TWI495882B - 印刷電路板輻射干擾的估測方法 - Google Patents

Description

印刷電路板輻射干擾的估測方法

本發明是關於一種印刷電路板輻射干擾的估測方法，特別是關於一種以BCI探針量測印刷電路板輻射干擾的估測方法。

現今消費性電子通訊產品皆朝向高速度、多功能及可攜式發展，因此，電子通訊產品內的積體電路和被動元件越來越集中，使得電子元件間的互相的輻射干擾越來越嚴重，尤其是工作頻率達到高頻(GHz)以上時，印刷電路板容易形成天線結構而產生嚴重的輻射干擾。

習知印刷電路板輻射干擾的估測方法是藉由天線元件陣列接收後透過資料處理器分析待測物之輻射干擾，但此方法為了維持較佳的輻射接收特性，待測物與天線元件陣列必須距離至少十分之一個掃描頻率波長以上，且為了避免接收到非待測物所產生的輻射干擾，此方法需於電波暗室(anechoic chamber)中進行，因此，不論是量測時間或是量測成本都相當高，此外，以此方法僅能量測待測物整體之輻射干擾，而無法量測待測物局部之輻射干擾，因此無法得知印刷電路板中各個電子元件間互相干擾的情形。

本發明之主要目的在於藉由向量網路分析儀及校正夾具量測BCI探針之轉移阻抗，再藉由BCI探針及向量網路分析儀量測待測物之量測-輸入轉移函數及輸入-輸出轉移函數，最後根據BCI探針之轉移阻抗、待測物之量測-輸入轉移函數及輸出-輸入轉移函數以估測待測物的輻射干擾，由於本發明不需於電波暗室(anechoic chamber)中亦可快速且準確的估測待測物的輻射干擾，大幅降低量測待測物之輻射干擾所需之時間及成本，且藉由BCI探針可量測待測物局部之輻射干擾，以得知印刷電路板中各個電子元件互相干擾的情形。

本發明之一種印刷電路板輻射干擾的估測方法包含「提供BCI探針及向量網路分析儀」、「進行一校正步驟」、「進行一量測步驟」及「進行一估測步驟」，於「提供BCI探針及向量網路分析儀」中，提供一BCI探針(Bulk current injectionprobe)及一向量網路分析儀，該BCI探針具有一感應部、一量測空間及一量測埠，該感應部圍繞該量測空間，該量測埠耦接於該感應部，該向量網路分析儀具有一訊號輸出埠、一探針量測埠及一訊號輸入埠，於「進行一校正步驟」中，提供一校正夾具，該校正夾具具有一腔室、一第一校正埠及一第二校正埠，將該BCI探針設置於該腔室，並將該向量網路分析儀之該訊號輸出埠耦接於該第一校正埠，該探針量測埠耦接於該BCI探針之該量測埠，該訊號輸入埠耦接於該第二校正埠，其中，該向量網路分析儀由該訊號輸出埠輸出一校正訊號至該第一校正埠，以使該BCI探針輸出一感應訊號至該向量網路分析儀之該探針量測部，以求得該BCI探針之一轉移阻抗，於「進行一量測步驟」中，提供一待測物，該待測 物具有至少一輸入埠及至少一輸出埠，該待測物設置於該量測空間，將該訊號輸出埠耦接於該待測物之該輸入埠，該探針量測埠耦接於該BCI探針之該量測埠，該訊號輸入埠耦接於該待測物之該輸出埠，其中，該向量網路分析儀由該訊號輸出埠輸出一測試訊號至該待測物之該輸入埠，使該BCI探針輸出一功率訊號至該向量網路分析儀之該探針量測部，且該輸出埠輸出一輸出訊號至該向量網路分析儀之該訊號輸入埠，以量測該功率訊號及該測試訊號之間的一量測-輸入轉移函數及該輸出訊號及該測試訊號之間的一輸出-輸入轉移函數，於「進行一估測步驟」中，根據該量測-輸入轉移函數、該輸出-輸入轉移函數及該轉移阻抗估測該待測物之輻射干擾，本發明藉由該向量網路分析儀及該校正夾具量測該BCI探針的轉移阻抗，再由該BCI探針及該向量網路分析儀量測該待測物的量測-輸入轉移函數及輸出-輸入轉移函數以求得該待測物的輻射干擾，由於本發明於非電波暗室(anechoic chamber)的環境中亦可測得準確度極高的輻射干擾，因此，本發明可大幅減少量測輻射干擾所需之時間及成本。

