一种用于测试共模噪声的探头及噪声测试装置的制作方法

本实用新型主要涉及电磁兼容领域，尤其涉及一种用于测试共模噪声的探头及噪声测试装置。

背景技术：

在电磁兼容（Electromagnetic Compatibility，EMC）领域，传导噪声可分为差模噪声和共模噪声。

共模噪声的传导路径往往非常复杂，导致测试共模噪声的传导路径相当困难。然而，测试共模噪声的传导路径又是必要的，因为确定共模噪声的路径是对其进行滤波、旁路和消除的前提。

现有技术尝试采用探头来测试噪声传导路径，然而探头只能用来测试路径相对简单的差模噪声，无法测试路径相对复杂的共模噪声。采用探头测试差模噪声传导路径时，将示波器连接至测试探头，将差模噪声传递至示波器中进行显示。然而示波器的底噪通常为1mV左右，差模噪声的幅值为0.01mV左右，底噪对差模噪声的干扰较大，导致差模噪声的路径测试也不准确。此外，差模噪声与共模噪声无法分离，噪声中共模噪声分量对差模噪声分量的路径测试也会产生影响。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是提供一种用于测试共模噪声的探头及噪声测试装置，以实现对共模干扰路径的测试，同时提高测试的准度和精度。

为解决上述技术问题，本实用新型的一方面提供一种用于测试共模噪声路径的探头，该探头包括：探针，适于连接至测试对象；印刷电路板，一端连接至所述探针，另一端通过同轴线缆连接至噪声检测仪，所述同轴线缆外设有屏蔽层，所述屏蔽层连接至所述噪声检测仪的接地线；电容，设于所述印刷电路板上，所述探针接收的共模噪声经所述电容后传递至所述噪声检测仪中；金属屏蔽套管，套设在所述印刷电路板外，且所述金属屏蔽套管连接至所述屏蔽层。

在本实用新型的一实施例中，所述电容焊接在所述印刷电路板上，且所述电容的一端通过铜箔布线电连接至所述探针，所述电容的另一端通过铜箔布线电连接至所述同轴电缆。

在本实用新型的一实施例中，所述电容的电容值为1-10PF。

在本实用新型的一实施例中，所述印刷电路板可拆卸地连接至所述探针。

在本实用新型的一实施例中，所述可拆卸连接为螺纹连接、销连接或键连接。

在本实用新型的一实施例中，所述电容为可变电容。

本实用新型的另一方面提供一种噪声测试装置，其包括如上任一项所述的探头，所述测试装置还包括连接至所述探头的噪声检测仪。

在本实用新型的一实施例中，所述噪声检测仪为具有频谱分析仪或电磁干扰接收机。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：本实用新型提供一种用于测试共模噪声的探头及噪声测试装置，金属屏蔽套管套设在印刷电路板外，且连接至噪声检测仪的接地线，可以屏蔽外部噪声对共模噪声的干扰，实现对共模噪声路径的检测。

附图说明

为让本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作详细说明，其中：

图1是根据本实用新型的一实施例的测试系统的示意图。

图2是根据本实用新型的一实施例的探头剖面示意图。

图3是根据本实用新型的另一实施例的探头剖面示意图。

图4A是根据本实用新型的一实施例的对测试点A进行测试的示意图。

图4B是根据本实用新型的一实施例的对测试点A测试得到的共模噪声强度测试结果的示意图。

图5A是根据本实用新型的一实施例的对测试点B进行测试的示意图。

图5B是根据本实用新型的一实施例的对测试点B测试得到的共模噪声强度测试结果的示意图。

附图标记说明

100 探头

101 探针

102 印刷电路板

103 电容

104 金属屏蔽套管

105 同轴线缆

106 屏蔽层

107 铜箔布线

108 连接线

200 噪声检测仪

300 测试对象

400 探头

401 探针

402 印刷电路板

403 电容

404 金属屏蔽套管

405 同轴线缆

406 屏蔽层

407 铜箔布线

408 连接线

具体实施方式

为让本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作详细说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型还可以采用其它不同于在此描述的其它方式来实施，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。

在详述本实用新型实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本实用新型保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

应当理解，当一个部件被称为“在另一个部件上”、“连接到另一个部件”、“耦合于另一个部件”或“接触另一个部件”时，它可以直接在该另一个部件之上、连接于或耦合于、或接触该另一个部件，或者可以存在插入部件。相比之下，当一个部件被称为“直接在另一个部件上”、“直接连接于”、“直接耦合于”或“直接接触”另一个部件时，不存在插入部件。同样的，当第一个部件被称为“电接触”或“电耦合于”第二个部件，在该第一部件和该第二部件之间存在允许电流流动的电路径。该电路径可以包括电容器、耦合的电感器和/或允许电流流动的其它部件，甚至在导电部件之间没有直接接触。

