CN220455430U - 针对于13.56MHz的场强测量装置 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种针对于13.56MHz的场强测量装置，包括PCB主板。PCB主板上集成有能量采集线圈、整流电路、直流耦合电路、滤波电路和测量模块。在13.56MHz电磁场环境中，能量采集线圈和电磁场方向相互垂直，能量采集线圈产生感应电流，将感应电流传输至整流电路，整流电路将感应电流转换成单向脉冲性直流电，形成一定的交直流混合信号，并经过直流耦合电路，形成直流偏置。需要经过滤波电路，过滤掉交流信号，进而得到了相对稳定的直流电压，继而测量出13.56MHz电磁场强度。本申请通过将13.56MHz的场强转化为电压进行测试，将较难测试的场强量化成数据，便于测量与定量分析13.56MHz电磁场，从而本申请普遍用于无线电子类电子产品的研发、生产及测试等方面。
Description
技术领域
本申请涉及场强测量领域，尤其涉及一种针对于13.56MHz的场强测量装置。
背景技术
13.56MHz电磁场强度是在金融领域或消费类电子产品中适用性最广泛的频率，其中公交卡、手机NFC、门禁卡和手环均采用13.56MHz的电磁场进行信号传输。区别于电流、电压或电阻等物理信号，电磁场作为电磁转换过程中产生的一种动态信号，看不见又摸不着，其强度大小取决于单位面积内穿过的瞬时磁通量，所以在实际应用场景中，给测量与定量分析带来较大难度。
目前，针对于13.56MHz电磁场强度的测量，一直没有通用且便捷的工具，给科技研发过程中对产品的性能分析及检验带来较大难度，因此提供一种针对于13.56MHz的场强测量装置，是目前亟待解决的问题。
实用新型内容
有鉴于此，本申请提出了一种针对于13.56MHz的场强测量装置，以解决上述问题。
根据本申请的第一方面，提供了一种针对于13.56MHz的场强测量装置，包括PCB主板；
所述PCB主板上集成有能量采集线圈、整流电路、直流耦合电路、滤波电路和测量模块；
所述能量采集线圈，与电磁场方向垂直设置，用于采集并输送感应电流；
所述整流电路，与所述能量采集线圈电连接，用于接收所述感应电流，并将所述感应电流转换成单向脉冲性直流电；
所述直流耦合电路，与所述整流电路电连接，用于将所述整流电路转换得到的交直流混合信号形成直流偏置；
所述滤波电路，与所述直流耦合电路电连接，用于过滤掉经过直流偏置的交直流混合信号中的交流信号；
所述测量模块，与所述滤波电路电连接，用于测量过滤掉交流信号后的直流电压值。
在一种可能的实现方式中，所述整流电路，包括：
电容组，电连接在所述能量采集线圈两端；
继电器，电连接在所述电容组两端；
第一二极管组，一端与所述继电器一端电连接，一端接地；
第二二极管组，一端与所述继电器另一端电连接，一端接地，且所述第二二极管组与所述第一二极管组相互电连接。
在一种可能的实现方式中，所述电容组包括第一电容VC1、第二电容和第三电容；
所述第一电容VC1、所述第二电容和所述第三电容相互并联连接。
在一种可能的实现方式中，所述直流耦合电路包括第四电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第三二极管组、第四二极管组、第五二极管组、第六二极管组、第一三极管、第二三极管、第三三极管和第四三极管；
所述第一三极管的集电极和所述第三二极管组中的其中一个二极管阳极均电连接在所述第一二极管组和所述第二二极管组之间，所述第一三极管的基极与所述第三二极管组的阴极电连接，所述第一三极管的发射极与所述第一电阻一端电连接，所述第一电阻另一端接地；
所述第二三极管的集电极与所述第四二极管组的阳极均电连接在所述第一二极管组和所述第二二极管组之间，所述二三极管的基极与所述第四二极管组的阴极电连接，所述第二三极管的发射极与所述第二电阻的一端连接，所述第二电阻另一端接地；
所述第三三极管的集电极和所述第五二极管组的其中一个二极管阳极均电连接在所述第一二极管组和所述第二二极管组之间，所述第五二极管组的阴极与所述第六二极管组的阳极电连接，所述第六二极管组的阴极与所述第三三极管的基极电连接，所述第三三极管的发射极与所述第三电阻的一端电连接，所述第三电阻的另一端接地；
所述第四三极管的集电极电连接在所述第一二极管组和所述第二二极管组之间，所述第四三极管的发射极电连接在所述第四电阻一端，所述第四电阻另一端接地；所述第四电容和所述第五电阻并联后，一端与所述第四三极管基极电连接，另一端与所述第四电阻另一端电连接。
在一种可能的实现方式中，所述滤波电路包括第六电阻、第七电阻、第五电容、电感和第二继电器；
所述第六电阻一端与所述第七电阻一端电连接，且所述第五电容并联在所述第六电阻两端，所述第七电阻另一端分别与所述第一三极管的集电极、所述第一二极管组一端和所述第二二极管组一端电连接；
