CPW中心导体35边缘的水平距离；本发明中磁场探头S21在工作频带 300kHz~20GHz内的谐振达到接受水平时，最终的接地过孔1个数为9个(每一排），接地过孔 1的间距为0.52mm，接地过孔1与磁场探头CB-CPW中心导体35边缘的水平距离为0.72mm。
[0086]需要指出的是，本发明公开的技术手段、设计方法不仅限于本发明，同时也适用于 结合本发明设计思想、方法、技术手段以及本发明所述的技术特征所衍生出的其他方案，例 如可以将本发明用于CB-CPW的微波电路或者天线设计，因此这些所衍生出的其他方案都应 视为本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种宽频带近场磁场探头的谐振抑制结构，其特征在于:该谐振抑制结构包括磁场 探头，该谐振抑制结构是在CB-CPW中心导体两侧对称放置两排接地过孔，每一排的接地过 孔等间距分布，每一个接地过孔连接磁场探头的顶层屏蔽平面、磁场探头中间1层和磁场探 头底层屏蔽平面;每一个接地过孔都不能位于磁场探头底端长方形缝隙；所有接地过孔将 CB-CPW中心导体围在中间，在CB-CPW中心导体两侧形成栅栏，接地过孔构成栅栏式过孔阵 列;栅栏式过孔阵列为信号提供返回路径;接地过孔抑制了 CB-CPW给平行板模式的能量传 输，避免了CB-CPW在工作频带激励起的平行板模式，将谐振频点移至工作频带外，提高了工 作频带； 其中，所述CB-CPW中文含义为背面金属支撑共面波导。2. 根据权利要求1所述的一种宽频带近场磁场探头的谐振抑制结构，特征在于:该磁场 探头的结构它至少包括微型同轴连接器以及磁场探头本体； 所述的微型同轴连接器为SMA接头； 所述的磁场探头本体的设计和制作是基于印刷电路板PCB工艺的四层电路板;所述的 磁场探头本体包括顶层屏蔽平面、底层屏蔽平面、中间1层、中间2层的带状线、信号过孔、短 路孔、信号过孔周围的同轴过孔阵列、CB-CPW中心导体以及CB-CPW中心导体两侧的栅栏式 过孔阵列； 所述的磁场探头本体，呈凸字型结构，突出的一端为顶端，另一端为底端;顶端用于磁 场信号检测，底端用于手持和SMA接头的安装； 所述的顶层平面在顶端开凸字型的缝隙，底端开长方形缝隙；凸字型缝隙防止顶层屏 蔽平面对磁场信号的屏蔽，长方形缝隙防止所述的CB-CPW中心导体在顶层布线时与顶层屏 蔽平面连接； 所述的底层屏蔽平面顶端开有与顶层平面顶端相同尺寸的凸字型的缝隙，防止底层屏 蔽平面对磁场信号的屏蔽，磁场探头底端不作任何开缝； 凸字型缝隙的大小决定了探头的灵敏度和空间分辨率； 所述的中间2层的带状线呈L型，一端通过所述的短路过孔与顶层屏蔽平面和底层屏蔽 平面在凸字型缝隙处连接，所述的带状线与顶层凸字型缝隙和底层凸字型缝隙构成内部 环，以接收外界的磁场信号；内部环被所述的顶层屏蔽平面和底层屏蔽平面包裹； 所述的CB-CPW中心导体位于顶层屏蔽平面开的长方形缝隙内，所述的顶层屏蔽平面作 为CB-CPW的地平面，所述的中间1层作为CB-CPW的金属背面;所述的CB-CPW中心导体作为馈 电线，一端与SMA接头连接，另一端通过信号过孔与带状线的另一端连接;所述的CB-CPW中 心导体两侧对称分布的接地过孔连接顶层屏蔽平面和底层屏蔽平面，构成栅栏式过孔阵 列，抑制磁场探头的谐振； 所述的信号过孔周围的接地过孔连接顶层屏蔽平面和底层屏蔽平面，每一个接地过孔 至帽号过孔的距离相等为0.9~1.3mm，构成同轴过孔阵列，实现探头宽频带的阻抗匹配； 所述的CB-CPW中心导体的长度5~8mm;所述的信号过孔直径为0.2mm~0.3mm，信号过 孔到所述的磁场探头两侧边缘的水平距离相等。3. 根据权利要求2所述的一种宽频带近场磁场探头的谐振抑制结构，特征在于:接地过 孔直径为0.2mm~0.3mm;所述的短路孔直径为0.2mm~0.3mm;所述的宽频带是300kHz~ 20GHz;所述的微型是探头的尺寸为Φ 50mm X 10mm~Φ 90mm X 20mm。4. 