CN113281684B - 一种宽带谐振磁场探针 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种宽带谐振磁场探针。一种宽带谐振磁场探针，包括中间层板以及分别贴合连接在中间层板相对两侧面上的第一外板和第二外板，中间层板的相对两侧面上分别设置第一环天线组件和第二环天线组件，第一环天线组件和第二环天线组件之间通过中间层板上设有的天线过孔连接。本发明通过巧妙的探针结构设计，利用分布式电容和电感设计出具有谐振特性的宽带探针。

Description

一种宽带谐振磁场探针
技术领域
本发明涉及电磁波技术领域，更具体地，涉及一种宽带谐振磁场探针。
背景技术
现有的磁场谐振探针须利用额外的谐振电路或者复杂的微纳光线实现谐振特性，以提高探针的灵敏度，但是这样的探针的设计结构较为复杂，制造成本较高，并且大多数谐振磁场探针一般为窄带探针，使用不够方便；如中国专利CN104535942A公开了一种金属衬底支撑的微纳光纤高灵敏的磁场探针及其方法，该磁场探针的偏振片置于探头前方，使探头输出的光信号通过偏振片后经遮蔽和透过作用提升偏振度；其通过采用微纳光纤提高了传感的灵敏度，提高了实验装置的可行性，但其磁场谐振探针须利用额外的谐振电路或者复杂的微纳光线实现谐振特性，设计结构较为复杂，制造成本较高。
发明内容
本发明为克服上述背景技术所述的现有的磁场谐振探针须利用额外的谐振电路或者复杂的微纳光线实现谐振特性，设计结构较为复杂，制造成本较高的问题，提供一种宽带谐振磁场探针。本发明通过巧妙的探针结构设计，利用分布式电容和电感设计出具有谐振特性的宽带探针。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种宽带谐振磁场探针，包括中间层板以及分别贴合连接在所述中间层板相对两侧面上的第一外板和第二外板，所述中间层板的相对两侧面上分别设置第一环天线组件和第二环天线组件，所述第一环天线组件和第二环天线组件之间通过所述中间层板上设有的天线过孔连接。
进一步的，所述第一环天线组件包括第一馈线和第一环天线，所述第一馈线一端的两侧分别与所述第一外板和第二外板连接、另一端与所述第一环天线的一端连接，所述第一环天线的另一端连接所述天线过孔的一端面，所述天线过孔的另一端面与所述第二环天线组件连接。
进一步的，所述第二环天线组件包括第二馈线和第二环天线，所述第二馈线一端的两侧分别与所述第一外板和第二外板连接、另一端与所述第二环天线的一端连接，所述第二环天线的另一端连接所述天线过孔的另一端面。
进一步的，所述第一环天线和第二环天线均为不闭合的方形环结构。
进一步的，所述中间层板、第一外板和第二外板上在相对位置处均设置有位于同一直线上的过孔排，所述第一外板在所述过孔排的相对两侧分别设有第一馈电点焊盘和第一过孔，所述第二外板上与所述第一馈电点焊盘的相对位置设有第二过孔，第二外板上与所述第一过孔相对位置设有第二馈电点焊盘，所述中间层板上与所述第一馈电点焊盘和第一过孔相对位置分别设有中间过孔，所述第一馈线远离所述第一环天线一端的两侧分别与第一馈电点焊盘和第二过孔电连接，所述第二馈线远离所述第二环天线一端的两侧分别与第二馈电点焊盘和第一过孔电连接。
进一步的，所述第一环天线与第二环天线关于所述过孔排所在直线对称。
进一步的，所述天线过孔位于所述过孔排所在直线上，所述第一馈线与所述第二馈线关于所述过孔排所在直线对称。
进一步的，所述第一馈线和第二馈线的阻抗均为50Ω。
优选的，所述中间层板的厚度为0.8mm～1.2mm。
优选的，所述中间层板的厚度为1mm。
与现有技术相比，有益效果是：
本发明利用双环天线和过孔之间的分布式电容和电感，实现谐振特性。在减少探针设计复杂度的情况下，仅通过巧妙的探针结构设计，利用分布式电容和电感设计出具有谐振特性的宽带探针，且本发明中的谐振磁场探针为宽带探针，设计结构更加简单，降低了制造成本，使用更加方便。
附图说明
图1是本发明的拆分示意图。
图2是发明中中间层板第一环天线组件所在侧面的结构示意图。
图3是发明中中间层板第二环天线组件所在侧面的结构示意图。
图4是本发明的仿真和测试|Sdd11|曲线图。
图5是本发明的仿真和测试|Sds13|曲线图。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。
如图1所示，为一种宽带谐振磁场探针，包括中间层板2以及分别贴合连接在中间层板2相对两侧面上的第一外板1和第二外板3，中间层板2的相对两侧面上分别设置第一环天线组件5和第二环天线组件6，第一环天线组件5和第二环天线组件6之间通过中间层板2上设有的天线过孔25连接。
本实施例中，中间层板2的厚度为1mm；第一外板1和第二外板3均为0.18mm；如图2所示，第一环天线组件5包括第一馈线21和第一环天线22，第一馈线21一端的两侧分别与第一外板1和第二外板3连接、另一端与第一环天线22的一端连接，第一环天线22的另一端连接天线过孔25的一端面，天线过孔25的另一端面与第二环天线组件6连接；如图3所示，第二环天线组件6与第一环天线22的结构相同，其包括第二馈线23和第二环天线24，第二馈线23一端的两侧分别与第一外板1和第二外板3连接、另一端与第二环天线24的一端连接，第二环天线24的另一端连接天线过孔25的另一端面。第一馈线21和第二馈线23的宽度需根据上、下两层板材的厚度，使之具有的阻抗均为50Ω。
