[发明专利]一种宽频带的微型近场电场测试探头

说明书

技术领域

本发明涉及一种宽频带的微型近场电场测试探头，属于电磁泄漏和电磁场领域。

背景技术

由于微波集成电路的微型化和高速化，电磁干扰已经越来越明显，这已经影响到了电路的正常工作。同时，电路原件之间狭小的物理分布空间，正产生正困扰电路设计人员的电磁兼容问题(EMC)。能够辨别噪声源和电磁干扰源成为重新设计和整改电路的一种有效方法。

探头作为一个关键部件，可以检测具有很宽电磁频谱的电磁干扰源，将探头放置距离设备很近的位置，移动探头来定位干扰源的测试，被称为近场扫描。近场扫描是定位电路元器件和印刷电路板走线干扰源的重要方法。在近场扫描中，使用经过校准和补偿的探头来获取精确的电场强度和磁场强度。磁场探头是感性地感应电流，电场探头是容性地感性电压，电场和磁场在近场扫描中都需要被检测。

电磁干扰的频谱很宽，目前市面上的近场扫描传感器无法完成宽频带的电磁干扰测试，使得对电磁干扰的宽频带测试成为了新的技术难题。在过去，大多数探头都采用同轴线绕制的方法制作，这种类型的探头很难实现微型化，在近场测试中会对原来分布的电磁场造成较大的扰动，因而会使测试结果不准确。为了满足电子行业的发展需求，针对近场扫描中的电场检测，本发明研制了一种宽频带的微型近场电场测试探头。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种宽频带的微型近场电场测试探头，目的是有效地完成宽频带近场电场测试，提高我国电子行业的发展。

为了完成上述目的，本发明的方案如下：

一种宽频带的微型近场电场测试磁探头，它至少包括微型同轴连接器(SMA接头)以及电场探头本体；所述的SMA接头型号为美国西南微波公司研制的超级SMA(Super SMA)连接器，具体型号为292-04A-6，所述的电场探头本体的设计和制作是基于印刷电路板(Printed Circuit Board，PCB)工艺的四层电路板；所述的电场探头本体包括顶层屏蔽平面、底层屏蔽平面、中间1层平面、带状线、信号过孔、信号过孔周围的同轴过孔阵列、金属背面支撑共面波导(Conductor-backed coplanar waveguide，CB-CPW)中心导体以及CB-CPW中心导体两侧的栅栏式过孔阵列；

所述的电场探头本体，呈凸字型结构，突出的一端为顶端，另一端为底端；顶端用于电场信号检测，底端用于手持和SMA接头的安装，凸字型结构可以在方便固定、安装SMA接头的前提下减小电场探头本体的尺寸，有利于实现电场探头的微型化，进而减小在测试时电场探头对原有电磁场的扰动；

所述的顶层屏蔽平面在底端开长方形缝隙，防止所述的CB-CPW中心导体在顶层布线时与顶层屏蔽平面连接；

所述的底层屏蔽平面底端开出一个圆形反焊盘，防止信号过孔与底层屏蔽平面连接；

所述的中间1层平面开一个半圆型的反焊盘，防止信号过孔与中间1层平面连接；

所述的CB-CPW中心导体位于顶层屏蔽平面开的长方形缝隙内，所述的顶层屏蔽平面作为CB-CPW的地平面，所述的中间1层平面作为CB-CPW的金属背面；所述的CB-CPW中心导体作为馈电线，一端与SMA接头连接，另一端通过信号过孔与带状线的另一端连接；所述的共面波导中心导体两侧对称分布的接地过孔连接顶层屏蔽平面和底层屏蔽平面，构成栅栏式过孔阵列，抑制磁场探头的谐振；

所述的带状线位于中间2层，被顶层屏蔽平面和底层屏蔽平面屏蔽，一端通过所述的信号过孔与CB-CPW中心导体连接，另一端一直延伸到比所述的电场探头本体顶端多出一部分，多出的部分称为尖端，用于接收外部电场信号；感应到的电流通过所述的带状线、信号过孔、CB-CPW中心导体、SMA接头传播，在顶层屏蔽平面和底层屏蔽平面返回；

所述的带状线和CB-CPW的特性阻抗均为50Ω；

所述的信号过孔周围的接地过孔连接顶层屏蔽平面和底层屏蔽平面，每一个接地过孔到信号过孔的距离相等为0.9～1.3mm，构成同轴过孔阵列，实现探头宽频带的阻抗匹配；

所述的CB-CPW导中心导体的长度5～8mm；所述的信号过孔直径为0.2mm～0.3mm，到所述的电场场探头本体两侧边缘的水平距离相等。

所述的接地过孔直径为0.2mm～0.3mm；

所述的信号过孔直径为0.2mm～0.3mm；

所述的尖端长度为4mm～6mm；

所述的宽频带是300kHz～20GHz。