[发明专利]一种采用混合偏置滤波网络的有源磁场探头

说明书

本发明公开一种采用混合偏置滤波网络的有源磁场探头，为四层印制电路板结构，该四层为：顶层、中间一层、中间二层及底层，中间一层为地层，中间二层为电源层，顶层与底层为屏蔽地层；探头分为耦合部分、传输放大部分和连接部分，顶层为连续设置在耦合部分、传输放大部分和连接部分；底层，设置在耦合部分，并延伸至传输放大部分一小段；有源磁场探头进一步包括有：信号传输线、混合偏置滤波网络、放大电路；本发明能够有效地增大探头与受测线路之间的耦合强度，解决了国内现有磁场探头在吉赫兹以下频段进行测试时灵敏度差的缺点。本发明同时具备带宽高和高灵敏度，有效改善了有源磁场探头设计领域存在带宽低或者灵敏度差的情况。

【技术领域】

本发明一种采用混合偏置滤波网络的有源磁场探头，属于电磁场近场测试领域，特别涉及到一种高性能混合偏置滤波网络的应用以及将有源放大电路与传统闭合金属环结构进行一体化设计的有源磁场探头，即通过本有源磁场探头进行近场测试可以获得受测设备的高灵敏度近场磁场分布参数。

【背景技术】

小型化近场测试技术越来越被广泛关注，其中对微弱信号探测的技术研究也在不断的发展。电子科学技术的高速发展对各种电子电气设备带来了更高性能的改善，同时也带来了潜在的电磁兼容性问题。高新科技的广泛应用，可能会对电子系统形成不可避免的传导干扰和辐射干扰，导致系统性能发生降级甚至严重电磁事故的发生。在工程电磁兼容测试过程中，磁场信号尤其是低频磁场信号往往能够反映受测试设备大电流的分布情况，实现对噪声源的准确定位以便后续的排故和整改。传统的无源磁场探头的传输系数较低，不适合微弱信号的探测。因此一种采用放大电路的有源磁场探头的研究迫在眉睫，通过将有源放大器集成在传统磁场探头上进行一体化设计，实现了小型化，高增益，无反射连接和易于使用维护等优点。

近场探头按照探测的场强形式可分为磁场探头、电场探头这两大类，按照工作带宽可分为谐振探头和宽带探头，按照测试形式又可分为接触式探头和非接触式探头。其中属宽带非接触式电磁场探头的应用较为广泛，目前在国内，北京航空航天大学的EMC团队已经可以将宽带非接触式电场探头设计到50吉赫兹，宽带非接触式磁场探头可达20吉赫兹。而将放大电路与探头结构进行一体化设计在国内尚属起步阶段，台湾清华大学设计了一种接触式的有源磁场探头，其带宽可达吉赫兹，在有效探测带宽内传输增益为-18dB，而接触式有源磁场探头的设计尚无先例。

有源磁场探头能够有效改善低频探测的灵敏度，其有效程度基本上取决于放大电路的性能。对于有源器的设计难点主要集中在偏置滤波网络的设计上。传统滤波结构由于只采用一个电感，为了使得低频有较好的滤波效果往往采用较大的电感(数百uH甚至mH)。但是较大的电感同时导致了较小的自谐振频率，实际可用带宽被大打折扣。而采用混合偏置滤波网络则能够兼顾高频和低频滤波性能。因此一种频带宽带可达吉赫兹的采用混合偏置滤波网络的有源磁场探头设计可以有效解决当下电磁环境监测的需要。

【发明内容】

为了克服现有无源磁场探头的不足，并解决现有有源探头带宽窄、灵敏度低等难题，本发明的目的在于提供一种采用混合偏置滤波网络的有源磁场探头，其带宽可达吉赫兹，同时将有源放大电路与磁场探头的金属环结构进行一体化设计能有效解决在电磁环境监测过程中对弱小信号的空间场强分布的测试难题。

本发明采用以下技术方案实现：

一种采用混合偏置滤波网络的有源磁场探头是一个四层印制电路板结构，所述的四层可以分为：顶层、中间一层、中间二层及底层，其中中间一层为地层，中间二层为电源层，顶层与底层为屏蔽地层；该探头分为耦合部分、传输放大部分和连接部分，所述的顶层为连续设置在耦合部分、传输放大部分和连接部分；所述的底层，设置在耦合部分，并延伸至传输放大部分一小段。所述的有源磁场探头进一步包括有：信号传输线、混合偏置滤波网络、放大电路。