所述电感的其中两端分别与所述第五电容两端电连接，所述电感的另外两端分别与所述第二继电器的IN端和GND端电连接。
在一种可能的实现方式中，所述能量采集线圈的圈数为4。
在一种可能的实现方式中，所述PCB板的尺寸为长度140mm、宽度50mm和厚度2mm。
本申请的有益效果：
1、本申请的第一方面，提供了一种针对于13.56MHz的场强测量装置，包括PCB主板。PCB主板上集成有能量采集线圈、整流电路、直流耦合电路、滤波电路和测量模块。在13.56MHz电磁场环境中，当能量采集线圈和电磁场方向相互垂直，能量采集线圈产生感应电流，能量采集线圈将感应电流传输至整流电路，整流电路将感应电流转换成单向脉冲性直流电，形成一定的交直流混合信号。交直流混合信号经过直流耦合电路，形成直流偏置。由于该电流依然存在直流信号和交流信号。需要再经过滤波电路，过滤掉交流信号，进而得到了相对稳定的直流电压。本设计装置可以电压的形式方便地测量出13.56MHz电磁场强度。本申请通过将13.56MHz的场强转化为电压进行测试，将较难测试的场强量化成数据，便于测量与定量分析13.56MHz电磁场，从而本申请普遍用于无线电子类电子产品的研发、生产及测试等方面。
根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本申请的其它特征及方面将变得清楚。
附图说明
包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本申请的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本申请的原理。
图1示出本申请实施例的针对于13.56MHz的场强测量装置的原理框图；
图2示出本申请实施例的针对于13.56MHz的场强测量装置中能量采集线圈的视图；
图3示出本申请实施例的针对于13.56MHz的场强测量装置中整流电路的电路图；
图4示出本申请实施例的针对于13.56MHz的场强测量装置中直流耦合电路的电路图；
图5示出本申请实施例的针对于13.56MHz的场强测量装置中滤波电路的电路图；
图6示出本申请实施例的针对于13.56MHz的场强测量装置中滤波电路与耦合电路连接部分示意图；
图7示出本申请实施例的针对于13.56MHz的场强测量装置的PCB板结构示意图。
具体实施方式
以下将参考附图详细说明本申请的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
其中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请或简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。
另外，为了更好的说明本申请，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本申请同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本申请的主旨。
图1示出本申请实施例的针对于13.56MHz的场强测量装置的原理框图；图2示出本申请实施例的针对于13.56MHz的场强测量装置中能量采集线圈的视图；图3示出本申请实施例的针对于13.56MHz的场强测量装置中整流电路的电路图；图4示出本申请实施例的针对于13.56MHz的场强测量装置中直流耦合电路的电路图；图5示出本申请实施例的针对于13.56MHz的场强测量装置中滤波电路的电路图；图6示出本申请实施例的针对于13.56MHz的场强测量装置中滤波电路与耦合电路连接部分示意图；图7示出本申请实施例的针对于13.56MHz的场强测量装置的PCB板结构示意图。
如图1、图2、图3、图4、图5及图6所示，本申请的第一方面，提供了一种针对于13.56MHz的场强测量装置，包括PCB主板10；
所述PCB主板10上集成有能量采集线圈100、整流电路200、直流耦合电路300、滤波电路400和测量模块；
所述能量采集线圈100，与电磁场方向垂直设置，用于采集并输送感应电流；
所述整流电路200，与所述能量采集线圈100电连接，用于接收所述感应电流，并将所述感应电流转换成单向脉冲性直流电；
所述直流耦合电路300，与所述整流电路200电连接，用于将所述整流电路200转换得到的交直流混合信号形成直流偏置；
所述滤波电路400，与所述直流耦合电路300电连接，用于过滤掉经过直流偏置的交直流混合信号中的交流信号；
所述测量模块500，与所述滤波电路400电连接，用于测量过滤掉交流信号后的直流电压值。