10‧‧‧印刷電路板輻射干擾的估測方法

11‧‧‧提供BCI探針及向量網路分析儀

12‧‧‧進行一校正步驟

13‧‧‧進行一量測步驟

14‧‧‧進行一估測步驟

100‧‧‧BCI探針

110‧‧‧感應部

111‧‧‧環形軛鐵

112‧‧‧感應線圈

120‧‧‧量測空間

130‧‧‧量測埠

140‧‧‧殼體

141‧‧‧開槽

200‧‧‧向量網路分析儀

210‧‧‧訊號輸出埠

220‧‧‧探針量測埠

230‧‧‧訊號輸入埠

300‧‧‧校正夾具

310‧‧‧腔室

320‧‧‧第一校正埠

330‧‧‧第二校正埠

340‧‧‧內導線

350‧‧‧絕緣層

360‧‧‧第一端

370‧‧‧第二端

380‧‧‧顯露部

400‧‧‧待測物

410‧‧‧輸入埠

420‧‧‧輸出埠

500A‧‧‧第一印刷電路板

510A‧‧‧單一微帶線

500B‧‧‧第二印刷電路板

510B‧‧‧網狀式帶通濾波器

A‧‧‧同軸電纜

第1圖：依據本發明之一實施例，一種印刷電路板輻射干擾的估測方法的流程方塊圖。

第2圖：依據本發明之一實施例，一BCI探針、一向量網路分析儀及一校正夾具之立體圖。

第3圖：依據本發明之一實施例，該BCI探針之立體圖。

第4圖：依據本發明之一實施例，該校正夾具之立體圖。

第5圖：依據本發明之一實際應用，該BCI探針、該向量網路分析儀及一第一印刷電路板的立體圖。

第6圖：依據本發明之一實際應用，該第一印刷電路板之輻射干擾及頻率的關係圖。

第7圖：依據本發明之一實際應用，該BCI探針、該向量網路分析儀及一第二印刷電路板的立體圖。

第8圖：依據本發明之一實際應用，該第二印刷電路板之輻射干擾及頻率的關係圖。

請參閱第1、2及3圖，為本發明之第一實施例，一種印刷電路板輻射干擾的估測方法10包含「提供BCI探針及向量網路分析儀11」「進行一校正步驟12」、「進行一量測步驟13」及「進行一估測步驟14」，其中於「提供BCI探針及向量網路分析儀11」之步驟中，提供一BCI探針100(Bulk current injection probe)及一向量網路分析儀200，請參閱第3圖，該BCI探針100具有一感應部110、一量測空間120、一量測埠130及一殼體140，該感應部110圍繞該量測空間120，該量測埠130耦接於該感應部110，該殼體140包覆該感應部110，在本實施例中，該感應部110具有一環形軛鐵111及一感應線圈112，該環形軛鐵111圍繞該量測空間120，該感應線圈112纏繞於該環形軛鐵111上，該量測埠130電性連接該感應線圈112，該殼體140具有一開槽141，該開槽141連通該量測空間120，且該開槽141顯露該感應部110之該 環形軛鐵111，請參閱第2圖，該向量網路分析儀200具有一訊號輸出埠210、一探針量測埠220及一訊號輸入埠230。

