一种有源磁场探头制造技术

本发明专利技术公开一种有源磁场探头，涉及电磁兼容和电磁场近场测试技术领域。探测部在感应到待测件的磁场变化以后感应产生电磁信号，水平转接结构实现电磁信号从带状线到人工表面等离激元的平滑过渡以及两者之间的阻抗匹配，有源放大电路放大电磁信号，极大提高了有源磁场探头的灵敏度。探头的灵敏度。探头的灵敏度。

【技术实现步骤摘要】
一种有源磁场探头


[0001]本专利技术涉及电磁兼容和电磁场近场测试
，特别是涉及一种有源磁场探头。

技术介绍

[0002]随着电子技术的发展，工作频率快速增加，版图复杂度急剧提高，芯片体积不断减小，电子设备的电磁兼容性设计面临新的挑战。利用近场探头并结合逐点近场扫描可以帮助我们精确测量电路板、芯片、天线等器件辐射出来的电磁场强度，解决电磁干扰问题。
[0003]近场磁场探头可以用来测量电路板等器件辐射出来的磁场强度，其主要性能包括带宽，灵敏度和空间分辨率。带宽是指磁场探头可以正常工作的频带范围，灵敏度是指磁场探头耦合磁场能量的能力，而空间分辨率是指磁场探头识别电磁干扰源位置的能力。
[0004]根据内部元件划分，磁场探头可分为两种类型，即无源探头和有源探头。专利文献(CN105717466A)中公开了一种无源磁场探头结构，但是，对于无源磁场探头来说，要想获得高的空间分辨率性能，就得减小探头的尺寸，但是减小尺寸又会恶化探头的灵敏度性能。有源磁场探头结构的提出能有效地解决上述问题。期刊文献(IEEE Microwave andWireless Components Letters:Design of Miniature Active Magnetic Probe for Near
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Field Weak Signal Measurement in ICs)提出了一种有源磁场探头，此探头由四层金属层组成，从上往下依次为第一信号层、第一地平面、第二信号层、第二地平面，从第二信号层通过垂直转接结构，即通孔结构，将感应信号传输到第一信号层。随着频率的升高，通孔结构的寄生电容产生的谐振现象越来越明显，恶化探头的高频响应。期刊文献(International Journal of RF and Microwave Computer
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Aided Engineering:A miniature shielded
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loop active H
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field probe designwithhigh spatial resolution fornear
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field measurement)提出了一种类似的由四层金属层组成的有源磁场探头，同样存在垂直转接结构的寄生电容产生的谐振现象恶化探头高频响应的问题，限制了有源磁场探头的工作带宽。
[0005]目前已有的无源磁场探头存在空间分辨率和灵敏度两项指标相矛盾的问题，已有的有源磁场探头存在垂直转接结构限制探头工作带宽的问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种有源磁场探头，可提高磁场探头的灵敏度与扩宽磁场探头的工作带宽。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0008]一种有源磁场探头，所述有源磁场探头包括：探测部、水平转接结构和有源放大电路；
[0009]探测部、水平转接结构和有源放大电路依次级联；
[0010]所述探测部用于在待测件的时变磁场中感应产生横电磁波模式的横电磁波模式
电磁信号；
[0011]所述水平转接结构用于连接探测部的带状线与有源放大电路的人工表面等离激元，将电磁信号从横电磁波模式转变为人工表面等离激元模式；
[0012]所述有源放大电路用于放大人工表面等离激元模式的电磁信号后输出。
[0013]可选的，所述探测部为带状线结构。
[0014]可选的，所述探测部包括：第一上层外导体、内导体、第一下层外导体、第一传输导体和短接通孔；
[0015]第一上层外导体、内导体和第一下层外导体依次间隔设置；
[0016]第一上层外导体与第一下层外导体的形状相同；第一上层外导体和第一下层外导体上分别开设一凹槽，呈开口环形状；第一上层外导体的凹槽与第一下层外导体的凹槽对应设置；
[0017]短接通孔位于第一上层外导体与第一下层外导体之间，短接通孔的一端与第一上层外导体连接，短接通孔的另一端与第一下层外导体连接；
[0018]内导体为开口金属环，所述开口金属环、第一上层外导体的凹槽和第一下层外导体的凹槽均对应设置，且所述开口金属环的开口方向与第一上层外导体的凹槽的开口方向、第一下层外导体的凹槽的开口方向均不同；
[0019]短接通孔与所述开口金属环的一末端连接；
[0020]第一传输导体的一端与所述开口金属环的另一末端连接，第一传输导体的另一端与水平转接结构连接；