本申请的第一方面，提供了一种针对于13.56MHz的场强测量装置，包括PCB主板10。PCB主板10上集成有能量采集线圈100、整流电路200、直流耦合电路300、滤波电路和测量模块。本装置在13.56MHz电磁场下，设置能量采集线圈100于电磁场垂直放置，由于电磁感应，磁感应线穿过能量采集线圈100平面，交变电磁场产生感应电流，能量采集线圈100将感应电流传输至整流电路200，整流电路200将感应电流转换成单向脉冲性直流电，形成一定的交直流混合信号。交直流混合信号再经过直流耦合电路300，形成直流偏置。由于直流偏置依然存在直流信号和交流信号，需要再经滤波电路400，过滤掉交流信号，进而得到了相对稳定的直流电压。最终通过测量模块对直流电压进行测量，可以得到13.56MHz电磁场强度的相对表征值。本申请通过利用电磁感应，使13.56MHz电磁场产生感应电流通过电路部分将感应电流转换成直流电流，从而获得相对稳定的直流电压，对其进行测试，得到13.56MHz电磁场强度的相对表征值，便于操作，普遍用于无线电子类电子产品的研发、生产及测试等方面。
在一种可能的实现方式中，所述整流电路200，包括：
电容组，电连接在所述能量采集线圈100两端；
继电器，电连接在所述电容组两端；
第一二极管组D4，一端与所述继电器一端电连接，一端接地；
第二二极管组D7，一端与所述继电器另一端电连接，一端接地，且所述第二二极管组D7与所述第一二极管组D4相互电连接。
需要说明的是，整流电路200设置电容组，利用电容可以储存电荷的性质。能最大限度采集在13.56MHz频点下的电磁信号。
进一步需要说明的是，第一二极管组D4和第二二极管组D7由于二极管自身单向导通的性质，将由能量采集线圈100传输的交流电转换成单行脉冲性直流电。
在一种可能的实现方式中，所述电容组包括第一电容VC1、第二电容C1和第三电容C2；
所述第一电容VC1、所述第二电容C1和所述第三电容C2相互并联连接。
需要说明的是该电容组和整流电路200相匹配，且该电容组采用并联连接可以增大电容的容量，使储存的电磁信号尽可能的最大化。
在一种可能的实现方式中，所述直流耦合电路300包括第四电容C3、第一电阻R13、第二电阻R15、第三电阻R16、第四电阻R13、第五电阻R7、第三二极管组D3、第四二极管组D6、第五二极管组D8、第六二极管组D9、第一三极管Q4、第二三极管Q5、第三三极管Q6和第四三极管Q3；
所述第一三极管Q4的集电极和所述第三二极管组D3中的其中一个二极管阳极均电连接在所述第一二极管组D4和所述第二二极管组D7之间，所述第一三极管Q4的基极与所述第三二极管组D3的阴极电连接，所述第一三极管Q4的发射极与所述第一电阻R13一端电连接，所述第一电阻R13另一端接地；
所述第二三极管Q5的集电极与所述第四二极管组D6的阳极均电连接在所述第一二极管组D4和所述第二二极管组D7之间，所述二三极管的基极与所述第四二极管组D6的阴极电连接，所述第二三极管Q5的发射极与所述第二电阻R15的一端连接，所述第二电阻R15另一端接地；
所述第三三极管Q6的集电极和所述第五二极管组D8的其中一个二极管阳极均电连接在所述第一二极管组D4和所述第二二极管组D7之间，所述第五二极管组D8的阴极与所述第六二极管组D9的阳极电连接，所述第六二极管组D9的阴极与所述第三三极管Q6的基极电连接，所述第三三极管Q6的发射极与所述第三电阻R16的一端电连接，所述第三电阻R16的另一端接地；
所述第四三极管Q3的集电极电连接在所述第一二极管组D4和所述第二二极管组D7之间，所述第四三极管Q3的发射极电连接在所述第四电阻R13一端，所述第四电阻R13另一端接地；所述第四电容C3和所述第五电阻R7并联后，一端与所述第四三极管Q3基极电连接，另一端与所述第四电阻R13另一端电连接。
需要说明的，直流耦合电路300不能过滤掉交流分量，但是可以通过由直流耦合电路300的电容、电阻、二极管及三极管将单向脉动性直流转换为直流偏置，以便于后端采集及测量。
在一种可能的实现方式中，所述滤波电路400包括第六电阻R6、第七电阻R5、第五电容C6、电感TX3和第二继电器；
所述第六电阻R6一端与所述第七电阻R5一端电连接，且所述第五电容C6并联在所述第六电阻R6两端，所述第七电阻R5另一端分别与所述第一三极管Q4的集电极、所述第一二极管组D4一端和第二二极管组D7一端电连接；
所述电感TX3的其中两端分别与所述第五电容C6两端电连接，所述电感TX3的另外两端分别与所述第二继电器的IN端和GND端电连接。
需要说明的是滤波电路优选典型的LC滤波设计，即将电感TX3和第五电容C6并联连接。可以过滤偏置直流信号里的交流分量，减少测量输出端电压的误差，便于测量模块对相对稳定的直流电压进行测量。
在一种可能的实现方式中，所述能量采集线圈100的圈数为4。需要说明的是，所述能量采集线圈100还可以为三圈、五圈或者其他圈数。进一步需要说明的是，能量采集线圈100的尺寸优选长72.060mm，宽41.802mm。
