[发明专利]一种宽频带近场磁场探头的阻抗补偿结构及其构建方法

摘要

一种宽频带近场磁场探头的阻抗补偿结构及其构建方法，该结构是在信号过孔周围，放置接地过孔构成同轴过孔阵列，接地过孔与信号过孔的尺寸相同；每一个接地过孔到信号过孔的距离相等，位于以信号过孔为圆心的圆周上；每一接地过孔连接磁场探头的顶层屏蔽平面和底层屏蔽平面；每一个接地过孔可以从直流到高频一直保持导通，从而可以实现宽频带的磁场探头阻抗匹配；通过调整接地过孔与信号过孔的距离以及接地过孔的个数来实现信号过孔带来的阻抗变化，从而保证了磁场探头阻抗连续。该构建方法，首先进行CST微波工作室中构建磁场探头模型，并仿真设计；然后进行计算；最后对每次仿真结束后观察TDR仿真结果，直至阻抗的仿真结果达到目标阻抗值。

主权项

1.一种宽频带近场磁场探头的阻抗补偿结构，其特征在于：该阻抗补偿结构是在信号过孔周围，放置接地过孔构成同轴过孔阵列，接地过孔与信号过孔的尺寸相同；每一个接地过孔到信号过孔的距离相等，位于以信号过孔为圆心的圆周上；每一接地过孔连接磁场探头的顶层屏蔽平面和底层屏蔽平面；每一个接地过孔从直流到高频一直保持导通，实现宽频带的磁场探头阻抗匹配；通过调整接地过孔与信号过孔的距离以及接地过孔的个数来实现信号过孔带来的阻抗变化，从而保证了磁场探头阻抗连续；该磁场探头的结构至少包括微型同轴连接器以及磁场探头本体；所述的微型同轴连接器为SMA接头；所述的磁场探头本体的设计和制作是基于印刷电路板PCB工艺的四层电路板；所述的磁场探头本体包括顶层屏蔽平面、底层屏蔽平面、中间1层、中间2层的带状线、信号过孔、短路孔、信号过孔周围的同轴过孔阵列、CB‑CPW中心导体以及CB‑CPW中心导体两侧的栅栏式过孔阵列；所述的磁场探头本体，呈凸字型结构，突出的一端为顶端，另一端为底端；顶端用于磁场信号检测，底端用于手持和SMA接头的安装；所述的顶层平面在顶端开凸字型的缝隙，底端开长方形缝隙；凸字型缝隙防止顶层屏蔽平面对磁场信号的屏蔽，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顶端开有与顶层平面顶端相同尺寸的凸字型的缝隙，防止底层屏蔽平面对磁场信号的屏蔽，磁场探头底端不作任何开缝；凸字型缝隙的大小决定了探头的灵敏度和空间分辨率；所述的中间2层的带状线呈L型，一端通过所述的短路过孔与顶层屏蔽平面和底层屏蔽平面在凸字型缝隙处连接，所述的带状线与顶层凸字型缝隙和底层凸字型缝隙构成内部环，以接收外界的磁场信号；内部环被所述的顶层屏蔽平面和底层屏蔽平面包裹；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CB‑CPW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中心导体的长度5～8mm；所述的信号过孔直径为0.2mm～0.3mm，信号过孔到所述的磁场探头两侧边缘的水平距离相等。