用时也应考虑安装环境来配置各器件的参数，以匹配通频带及电场强度。

实施例3，在实施例1和实施例2中，电磁干扰检测电路能够作为电路单元来使用，配合检出电路单元能够实现被动接收并检测电磁干扰信号的目的，但考虑到结合实际生产和应用，本电路还可以实现小型化、集成化及产品化，具体地，一种电磁干扰检测装置，包括电路基板，电路基板上设有场效应晶体管U1，场效应晶体管U1的漏极接电源正极VCC，场效应晶体管U1的栅极接有超高阻抗R0，超高阻抗R0的另一端接电源地极GND；场效应晶体管U1的源极作为信号输出端，电源正极VCC、电源地极GND和信号输出端均在电路基板上设有相应管脚;超高阻抗R0为阻值10GΩ~300GΩ的电阻；场效应晶体管U1的源极与电源地极GND之间还串联有电阻R1和电感L1。

本实用新型在电路方面的内容不再赘述，电路基板宜采用丝网印刷制成厚膜电路，超高阻抗R0、电阻R1、电感L1、场效应晶体管U1等器件通过高温钎焊至电路基板上，电路基板采用厚膜电路能够使得整体结构轻量化、可靠性高、耐振动和冲击，能够适应各种复杂环境，本实用新型采用的器件较少，均为常规器件，成本低廉，适合批量生产。

考虑到潮气侵蚀可能导致超高阻抗R0与场效应晶体管的栅极部分发生电气泄露，会降低本装置的输入阻抗，影响本装置的工作稳定性能，超高阻抗R0与场效应晶体管U1的栅极的连接处采用绝缘性密封封装与外界进行绝缘；密封封装可以采用树脂灌封、绝缘涂层等方式；

考虑到，仅采用上述封装时，可能会由于绝缘封装材料在空气长期中暴露，容易吸湿，依旧可能会对输入电阻产生影响。如图5封装示意图所示，进一步，采用金属封装对电路基板及所有元器件进行封装，管脚延伸出金属封装且均与金属封装绝缘。超高阻抗R0通过管脚依旧能够感应到电磁波干扰，金属封装为T0-39，便于实现集成模块化。

通常情况下，电磁波检测需要类似接收天线的结构，但本实用新型应用场效应晶体管配置的阻抗转换电路以及高阻抗易受电磁波影响的特性来实现检测电磁波干扰，本电路无需设置天线或感应线圈等收发装置，整体电路结构简单，此外，在本实用新型中，高阻抗电阻和场效应晶体管之間的连接也较短，通过锡焊即可进行连接，进而能够轻量化小型化的实现整体封装，较低成本即可实现电磁波干扰的检测。

本实用新型使用时，通常在电子设备中进行非法操作时，所发出的电磁干扰信号通常会在100V/m，由于电子设备内部空间有限，由于电磁干扰信号源和本电路之间的距离而导致的衰减有限，故能够将本电路安装于设备内部的较为隐蔽的位置，不易被触碰及破坏，还能够稳定检测到电磁波干扰信号。

本装置封装后可以作为一个电磁干扰检测的器件使用，在本装置的信号输出端连接检出电路模块，检出电路模块的输出端根据电磁干扰信号的强度输出高低电平，通过检测该高低电平即可判断是否发生了电磁干扰，进而判断设备内部是否在进行非法操作。

可以根据实际情况增加静电防护电路及电流保护电路。

在本实用新型创造的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型创造中的具体含义。

本实用新型未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述，当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种电磁干扰检测电路，其特征在于，包括场效应晶体管U1,所述场效应晶体管U1的漏极接电源正极VCC，所述场效应晶体管U1的栅极接有超高阻抗R0，所述超高阻抗R0的另一端接电源地极GND；所述场效应晶体管U1的源极作为信号输出端。

2.根据权利要求1所述的电磁干扰检测电路，其特征在于，所述超高阻抗R0为阻值10GΩ~300GΩ的电阻。

3.根据权利要求1或2所述的电磁干扰检测电路，其特征在于，所述场效应晶体管U1的源极与所述电源地极GND之间还串联有电阻R1与电感L1。

4.一种电磁干扰检测装置，其特征在于，包括电路基板，所述电路基板上设有场效应晶体管U1，所述场效应晶体管U1的漏极接电源正极VCC，所述场效应晶体管U1的栅极接有超高阻抗R0，所述超高阻抗R0的另一端接电源地极GND；所述场效应晶体管U1的源极作为信号输出端，所述电源正极VCC、所述电源地极GND和所述信号输出端均在所述电路基板上设有相应管脚。

5.根据权利要求4所述的电磁干扰检测装置，其特征在于，所述超高阻抗R0为阻值10GΩ~300GΩ的电阻。

6.根据权利要求4或5所述的电磁干扰检测装置，其特征在于，所述场效应晶体管U1的源极与所述电源地极GND之间还串联有电阻R1与电感L1。

7.根据权利要求4所述电磁干扰检测装置，其特征在于，所述超高阻抗R0与所述场效应晶体管U1的栅极的连接处采用绝缘封装材料封装，使其与外界绝缘。

8.根据权利要求4所述电磁干扰检测装置，其特征在于，采用金属封装对所述电路基板及所有元器件进行封装，所述管脚延伸出所述金属封装且均与所述金属封装绝缘。

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