在一种可能的实现方式中，所述PCB板10的尺寸为长度140mm、宽度50mm和厚度2mm。需要说明的是PCB板优选正反两面走线设计，信号线由敷地铜膜包裹保护，从而保证信号的完整性，通过线宽定义、均匀走线、敷铜保护，最大限度保证信号的真实性、完整性和实时性。
需要说明的是，尽管以针对于13.56MHz的场强测量装置作为示例介绍了针对于13.56MHz的场强测量装置如上，但本领域技术人员能够理解，本申请应不限于此。事实上，用户完全可根据个人喜好和/或实际应用场景灵活，只要合理即可。以上已经描述了本申请的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。
Claims (7)
1.一种针对于13.56MHz的场强测量装置，其特征在于，包括PCB主板；
所述PCB主板上集成有能量采集线圈、整流电路、直流耦合电路、滤波电路和测量模块；
所述能量采集线圈，与电磁场方向垂直设置，用于采集并输送感应电流；
所述整流电路，与所述能量采集线圈电连接，用于接收所述感应电流，并将所述感应电流转换成单向脉冲性直流电；
所述直流耦合电路，与所述整流电路电连接，用于将所述整流电路转换得到的交直流混合信号形成直流偏置；
所述滤波电路，与所述直流耦合电路电连接，用于过滤掉经过直流偏置的交直流混合信号中的交流信号；
所述测量模块，与所述滤波电路电连接，用于测量过滤掉交流信号后的直流电压值。
2.根据权利要求1所述的针对于13.56MHz的场强测量装置，其特征在于，所述整流电路，包括：
电容组，电连接在所述能量采集线圈两端；
继电器，电连接在所述电容组两端；
第一二极管组，一端与所述继电器一端电连接，一端接地；
第二二极管组，一端与所述继电器另一端电连接，一端接地，且所述第二二极管组与所述第一二极管组相互电连接。
3.根据权利要求2所述的针对于13.56MHz的场强测量装置，其特征在于，所述电容组包括第一电容、第二电容和第三电容；
所述第一电容、所述第二电容和所述第三电容相互并联连接。
4.根据权利要求2所述的针对于13.56MHz的场强测量装置，其特征在于，所述直流耦合电路包括第四电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第三二极管组、第四二极管组、第五二极管组、第六二极管组、第一三极管、第二三极管、第三三极管和第四三极管；
所述第一三极管的集电极和所述第三二极管组中的其中一个二极管阳极均电连接在所述第一二极管组和所述第二二极管组之间，所述第一三极管的基极与所述第三二极管组的阴极电连接，所述第一三极管的发射极与所述第一电阻一端电连接，所述第一电阻另一端接地；
所述第二三极管的集电极与所述第四二极管组的阳极均电连接在所述第一二极管组和所述第二二极管组之间，所述二三极管的基极与所述第四二极管组的阴极电连接，所述第二三极管的发射极与所述第二电阻的一端连接，所述第二电阻另一端接地；
所述第三三极管的集电极和所述第五二极管组的其中一个二极管阳极均电连接在所述第一二极管组和所述第二二极管组之间，所述第五二极管组的阴极与所述第六二极管组的阳极电连接，所述第六二极管组的阴极与所述第三三极管的基极电连接，所述第三三极管的发射极与所述第三电阻的一端电连接，所述第三电阻的另一端接地；
所述第四三极管的集电极电连接在所述第一二极管组和所述第二二极管组之间，所述第四三极管的发射极电连接在所述第四电阻一端，所述第四电阻另一端接地；所述第四电容和所述第五电阻并联后，一端与所述第四三极管基极电连接，另一端与所述第四电阻另一端电连接。
5.根据权利要求4所述的针对于13.56MHz的场强测量装置，其特征在于，所述滤波电路包括第六电阻、第七电阻、第五电容、电感和第二继电器；
所述第六电阻一端与所述第七电阻一端电连接，且所述第五电容并联在所述第六电阻两端，所述第七电阻另一端分别与所述第一三极管的集电极、所述第一二极管组一端和所述第二二极管组一端电连接；
所述电感的其中两端分别与所述第五电容两端电连接，所述电感的另外两端分别与所述第二继电器的IN端和GND端电连接。
6.根据权利要求1所述的针对于13.56MHz的场强测量装置，其特征在于，所述能量采集线圈的圈数为4。
7.根据权利要求1所述的针对于13.56MHz的场强测量装置，其特征在于，所述PCB主板的尺寸为长度140mm、宽度50mm和厚度2mm。
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2023
- 2023-07-18 CN CN202321900140.5U patent/CN220455430U/zh active Active
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| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |