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磁场探头主要应用于测量由集成电路内部传导至外部电路板导线上的射频电流,这种高频传导电流会对相邻电路元件的正常工作产生影响,同时也会激发空间电磁场对外形成电磁干扰。采用一个经过校准的微型磁场探头在被测线路上的特定位置测量其磁场就可经计算得出被测引线上的电流大小,在该磁场探头定位精确的情况下这种方法的测量结果的可重复性比较高,这在集成电路电磁兼容测试中有着重要的应用。研究这种非接触式电流探头的设计方法、校准技术,以及能量的传输耦合过程十分必要。本文基于非接触式电流探头的应用与学术价值,主要做了以下几个方面的工作。 采用外部信号发生器替代集成电路产生射频电流,再将其注入特性阻抗设计为50欧姆的微带线,本文在研究了传统的电流探头校准技术的基础上,设计了一套新的校准方法,并在测试板上做了校准和电流检测试验。在微带线上注入幅度和频率已知的射频电流,通过测量微带线电流注入端和探头输出端口之间的能量传递系数获得校准因子,这种校准方法所获得的校准因子不仅与微带线的尺寸,而且与探头和微带线的空间相对位置有关,文中进行了分析。经过验证,该校准方法有较高的精确度,且简单易操作。在校准过程中探头的空间定位十分关键,为此专门设计了一台装有探头夹具的定位装置,将探头固定在该装置顶部特制的夹具上,夹具又固定在带有最小刻度为10微米的可旋转圆盘上。经过理论计算与实验相结合的方式,研究了探头与微带线空间相对位置在四个自由度下分别变化时校准因子的变化规律,当探头横向偏离微带线距离小于0.3mm,纵向高度偏离小于0.1mm,中心平面夹角小于7□时,校准因子误差能控制在0.91dB以内。这为集成电路传导骚扰检测中探头空间定位的误差容限提供了依据。在磁场探头感应磁场测量射频电流这一看似简单的物理过程中,能量的传递过程是值得深入研究的。基于传输线理论,本文研究了传输线等效电路建模的方法,计算了微带线的分布式参数。通过测试与仿真相结合获得了探头的等效电路模型,而且说明了探头与微带线之间的电磁能量耦合不仅存在电感性耦合而且存在一定的电容性耦合,确定了电感耦合系数k=0.2,耦合电容C=10.5pF。这套完整的等效电路模型可作为分析不同激励下探头响应的有用工具。