一种宽频带近场磁场探头的谐振抑制结构的构建方法，包含如下步骤： 步骤一:在CST微波工作室中构建磁场探头与50 Ω微带线构成的仿真模型，微带线基板 的尺寸为80mmX 50mmX 1.6mm，基板材料为Rogers4350B，微带线的特性阻抗为50 Ω ; 步骤二:CST微波工作室仿真设置包括仿真背景设置、仿真算法设置、仿真频率设置及 边界条件设置； 步骤三:在磁场探头底端CB-CPW中心导体两侧放置接地过孔，接地过孔采用机械钻孔 最小的加工半径0.125mm，根据磁场探头的具体尺寸在每一排放置7个接地过孔； 步骤四：构建的微带线一端接50 Ω匹配负载，另一端定义为portl，磁场探头接SMA的一 端定义为P〇rt2，仿真S21参数;每仿真一次，观察S21;如果S21在仿真频带内存在谐振，调整 CB-CPW中心导体两侧接地过孔的个数和每排接地过孔的间距，直至磁场探头的S21参数谐 振达到接受水平； 其中，S21为微带线port 1到磁场探头SMA接头的传输系数。5. 根据权利要求4所述的一种宽频带近场磁场探头的谐振抑制结构的构建方法，其特 征在于:在步骤二中，设置仿真背景为Normal，含义为背景设置为真空；仿真算法设置为时 域算法;仿真频率为〇~20GHz;设置边界条件为开放边界条件open。6. 根据权利要求4所述的一种宽频带近场磁场探头的谐振抑制结构，特征在于:该磁场 探头的结构它至少包括微型同轴连接器以及磁场探头本体； 所述的微型同轴连接器为SMA接头； 所述的磁场探头本体的设计和制作是基于印刷电路板PCB工艺的四层电路板;所述的 磁场探头本体包括顶层屏蔽平面、底层屏蔽平面、中间1层、中间2层的带状线、信号过孔、短 路孔、信号过孔周围的同轴过孔阵列、CB-CPW中心导体以及CB-CPW中心导体两侧的栅栏式 过孔阵列； 所述的磁场探头本体，呈凸字型结构，突出的一端为顶端，另一端为底端;顶端用于磁 场信号检测，底端用于手持和SMA接头的安装； 所述的顶层平面在顶端开凸字型的缝隙，底端开长方形缝隙；凸字型缝隙防止顶层屏 蔽平面对磁场信号的屏蔽，长方形缝隙防止所述的CB-CPW中心导体在顶层布线时与顶层屏 蔽平面连接； 所述的底层屏蔽平面顶端开有与顶层平面顶端相同尺寸的凸字型的缝隙，防止底层屏 蔽平面对磁场信号的屏蔽，磁场探头底端不作任何开缝； 凸字型缝隙的大小决定了探头的灵敏度和空间分辨率； 所述的中间2层的带状线呈L型，一端通过所述的短路过孔与顶层屏蔽平面和底层屏蔽 平面在凸字型缝隙处连接，所述的带状线与顶层凸字型缝隙和底层凸字型缝隙构成内部 环，以接收外界的磁场信号；内部环被所述的顶层屏蔽平面和底层屏蔽平面包裹； 所述的CB-CPW中心导体位于顶层屏蔽平面开的长方形缝隙内，所述的顶层屏蔽平面作 为CB-CPW的地平面，所述的中间1层作为CB-CPW的金属背面;所述的CB-CPW中心导体作为馈 电线，一端与SMA接头连接，另一端通过信号过孔与带状线的另一端连接;所述的CB-CPW中 心导体两侧对称分布的接地过孔连接顶层屏蔽平面和底层屏蔽平面，构成栅栏式过孔阵 列，抑制磁场探头的谐振； 所述的信号过孔周围的接地过孔连接顶层屏蔽平面和底层屏蔽平面，每一个接地过孔 至帽号过孔的距离相等为0.9~1.3mm，构成同轴过孔阵列，实现探头宽频带的阻抗匹配； 所述的CB-CPW中心导体的长度5~8mm;所述的信号过孔直径为0.2mm~0.3mm，信号过 孔到所述的磁场探头两侧边缘的水平距离相等。7.根据权利要求4所述的一种宽频带近场磁场探头的谐振抑制结构，特征在于:接地过 孔直径为0.2mm~0.3mm;所述的短路孔直径为0.2mm~0.3mm;所述的宽频带是300kHz~ 20GHz;所述的微型是探头的尺寸为Φ 50mm X 10mm~Φ 90mm X 20mm。
【专利摘要】一种宽频带近场磁场探头的谐振抑制结构及其构建方法，谐振抑制结构是在CB?CPW中心导体两侧对称放置两排接地过孔，每一排的接地过孔等间距分布，每一个接地过孔连接磁场探头的顶层屏蔽平面、磁场探头中间1层和磁场探头底层屏蔽平面；每一个接地过孔都不能位于磁场探头底端长方形缝隙；所有接地过孔将中心导体围在中间，在中心导体两侧形成栅栏。所述构建方法：1、在CST微波工作室中构建磁场探头与50Ω微带线构成的仿真模型，2、CST微波工作室仿真设置；3、在磁场探头底端中心导体两侧放置接地过孔；4、构建的微带线一端接50Ω匹配负载，另一端定义为port1，磁场探头接SMA的一端定义为port2，仿真S21参数。
【IPC分类】H01P11/00, H01P1/203
【公开号】CN105720336
【申请号】CN201610214915
【发明人】阎照文, 王健伟, 张伟, 苏东林
【申请人】北京航空航天大学
【公开日】2016年6月29日
【申请日】2016年4月8日