本发明专利技术公开了一种电磁兼容预测试的近区磁场探头精确校准系统及方法，包括上位机、机械臂、矢量网格分析仪、微带线校准器，通过机械臂控制磁场探头精确定位，利用微带线校准器产生标准TEM电磁场，使用上位计算机软件通过仪器接口总线来控制矢量网络分析仪，进行操作实现控制机械臂运动，本发明专利技术能够对近区磁场探头进行精确定位、快速校准，同时能对探头性能进行客观评价。行客观评价。行客观评价。
【技术实现步骤摘要】
一种电磁兼容预测试的近区磁场探头精确校准系统及方法
[0001]本专利技术涉及一种电磁兼容预测试的近区磁场探头精确校准系统及方法，属于近场探头校准
技术介绍
[0002]近些年来，印刷线路板(PCB)或集成电路(IC)正在向高密度和集成化的趋势发展，由于空间小、工作频率高，导致了严重的电磁兼容问题。在这种背景下，电磁干扰(EMI)成为评价印刷线路板或集成电路性能的一个关键参数。近场检测及扫描是检测印刷线路板或集成电路电磁辐射发射的有效测试技术。
[0003]近场探头是一种常见的用于电磁兼容预测试及故障整改的电磁传感设备。用来测量近区磁场的称为磁场探头，一般前端为环状，用于接收穿过圆环的磁力线。在电磁兼容预测试及故障整改现场，工程师一般手工使用近场探头，无法准确定位及保证方向性，这会带来位置和探头方向误差，其对测量结果影响非常大。而且一般探头的性能参数无法客观评价，不同型号探头的测试结果无法相互比较，带来工程应用上的难题。
技术实现思路
[0004]专利技术目的：为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种电磁兼容预测试的近区磁场探头精确校准系统及方法，使用机械臂夹取近场探头，对探头位置进行精确定位，使用微带线校准电路产生标准电磁场，对参数进行自动化快速校准。
[0005]技术方案：为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0006]一种电磁兼容预测试的近区磁场探头精确校准系统，包括上位机、机械臂、矢量网格分析仪、微带线校准器，所述上位机分别与机械臂、矢量网格分析仪通信连接，所述微带线校准器与矢量网格分析仪通信连接，所述机械臂在上位机的控制下将待校准的近场探头放在微带线校准器上。
[0007]优选的：所述机械臂为四自由度机械臂。
[0008]优选的：所述机械臂包括旋转底座、主臂、副臂和手臂末端，所述主臂与旋转底座通过轴承转动连接，且所述主臂转动平面与旋转底座底面所在平面垂直。所述副臂与主臂通过轴承转动连接，手臂末端与副臂通过轴承转动连接，且所述主臂转动平面、副臂转动平面、手臂末端转动平面相互平行。
[0009]优选的：所述手臂末端设置有探头抓手。
[0010]一种基电磁兼容预测试的近区磁场探头精确校准方法，包括以下步骤：
[0011]步骤1，通过机械臂夹持将待校准的近场探头。
[0012]步骤2，启动上位机、矢量网格分析仪、微带线校准器。向上位机输入检测信息。
[0013]步骤3，上位机根据检测信息将待校准的近场探头定位到微带线校准器上方预定位置。
[0014]步骤4，微带线校准器在矢量网格分析仪控制下建立激励磁场，同时获取待校准的
近场探头在激励磁场中的磁通量。
[0015]步骤5，矢量网格分析仪获取微带线校准器得到的磁通量进而得到探头的回波损耗S11和插入损耗S12。
[0016]步骤6，根据步骤4得到的待校准的近场探头在激励磁场中的磁通量、步骤5得到的插入损耗S12得到探头校准因子，根据探头校准因子对待校准的近场探头进行评估。
[0017]优选的：探头校准因子如下：
[0018][0019]其中，CF表示探头校准因子，h为微带线衬底厚度，d为微带线金属表面到环孔中心的距离，S
12
表示插入损耗，θ表示磁场探头与微带线之间的角度，C为传递常数。
[0020]优选的：步骤3中预定位置为待校准的近场探头底部距离微带线1mm处。
[0021]优选的：微带线校准器开机前，使用50Ω标准匹配电阻连接微带线校准器中的微带线。
[0022]本专利技术相比现有技术，具有以下有益效果：
[0023]本专利技术使用机械臂夹取近场探头，对探头位置进行精确定位，使用微带线校准电路产生标准电磁场，对参数进行自动化快速校准。本方法能够对近区磁场探头进行精确定位、快速校准，获取若干有用的探头校准参数，对探头性能进行客观评价。
附图说明
[0024]图1为本专利技术的系统架构图。
[0025]图2为本专利技术的流程图。
[0026]图3为仿真的探头的频率响应性能示意图。
[0027]图4为仿真的探头的探头校准因子示意图。
具体实施方式