本实用新型提供了用于测试共模噪声的探头及噪声测试装置，以实现对共模干扰路径的测试，同时提高测试的准度和精度。

图1是根据本实用新型的一实施例的测试系统的示意图。如图1所示，测试系统包括探头100、噪声检测仪200和测试对象300。探头100的结构将在下文详述。噪声检测仪200连接至探头100，用于分析和检测探头100传递过来的共模噪声信号。噪声检测仪200可以是频谱分析仪、电磁干扰（EMI）接收机或者其它可以测量电磁噪声信号的设备。优选地，噪声检测仪200可以是频谱分析仪。测试对象300通常是印刷电路板（Printed circuit board，PCB）。探头100可以接收测试对象300中的共模噪声，并将接收的共模噪声转发给噪声检测仪200，噪声检测仪200可以对接收到的共模噪声进行分析和检测。

图2是根据本实用新型的一实施例的探头100剖面示意图。下面参考图2对探头100进行说明。如图2所示，探头100可以包括探针101、印刷电路板102、电容103和金属屏蔽套管104。

探针101适于连接至测试对象300。在一实施例中，测试对象300可以是印刷电路板。印刷电路板中可以包括各类电子元器件（electronic component）或者集成电路（integrated circuit，IC），电子元器件与集成电路组成电子电路。该电子电路中存在电磁噪声，电磁噪声通常包括共模噪声和差模噪声。探针101可以连接至印刷电路板，例如与印刷电路板接触，可以将电磁噪声传递至探针101上，实现对电磁噪声的采集。探针101的头部可以为针尖状，针尖状头部的探针101可以用于采集小型印刷电路板中的电磁噪声。其它实施例中，探针101的头部也可以是钝状。探针101的材料可以选用任何导电金属材料，例如银或铜等。探针101的截面可以是圆形，也可以是方形。探针101可以是实心探针，也可以是空心探针。

印刷电路板102一端连接至探针101，另一端通过同轴线缆105连接至噪声检测仪。同轴线缆105外设有屏蔽层106，屏蔽层106连接至噪声检测仪的接地线。由于同轴线缆105外设置有屏蔽层106，通过该屏蔽层106可以屏蔽外部电磁噪声的干扰，提高共模噪声检测的准确性。

在一些实施例中，印刷电路板102可以可拆卸地连接至探针101，例如，印刷电路板102可以采用螺纹连接、销连接或键连接连接至探针101。此外，同轴电缆105可以可拆卸地连接至探头100。例如，同轴电缆105可以采用螺纹连接、销连接或键连接连接至探头100。

电容103设于印刷电路板102上，用于采集共模噪声，探针101接收的共模噪声经过电容103采集后传递至噪声检测仪200中。在一些实施例中，电容103焊接在印刷电路板102上，电容103的一端通过铜箔布线107电连接至探针101，电容103的另一端通过铜箔布线107电连接至同轴电缆105。电容103的电容值可以为1-10PF。通过设置低电容值的电容，可以降低电容103对测试对象造成的影响。

金属屏蔽套管104套设在印刷电路板102外，且金属屏蔽套管104连接至屏蔽层106。如图2所示，金属屏蔽套管104通过连接线108连接至屏蔽层106。由于屏蔽层106连接至噪声检测仪的接地线，因此金属屏蔽套管104通过屏蔽层106连接至噪声检测仪的接地线，从而屏蔽外部噪声产生的电磁波，分离差模噪声与共模噪声。探针101将共模噪声传递至电容103采集，电容103采集的共模噪声通过同轴电缆105传递至噪声检测仪进行分析和检测，通过对测试对象的多点测量，可以确定测试对象中共模噪声的传导路径。

在一些实施例中，金属屏蔽套管104可以与探针101一体成型，例如采用注塑工艺一体成型金属屏蔽套管104和探针101。

图4A是根据本实用新型的一实施例的对测试点A进行测试的示意图。图4B是根据本实用新型的一实施例的对测试点A测试得到的共模噪声强度测试结果的示意图。图5A是根据本实用新型的一实施例的对测试点B进行测试的示意图。图5B是根据本实用新型的一实施例的对测试点B测试得到的共模噪声强度测试结果的示意图。其中，图4B和图5B的测试结果的示意图中，横坐标为频率，单位为赫兹（Hz），纵坐标为幅值，单位为分贝微伏（dBuv）。下方的曲线为瞬时值，上方的曲线为对瞬时值进行处理获得的峰值保持值，在进行共模噪声路径测试时，以峰值保持值作为标准。下面参考图4A-5B对本实用新型的共模噪声路径测试过程进行说明。

先进行共模噪声预测试，确定超标频点。确定超标频点之后，获取各测试点在超标频点处的幅值。由于共模噪声的强度在噪声源处最大，并随着传导路径依次减弱，因此可以对各测试点在超标频点处的幅值从大到小进行排序，通过排序可以确定共模噪声的传导路径。