第一环天线22和第二环天线24均为不闭合的方形环结构；第一环天线22和第二环天线24的方形环结构包括3道折弯；
中间层板2、第一外板1和第二外板3上在相对位置处均设置有位于同一直线上的过孔排4，第一外板1在过孔排4的相对两侧分别设有第一馈电点焊盘11和第一过孔12，第二外板3上与第一馈电点焊盘11的相对位置设有第二过孔32，第二外板3上与第一过孔12相对位置设有第二馈电点焊盘31，中间层板2上与第一馈电点焊盘11和第一过孔12相对位置分别设有中间过孔26，第一馈线21远离第一环天线22一端的两侧分别与第一馈电点焊盘11和第二过孔32电连接，第二馈线23远离第二环天线24一端的两侧分别与第二馈电点焊盘31和第一过孔12电连接；如图2所示，第一环天线22与第二环天线24关于过孔排4所在直线对称；天线过孔25位于过孔排4所在直线上，第一馈线21与第二馈线23关于过孔排4所在直线对称。
本实施中的PCB板包括3层结构，其中地平面位于顶层(即第一外板1)和底层(即第二外板3)，中间层板2放置馈线和两个环天线。天线过孔排4连接顶层外板和底层外板，满足整个馈电网络的共地要求；第一馈线21和第二馈线23分别为在中间层上的微带馈线结构；第一过孔12与第二馈线23、第二金属焊盘连接，第二过孔32与第一馈线21、第一金属焊盘连接，以实现对环天线的馈电。双环天线由两个馈点馈电，两个馈电点分别位在不同的层与射频信号相连；两个环天线通过天线过孔25连接，两个环天线具有一致的参数设置，第一环天线22和第二环天线24均为电小天线，环周长远小于谐振频率的电波长，环的周长决定了探针的谐振频率，馈电结构为差分馈电结构，馈电端口有两个。使用时还可以通过调整第一环天线22和第二环天线24的周长及过孔的大小，即可实现对谐振频率的调整，本实施例中的所有过孔(包括天线过孔25、中间过孔26、第一过孔12、第二过孔32)均为金属化过孔，方便电气连接。本实施例在仿真和测试实验时，得到结果如图4和图5所示，从图4可以得出该探针具有强烈的谐振特性，并且具有两个谐振点。从图5中可以得出：1、该探针在谐振处具有较强的磁场耦合能力；2、该探针具有较宽的探测频带。
本实施例利用双环天线和过孔之间的分布式电容和电感，实现谐振特性。在减少探针设计复杂度的情况下，仅通过巧妙的探针结构设计，利用分布式电容和电感设计出具有谐振特性的宽带探针，且本实施例中的谐振磁场探针为宽带探针，设计结构更加简单，降低了制造成本，使用更加方便。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种宽带谐振磁场探针，其特征在于，包括中间层板(2)以及分别贴合连接在所述中间层板(2)相对两侧面上的第一外板(1)和第二外板(3)，所述中间层板(2)的相对两侧面上分别设置第一环天线组件(5)和第二环天线组件(6)，所述第一环天线组件(5)和第二环天线组件(6)之间通过所述中间层板(2)上设有的天线过孔(25)连接；所述第一环天线组件(5)包括第一馈线(21)和第一环天线(22)，所述第一馈线(21)一端的两侧分别与所述第一外板(1)和第二外板(3)连接、另一端与所述第一环天线(22)的一端连接，所述第一环天线(22)的另一端连接所述天线过孔(25)的一端面，所述天线过孔(25)的另一端面与所述第二环天线组件(6)连接；所述第二环天线组件(6)包括第二馈线(23)和第二环天线(24)，所述第二馈线(23)一端的两侧分别与所述第一外板(1)和第二外板(3)连接、另一端与所述第二环天线(24)的一端连接，所述第二环天线(24)的另一端连接所述天线过孔(25)的另一端面；所述中间层板(2)、第一外板(1)和第二外板(3)上在相对位置处均设置有位于同一直线上的过孔排(4)，所述第一外板(1)在所述过孔排(4)的相对两侧分别设有第一馈电点焊盘(11)和第一过孔(12 )，所述第二外板(3)上与所述第一馈电点焊盘(11)的相对位置设有第二过孔(32)，第二外板(3)上与所述第一过孔(12 )相对位置设有第二馈电点焊盘(31)，所述中间层板(2)上与所述第一馈电点焊盘(11)和第一过孔(12 )相对位置分别设有中间过孔(26)，所述第一馈线(21)远离所述第一环天线(22)一端的两侧分别与第一馈电点焊盘(11)和第二过孔(32)电连接，所述第二馈线(23)远离所述第二环天线(24)一端的两侧分别与第二馈电点焊盘(31)和第一过孔(12 )电连接。
2.根据权利要求1所述的宽带谐振磁场探针，其特征在于，所述第一环天线(22)和第二环天线(24)均为不闭合的方形环结构。
3.根据权利要求1所述的宽带谐振磁场探针，其特征在于，所述第一环天线(22)与第二环天线(24)关于所述过孔排(4)所在直线对称。
4.根据权利要求1所述的宽带谐振磁场探针，其特征在于，所述天线过孔(25)位于所述过孔排(4)所在直线上，所述第一馈线(21)与所述第二馈线(23)关于所述过孔排(4)所在直线对称。
5.根据权利要求1所述的宽带谐振磁场探针，其特征在于，所述第一馈线(21)和第二馈线(23)的阻抗均为50Ω。
6.根据权利要求1所述的宽带谐振磁场探针，其特征在于，所述中间层板(2)的厚度为0.8mm～1.2mm。
7.根据权利要求1所述的宽带谐振磁场探针，其特征在于，所述中间层板(2)的厚度为1mm。
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