[0028]下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本专利技术，应理解这些实例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围，在阅读了本专利技术之后，本领域技术人员对本专利技术的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
[0029]一种电磁兼容预测试的近区磁场探头精确校准系统，如图1所示，包括上位机1、机械臂2、矢量网格分析仪3、微带线校准器4，所述上位机1分别与机械臂2、矢量网格分析仪3通信连接，所述微带线校准器4与矢量网格分析仪3通信连接，所述机械臂2在上位机的控制下将待校准的近场探头5放在微带线校准器4上。
[0030]所述机械臂2为四自由度机械臂。所述机械臂2包括旋转底座21、主臂22、副臂23和手臂末端24，所述主臂22与旋转底座21通过轴承转动连接，且所述主臂22转动平面与旋转底座21底面所在平面垂直。所述副臂23与主臂22通过轴承转动连接，手臂末端24与副臂23通过轴承转动连接，且所述主臂22转动平面、副臂23转动平面、手臂末端24转动平面相互平行。所述手臂末端24设置有探头抓手。
[0031]一种基电磁兼容预测试的近区磁场探头精确校准方法，如图2所示，包括以下步骤：
[0032]步骤1，在标准的测量环境下，手动操作机械臂2的手臂末端24安装待校准的近场探头5并固定(或者采用探头抓手抓紧待校准的近场探头5)，将50Ω标准匹配电阻6连接微带线校准器4中的微带线。将机械臂2与上位机1通过USB总线进行连接，使用电源适配器将机械臂连接到电源，按下电源开关，此时机械臂会进入到工作状态。将矢量网络分析仪3的端口1连接待校准的近场探头5，端口2连接微带线校准器4，将矢量网络分析仪3通过GPIB总线与上位机1连接。
[0033]步骤2，启动上位机1、矢量网格分析仪3、微带线校准器4。向上位机1输入检测信息。
[0034]步骤3，上位机1根据检测信息将待校准的近场探头5定位到微带线校准器4上方预定位置。步骤3中预定位置为待校准的近场探头5底部距离微带线1mm处。
[0035]步骤4，微带线校准器4在矢量网格分析仪3控制下建立激励磁场，同时获取待校准的近场探头5在激励磁场中的磁通量。
[0036]步骤5，矢量网格分析仪3获取微带线校准器4得到的磁通量进而得到探头的回波损耗S11和插入损耗S12。
[0037]步骤6，上位机1根据步骤4得到的待校准的近场探头5在激励磁场中的磁通量、步骤5得到的插入损耗S12得到探头校准因子，根据探头校准因子对待校准的近场探头5进行评估，所述探头校准因子在带宽内小于30dB，认为近区磁场探头性能良好。
[0038]探头校准因子如下：
[0039][0040]其中，CF表示探头校准因子，h为微带线衬底厚度，d本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种电磁兼容预测试的近区磁场探头精确校准系统，其特征在于：包括上位机(1)、机械臂(2)、矢量网格分析仪(3)、微带线校准器(4)，所述上位机(1)分别与机械臂(2)、矢量网格分析仪(3)通信连接，所述微带线校准器(4)与矢量网格分析仪(3)通信连接，所述机械臂(2)在上位机的控制下将待校准的近场探头(5)放在微带线校准器(4)上。2.根据权利要求1所述电磁兼容预测试的近区磁场探头精确校准系统，其特征在于：所述机械臂(2)为四自由度机械臂。3.根据权利要求1所述电磁兼容预测试的近区磁场探头精确校准系统，其特征在于：所述机械臂(2)包括旋转底座(21)、主臂(22)、副臂(23)和手臂末端(24)，所述主臂(22)与旋转底座(21)通过轴承转动连接，且所述主臂(22)转动平面与旋转底座(21)底面所在平面垂直；所述副臂(23)与主臂(22)通过轴承转动连接，手臂末端(24)与副臂(23)通过轴承转动连接，且所述主臂(22)转动平面、副臂(23)转动平面、手臂末端(24)转动平面相互平行。4.根据权利要求3所述电磁兼容预测试的近区磁场探头精确校准系统，其特征在于：所述手臂末端(24)设置有探头抓手。5.一种基于权利要求1所述电磁兼容预测试的近区磁场探头精确校准系统的校准方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，通过机械臂(2)夹持将待校准的近场探头(5)；步骤2，启动上位机(1)、矢量网格分析...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵波，黄轩，封志明，季青，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：
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