在本实施例中，进行共模噪声预测试确定超标频点为50MHz。如图4B所示，对于测试点A，在50MHz处，其幅值约为45dBuv，如图5B所示，对于测试点B，在50MHz处，其幅值约为43dBuv，由于测试点A超标频点处的幅值大于测试点B超标频点处的幅值，因此可以确定测试点A相对于测试点B更靠近共模噪声源。随后，确定各测试点在超标频点处的幅值，各测试点在超标频点处的幅值从大到小进行排序，通过排序可以确定共模噪声的传导路径。

本实用新型的该实施例提供一种用于测试共模噪声的探头，金属屏蔽套管套设在印刷电路板外，且连接至噪声检测仪的接地线，可以屏蔽外部噪声对共模噪声的干扰，实现对共模噪声路径的检测。

图3是根据本实用新型的另一实施例的探头剖面示意图。下面参考图3对探头400进行说明。如图3所示，探头400可以包括探针401、印刷电路板402、电容403和金属屏蔽套管404。

探针401适于连接至测试对象300。在一实施例中，测试对象300可以是印刷电路板。印刷电路板中可以包括各类电子元器件（electronic component）或者集成电路（integrated circuit，IC），电子元器件与集成电路组成电子电路。该电子电路中存在电磁噪声，电磁噪声通常包括共模噪声和差模噪声。探针401可以连接至印刷电路板，例如与印刷电路板接触，可以将电磁噪声传递至探针401上，实现对电磁噪声的采集。探针401的头部可以为针尖状，针尖状头部的探针401可以用于采集小型印刷电路板中的电磁噪声。其它实施例中，探针401的头部也可以是钝状。探针401的材料可以选用任何导电金属材料，例如银或铜等。探针401的截面可以是圆形，也可以是方形。探针401可以是实心探针，也可以是空心探针。

印刷电路板402一端连接至探针401，另一端通过同轴线缆405连接至噪声检测仪。同轴线缆405外设有屏蔽层406，屏蔽层406连接至噪声检测仪的接地线。同轴线缆405外设置有屏蔽层406，通过该屏蔽层406可以屏蔽外部电磁噪声的干扰，提高共模噪声检测的准确性。

在一些实施例中，印刷电路板402可以可拆卸地连接至探针401，例如，印刷电路板402可以采用螺纹连接、销连接或键连接连接至探针401。此外，同轴电缆405可以可拆卸地连接至探头400。例如，同轴电缆405可以采用螺纹连接、销连接或键连接连接至探头400。

电容403设于印刷电路板402上，用于采集共模噪声，探针401接收的共模噪声经过电容403采集后传递至噪声检测仪200中。在一些实施例中，电容403焊接在印刷电路板402上，电容403的一端通过铜箔布线407电连接至探针401，电容403的另一端通过铜箔布线407电连接至同轴电缆405。电容403的电容值可以为1-10PF。通过设置低电容值的电容，可以降低电容403对测试对象造成的影响。

金属屏蔽套管401套设在印刷电路板402外，且金属屏蔽套管401连接至屏蔽层406。如图2所示，金属屏蔽套管401通过连接线408连接至屏蔽层406。由于屏蔽层406连接至噪声检测仪的接地线，因此金属屏蔽套管401通过屏蔽层406连接至噪声检测仪的接地线，从而屏蔽外部噪声产生的电磁波，采集共模噪声。探针401将共模噪声传递至电容403采集，电容403采集的共模噪声通过同轴电缆405传递至噪声检测仪进行分析和检测，通过对测试对象的多点测量，可以确定测试对象中共模噪声的传导路径。

在一些实施例中，金属屏蔽套管401可以与探针401一体成型，例如采用注塑工艺一体成型金属屏蔽套管401和探针401。

该实施例中的探头400与上一实施例中的探头100的区别主要在于，本实施例中的探头400中电容403为可变电容。如图3所示，金属屏蔽套管404中包括多个电容403，通过选择接入不同的电容403，可以实现电容值的变化。例如，可以在金属屏蔽套管404中设置3个电容，由此可产生8种不同的电容值。通过在印刷电路板405上设置电子开关，可以控制各电容403的接入和断开。电子开关可以是MOS管或者三极管。

本实用新型的该实施例提供一种用于测试共模噪声的探头，金属屏蔽套管套设在印刷电路板外，且连接至噪声检测仪的接地线，可以屏蔽外部噪声对共模噪声的干扰，实现对共模噪声路径的检测。

本申请使用了特定词语来描述本申请的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本申请至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本申请的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。

虽然本实用新型已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本实用新型，在没有脱离本实用新型精神的情况下还可作出各种等效的变化或替换，因此，只要在本实用新型的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本申请的权利要求书的范围内。