[0021]所述内导体在待测件的时变磁场中感应产生横电磁波模式的电磁信号，并通过第一传输导体传输至水平转接结构。
[0022]可选的，所述探测部还包括：第一介质基板、第二介质基板和多个屏蔽通孔；
[0023]第一上层外导体与内导体通过第一介质基板连接，内导体与第一下层外导体通过第二介质基板连接；
[0024]每个屏蔽通孔贯穿第一介质基板和第二介质基板；多个屏蔽通孔的一端均与第一上层外导体连接，多个屏蔽通孔的另一端均与第一下层外导体连接；多个屏蔽通孔呈两列分布在第一传输导体的两侧，且不与第一传输导体接触；多个屏蔽通孔用于屏蔽噪声。
[0025]可选的，所述水平转接结构包括：第二上层外导体、第二下层外导体、第二传输导体、第三介质基板和第四介质基板；
[0026]第二上层外导体、第二传输导体和第二下层外导体依次间隔设置；
[0027]第二传输导体的一端与第一传输导体的另一端连接，第二传输导体的另一端与有源放大电路连接；第二上层外导体与第一上层外导体连接，第二下层外导体与第一下层外导体连接；
[0028]第二传输导体从一端到另一端呈非线性渐宽；第二上层外导体上开设有锥形槽，所述锥形槽沿着第二传输导体渐宽的方向非线性渐宽；
[0029]所述第二传输导体用于保证带状线和人工表面等离激元之间的阻抗匹配，同时利用所述锥形槽将电磁信号从横电磁波模式转变为人工表面等离激元模式，并将人工表面等离激元模式的电磁信号传输至有源放大电路；
[0030]第二上层外导体与第二传输导体通过第三介质基板连接，第二传输导体与第二下
层外导体通过第四介质基板连接；第三介质基板与第一介质基板连接，第四介质基板与第二介质基板连接。
[0031]可选的，所述有源放大电路包括：直流供电端、低噪声放大器、输入导体和输出导体；
[0032]直流供电端分别与外置的直流电压源设备和低噪声放大器的供电端口连接，所述直流供电端用于为低噪声放大器提供直流偏置电压；
[0033]输入导体的一端与第二传输导体的另一端连接，输入导体的另一端与低噪声放大器的信号输入端连接；所述输入导体用于将人工表面等离激元模式的电磁信号输入至低噪声放大器；
[0034]低噪声放大器的信号输出端与输出导体的一端连接，所述低噪声放大器用于对人工表面等离激元模式的电磁信号进行放大，并将放大后的电磁信号经输出导体输出至外置的接收机设备。可选的，所述有源放大电路本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种有源磁场探头，其特征在于，所述有源磁场探头包括：探测部、水平转接结构和有源放大电路；探测部、水平转接结构和有源放大电路依次级联；所述探测部用于在待测件的时变磁场中感应产生横电磁波模式的电磁信号；所述水平转接结构用于连接探测部的带状线与有源放大电路的人工表面等离激元，将电磁信号从横电磁波模式转变为人工表面等离激元模式；所述有源放大电路用于放大人工表面等离激元模式的电磁信号后输出。2.根据权利要求1所述的有源磁场探头，其特征在于，所述探测部为带状线结构。3.根据权利要求1所述的有源磁场探头，其特征在于，所述探测部包括：第一上层外导体、内导体、第一下层外导体、第一传输导体和短接通孔；第一上层外导体、内导体和第一下层外导体依次间隔设置；第一上层外导体与第一下层外导体的形状相同；第一上层外导体和第一下层外导体上分别开设一凹槽，呈开口环形状；第一上层外导体的凹槽与第一下层外导体的凹槽对应设置；短接通孔位于第一上层外导体与第一下层外导体之间，短接通孔的一端与第一上层外导体连接，短接通孔的另一端与第一下层外导体连接；内导体为开口金属环，所述开口金属环、第一上层外导体的凹槽和第一下层外导体的凹槽均对应设置，且所述开口金属环的开口方向与第一上层外导体的凹槽的开口方向、第一下层外导体的凹槽的开口方向均不同；短接通孔与所述开口金属环的一末端连接；第一传输导体的一端与所述开口金属环的另一末端连接，第一传输导体的另一端与水平转接结构连接；所述内导体在待测件的时变磁场中感应产生横电磁波模式的电磁信号，并通过第一传输导体传输至水平转接结构。4.根据权利要求3所述的有源磁场探头，其特征在于，所述探测部还包括：第一介质基板、第二介质基板和多个屏蔽通孔；第一上层外导体与内导体通过第一介质基板连接，内导体与第一下层外导体通过第二介质基板连接；每个屏蔽通孔贯穿第一介质基板和第二介质基板；多个屏蔽通孔的一端均与第一上层外导体连接，多个屏蔽通孔的另一端均与第一下层外导体连接；多个屏蔽通孔呈两列分布在第一传输导体的两侧，且不与第一传输导体接触；多个屏蔽通孔用于屏蔽噪声。5.根据权利要求4所述的有源磁场探头，其特征在于，所述水平转接结构包括：第二上层外导体、第二下层外导体、第二传输导体、第三介质基板和第四介质基板；第二上层外导体、第二传输导体和第二下层外导体依次间隔设置；第二传输导体的一端与第一传输导体的另一端连接，第二传输导体的另一端与有源放大电路连接；第二上层外导体与第一上层外导体连接，第二下层外导体与第一下层外导体连接；第二传输导体从一端到另一端呈非线性渐宽；第二上层外导体上开设有锥形槽，所述锥形槽沿着第二传输导体渐宽的方向非线性渐宽；
所述第二传输导体用于保证带状线和人工表面等...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晓春，何鑫，刘宇勖，毛军发，
申请(专利权)人：上海交大平湖智能光电研究院，
类型：发明
国别省市：