請參閱第1、2及4圖，於「進行一校正步驟12」中提供一校正夾具300，該校正夾具300具有一腔室310、一第一校正埠320、一第二校正埠330及一同軸電纜A，該同軸電纜A具有一內導線340、一絕緣層350、一第一端360、一第二端370及一顯露部380，該絕緣層350包覆該內導線340，該顯露部380位於該第一端360及該第二端370之間，且該顯露部380位於該腔室310中，該顯露部380顯露該內導線340，該校正夾具300之該第一校正埠320位於該第一端360，該校正夾具300之該第二校正埠330位於該第二端370，接著，請參閱第2及4圖，將該BCI探針100設置於該腔室310，該同軸電纜A之該顯露部380位於該量測空間120，並將該向量網路分析儀200之該訊號輸出埠210耦接於該第一校正埠320，該探針量測埠220耦接於該BCI探針100之該量測埠130，該訊號輸入埠230耦接於該第二校正埠330，其中將該訊號輸入埠230耦接於該第二校正埠330可用來補償該校正夾具300對共模電流造成的損耗以增加估測高頻(GHz)環境中輻射干擾的準確度，接著，由該向量網路分析儀200由該訊號輸出埠210輸出一校正訊號至該第一校正埠320，以使該BCI探針100輸出一感應訊號至該向量網路分析儀200之該探針量測部220，以求得該BCI探針100之一轉移阻抗，求得該BCI探針100之該轉移阻抗的計算式為 其中V _m 為該感應訊號之振幅(V)，I _i 為流經該校正夾具300之一電流大小(A)，V _i 為該校正訊號之大小(V)。

請參閱第1及5圖，於「進行一量測步驟13」中，提供一待測物400，該待測物400具有至少一輸入埠410及至少一輸出埠420，將該待測物400設置於該量測空間120，將該訊號輸出埠210耦接於該待測物400之該輸入埠410，該探針量測埠220耦接於該BCI探針100之該量測埠130，該訊號輸入埠230耦接於該待測物400之該輸出埠420，其中將該訊號輸入埠230耦接於該待測物400之該輸出埠420可用來補償該待測物400對共模電流造成的損耗以增加估測高頻(GHz)環境中輻射干擾的準確度，接著，由該向量網路分析儀200由該訊號輸出埠210輸出一測試訊號至該待測物400之該輸入埠410，使該BCI探針100輸出一功率訊號至該向量網路分析儀200之該探針量測部220，且該輸出埠420輸出一輸出訊號至該向量網路分析儀200之該訊號輸入埠230，以量測該功率訊號及該測試訊號之間的一量測-輸入轉移函數及該輸出訊號及該測試訊號之間的一輸出-輸入轉移函數。

請參閱第1及5圖，於「進行一估測步驟」中，根據該量測-輸入轉移函數、該輸出-輸入轉移函數及該轉移阻抗估測該待測物400之輻射干擾，估測該待測物400之輻射干擾的計算式為 其中E _far (ω )為該待測物之輻射干擾(dbμ V/m)，S _mi 為量測-輸入轉移函數(db)，S _oi 為輸出-輸入轉移函數(db)，Z _T (ω )該BCI探針之該轉移阻抗(dbΩ)，V _in 為測試訊號之大小(V)，L 為該待測物之長度(mm)，h 為該待測物之一基 板的厚度(mm)，β 為自由空間之相位常數，R 為量測點與該待測物之間的距離(m)，請參閱第5圖，較佳的，該待測物400具有一X軸方向及一Y軸方向，該X軸方向垂直該Y軸方向，於量測步驟中，當該BCI探針100之該感應部110平行該X軸方向時，該BCI探針可量測該待測物400之該X軸方向的輻射干擾，當該BCI探針100之該感應部110平行該Y軸方向時，該BCI探針可量測該待測物400之該Y軸方向的輻射干擾，而分別量測到該待測物400之該X軸方向的輻射干擾及Y軸方向的輻射干擾後，該待測物400之輻射干擾的總和可由以下計算式計算 其中E _{total ,far} 為該待測物400之輻射干擾的總和(dbμ V/m)，E _{x ,far} 為該待測物400之該X軸方向的輻射干擾(dbμ V/m)，E _{y ,far} 為該待測物400之該Y軸方向的輻射干擾(dbμ V/m)。

請參閱第5圖，為本發明之一實際應用，實際測試一第一印刷電路板500A之輻射干擾，該第一印刷電路板500A具有一單一微帶線510A，因此，該第一印刷電路板500A僅產生X軸方向之輻射干擾，在「進行一校正步驟12」求得該BCI探針100之一轉移阻抗後，於「進行一量測步驟13」中，需將該BCI探針100之該感應部110平行該第一印刷電路板500A之X軸方向，以量測該第一印刷電路板500A之量測-輸入轉移函數及輸出-輸入轉移函數，最後，再將量測-輸入轉移函數及輸出-輸入轉移函數代入上述之輻射干擾的計算式中計算出該第一印刷電路板500A之輻射干擾，請參閱第6圖，為本發明所量測之該第一印刷電路板500A之輻射干擾值與一於電波暗室(anechoic chamber)中量測之輻射干擾比較，而於電波暗室量測輻射干擾的 標準法規中，天線與待測物的距離為3m，因此，於上述之輻射干擾的計算式中R 則代入3m，經由計算後，可以發現以本發明之該印刷電路板輻射干擾之估測方法10所量測之輻射干擾與於電波暗室(anechoic chamber)中量測的數據相當接近，本發明可有效的減少量測輻射干擾所需之成本與時間，且可得到準確的數據。

請參閱第7圖，為本發明之另一實際應用，實際測試一第二印刷電路板500B之輻射干擾，該第二印刷電路板500B具有一網狀式帶通濾波器510B(Net-type bandpass filter)，由於該第二印刷電路板500B會產生X軸方向的輻射干擾及Y軸方向的輻射干擾，因此，在「進行一校正步驟12」中求得該BCI探針100之一轉移阻抗後，於「進行一量測步驟13」中，需分別量測該第二印刷電路板500B之X軸方向的量測-輸入轉移函數及輸出-輸入轉移函數，以及該第二印刷電路板500B之Y軸方向的量測-輸入轉移函數及輸出-輸入轉移函數，再分別代入上述之輻射干擾的計算式，以求得該第二印刷電路板500B於X軸方向的輻射干擾及Y軸方向的輻射干擾，再由上述輻射干擾總和的計算式計算該第二印刷電路板500B之輻射干擾的總和，請參閱第8圖，為本發明所量測之該第二印刷電路板500B之輻射干擾值與一於電波暗室(anechoic chamber)中量測之輻射干擾比較，可以發現以本發明之該印刷電路板輻射干擾之估測方法10所量測之輻射干擾與於電波暗室(anechoic chamber)中量測的數據相當接近。

本發明藉由該向量網路分析儀200及該校正夾具300量測該BCI探針100的轉移阻抗，再由該BCI探針100及該向量網路分析儀200量測該待測物400的量測-輸入轉移函數及輸出-輸入轉移函數以求得該待測物400的 輻射干擾，由於本發明於非電波暗室(anechoic chamber)的環境中亦可測得準確度極高的輻射干擾，因此，本發明可大幅減少量測輻射干擾所需之時間及成本。

本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準，任何熟知此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內所作之任何變化與修改，均屬於本發明之保護範圍。

100‧‧‧BCI探針

120‧‧‧量測空間

130‧‧‧量測埠

200‧‧‧向量網路分析儀

210‧‧‧訊號輸出端

220‧‧‧探針量測埠

230‧‧‧訊號輸入端

400‧‧‧待測物

410‧‧‧輸入埠

420‧‧‧輸出埠

500A‧‧‧第一印刷電路板

510A‧‧‧單一微帶線

Claims (8)

1. 一種印刷電路板輻射干擾的估測方法，其包含：提供一BCI探針(Bulk current injection probe)及一向量網路分析儀，該BCI探針具有一感應部、一量測空間及一量測埠，該感應部圍繞該量測空間，該量測埠耦接於該感應部，該向量網路分析儀具有一訊號輸出埠、一探針量測埠及一訊號輸入埠；進行一校正步驟，提供一校正夾具，該校正夾具具有一腔室、一第一校正埠及一第二校正埠，將該BCI探針設置於該腔室，並將該向量網路分析儀之該訊號輸出埠耦接於該第一校正埠，該探針量測埠耦接於該BCI探針之該量測埠，該訊號輸入埠耦接於該第二校正埠，其中，該向量網路分析儀由該訊號輸出埠輸出一校正訊號至該第一校正埠，以使該BCI探針輸出一感應訊號至該向量網路分析儀之該探針量測部，以求得該BCI探針之一轉移阻抗；進行一量測步驟，提供一待測物，該待測物具有至少一輸入埠及至少一輸出埠，該待測物設置於該量測空間，將該訊號輸出埠耦接於該待測物之該輸入埠，該探針量測埠耦接於該BCI探針之該量測埠，該訊號輸入埠耦接於該待測物之該輸出埠，其中，該向量網路分析儀由該訊號輸出埠輸出一測試訊號至該待測物之該輸入埠，使該BCI探針輸出一功率訊號至該向量網路分析儀之該探針量測部，且該輸出埠輸出一輸出訊號至該向量網路分析儀之該訊號輸入埠，以量測該功率訊號及該測試訊號之間的一量測-輸入轉移函數及該輸出訊號及該測試訊號之間的一輸出-輸入轉移函數；以及 進行一估測步驟，根據該量測-輸入轉移函數、該輸出-輸入轉移函數及該轉移阻抗估測該待測物之輻射干擾，其中估測該待測物之輻射干擾的計算式為 其中E _far (ω )為該待測物之輻射干擾(dbuV/m)，S _mi 為量測-輸入轉移函數(db)，S _oi 為輸出-輸入轉移函數(db)，Z _T (ω )該BCI探針之該轉移阻抗(dbΩ)，V _in 為測試訊號之大小(V)，L 為該待測物之長度(mm)，h 為該待測物之一基板的厚度(mm)，β 為自由空間之相位常數，R 為量測點與該待測物之間的距離(m)。
2. 如申請專利範圍第1項所述之印刷電路板輻射干擾的估測方法，其中求得該BCI探針之該轉移阻抗的計算式為 其中V _m 為該感應訊號之振幅(V)，I _i 為流經該校正夾具之一電流大小(A)，V _i 為該校正訊號之大小(V)。
3. 如申請專利範圍第1項所述之印刷電路板輻射干擾的估測方法，其中該待測物具有一X軸方向及一Y軸方向，該X軸方向垂直該Y軸方向，於該量測步驟中，當該BCI探針之該感應部平行該X軸方向時，該BCI探針可量測該待測物之該X軸方向的輻射干擾，當該BCI探針之該感應部平行該Y軸方向時，該BCI探針可量測該待測物之該Y軸方向的輻射干擾。
4. 如申請專利範圍第3項所述之印刷電路板輻射干擾的估測方法，其中該待測物之輻射干擾的總和可由以下計算式計算 其中E _{total ,far} 為該待測物之輻射干擾的總和(dbuV/m)，E _{x ,far} 為該待測物之該X軸方向的輻射干擾(dbuV/m)，E _{y ,far} 為該待測物之該Y軸方向的輻射干擾(dbuV/m)。
5. 如申請專利範圍第1項所述之印刷電路板輻射干擾的估測方法，其中該校正夾具具有一同軸電纜，該同軸電纜具有一內導線、一絕緣層、一第一端、一第二端及一顯露部，該絕緣層包覆該內導線，該顯露部位於該第一端及該第二端之間，且該顯露部顯露該內導線，該校正夾具之該第一校正埠位於該第一端，該校正夾具之該第二校正埠位於該第二端。
6. 如申請專利範圍第5項所述之印刷電路板輻射干擾的估測方法，其中於該校正步驟中，當該BCI探針設置於該腔室時，該同軸電纜之該顯露部位於該量測空間。
7. 如申請專利範圍第1項所述之印刷電路板輻射干擾的估測方法，其中該BCI探針之該感應部具有一環形軛鐵及一感應線圈，該環形軛鐵圍繞該量測空間，該感應線圈纏繞於該環形軛鐵上，該量測埠電性連接該感應線圈。
8. 如申請專利範圍第7項所述之印刷電路板輻射干擾的估測方法，其中該BCI探針另具有一殼體，該殼體包覆該感應部，該殼體具有一開槽，該開槽連通該量測空間，且該開槽顯露該感應部之該環形軛鐵。