本發(fā)明屬于微波技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于平面?zhèn)鬏斁€結(jié)構(gòu)的電磁輻射裝置。

背景技術(shù)：

隨著通信和電子技術(shù)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用，例如手機(jī)等無線通訊設(shè)備的快速普及，電磁波可能對(duì)健康存在潛在的危害。

電磁輻射生物效應(yīng)研究是評(píng)估電磁輻射潛在健康危害的方式之一，其中，電磁輻射系統(tǒng)是研究電磁輻射生物效應(yīng)的基礎(chǔ)。在電磁輻射過程中生物效應(yīng)的研究中，往往涉及快速的生物反應(yīng)，如膜電位、離子通道電流等電生理信號(hào)在電磁輻射過程中或輻射后短時(shí)間內(nèi)(毫秒級(jí))即可產(chǎn)生變化，因此，要求電磁輻射與生物指標(biāo)檢測(cè)同時(shí)進(jìn)行，從而對(duì)電磁輻射系統(tǒng)提出了特殊的要求。

電磁輻射系統(tǒng)通常包括：電磁輻射結(jié)構(gòu)單元、電磁信號(hào)調(diào)制單元、生物樣本所需微環(huán)境維持單元及軟件支持系統(tǒng)等，其中，電磁輻射結(jié)構(gòu)單元用于形成暴露場(chǎng)，直接輻射生物樣本，是整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵。當(dāng)前的電磁輻射結(jié)構(gòu)單元在實(shí)際應(yīng)用中要么存在生物實(shí)驗(yàn)易操作性差，要么存在工作頻率帶寬尤其是單模傳輸帶寬窄、功率效率低等問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為此，本發(fā)明提出一種基于平面?zhèn)鬏斁€結(jié)構(gòu)的電磁輻射裝置，該電磁輻射裝置既實(shí)現(xiàn)了輻照過程中生物實(shí)驗(yàn)操作的便利性，又具有阻抗匹配易實(shí)現(xiàn)、單模工作頻率范圍大、功率效率高等電磁特性。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的基于平面?zhèn)鬏斁€結(jié)構(gòu)的電磁輻射裝置，包括：屏蔽板，所述屏蔽板形成有沿長(zhǎng)度方向的凹槽和至少一個(gè)穿設(shè)于所述凹槽的貫通孔；印制電路板組件，所述印制電路板組件包括：介質(zhì)基板，所述介質(zhì)基板貼設(shè)于所述屏蔽板的上表面，所述介質(zhì)基板形成有與所述貫通孔相對(duì)應(yīng)的觀察口；中心金屬帶，所述中心金屬帶敷設(shè)于所述介質(zhì)基板上表面且沿所述介質(zhì)基板長(zhǎng)度方向延伸；上接地金屬帶，所述上接地金屬帶敷設(shè)于所述介質(zhì)基板上表面且位于所述中心金屬帶的兩側(cè)，其中，所述中心金屬帶與所述上接地金屬帶不接觸；射頻轉(zhuǎn)接組件，所述射頻轉(zhuǎn)接組件安裝設(shè)至所述屏蔽板的兩端以向所述中心金屬帶傳輸電磁波。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電磁輻射裝置采用開放式的平面?zhèn)鬏斁€結(jié)構(gòu)，在進(jìn)行生物實(shí)驗(yàn)時(shí)操作方便，且通過將印制電路板組件貼合設(shè)置屏蔽板使得本電磁輻射裝置具有較好的電磁特性，表現(xiàn)為阻抗匹配良好、單模工作頻率范圍大、功率效率高，且具有加工制造簡(jiǎn)單和成本低等特點(diǎn)。

另外，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的基于平面?zhèn)鬏斁€結(jié)構(gòu)的電磁輻射裝置，還可以具有如下附加的技術(shù)特征：

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述印制電路板組件還包括：下接地金屬帶，所述下接地金屬帶敷設(shè)于所述介質(zhì)基板下表面與所述上接地金屬帶相對(duì)應(yīng)；所述介質(zhì)基板、所述上接地金屬帶和所述下接地金屬帶形成有電連通的過孔，用于導(dǎo)通所述上接地金屬帶和所述下接地金屬帶,以達(dá)到更好的接地效果及電磁場(chǎng)屏蔽的效果，保證信號(hào)完整性。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述屏蔽板與所述印制電路板組件在水平方向的投影重合。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述下接地金屬帶的間距與所述凹槽的寬度一致。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述中心金屬帶的寬度、所述中心金屬帶與所述上接地金屬帶之間的距離，所述屏蔽板的凹槽的寬度和厚度、所述介質(zhì)基板的厚度、所述中心金屬帶和所述上接地金屬帶的厚度滿足條件：使得所述電磁輻射裝置的阻抗值大小為50歐姆。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述中心金屬帶的兩端分別設(shè)有漸變結(jié)構(gòu)，所述漸變結(jié)構(gòu)的寬度由內(nèi)側(cè)向外側(cè)方向逐漸減小。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述射頻轉(zhuǎn)接組件包括：固定板，所述固定板分別貼合于所述屏蔽板的兩個(gè)端面；射頻連接器，所述射頻連接器安裝于所述固定板，且所述射頻連接器的中心導(dǎo)體與所述中心金屬帶電連接。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述射頻連接器通過固定螺絲與所述固定板和所述屏蔽板相連接。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述射頻連接器的接地部分與所述固定板電接觸。

本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。

附圖說明

本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的印制電路板組件的立體圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的屏蔽板、射頻轉(zhuǎn)接組件的立體圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的基于平面?zhèn)鬏斁€結(jié)構(gòu)的電磁輻射裝置的剖視圖。

附圖標(biāo)記：

基于平面?zhèn)鬏斁€結(jié)構(gòu)的電磁輻射裝置100；

屏蔽板10；凹槽11；貫通孔12；

印制電路板組件20；介質(zhì)基板21；觀察口211；中心金屬帶22；漸變結(jié)構(gòu)221；上接地金屬帶23；下接地金屬帶24；過孔25；

射頻轉(zhuǎn)接組件30；固定板31；射頻連接器32。

具體實(shí)施方式

下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。

下面參照?qǐng)D1-圖3描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的基于平面?zhèn)鬏斁€結(jié)構(gòu)的電磁輻射裝置100。該電磁輻射裝置100用于產(chǎn)生對(duì)生物樣本的暴露場(chǎng)。在輻射過程中可以通過膜片鉗系統(tǒng)檢測(cè)生物樣本的電生理信號(hào)，從而可以實(shí)時(shí)檢測(cè)生物樣本的電生理信號(hào)。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的基于平面?zhèn)鬏斁€結(jié)構(gòu)的電磁輻射裝置100大體可以包括：屏蔽板10、印制電路板組件20和射頻轉(zhuǎn)接組件30。

具體地，屏蔽板10形成有凹槽11和至少一個(gè)穿設(shè)于凹槽11的貫通孔12。如圖1所示，凹槽11沿屏蔽板10的長(zhǎng)度方向延伸，其中長(zhǎng)度方向如圖1中的前后方向；貫通孔12沿屏蔽板10的厚度方向延伸，其中厚度方向如圖1中的上下方向。

如圖2所示，印制電路板組件20包括：介質(zhì)基板21、中心金屬帶22和上接地金屬帶23。具體地，參照?qǐng)D3結(jié)合圖2所示，介質(zhì)基板21貼設(shè)于屏蔽板10的上表面，介質(zhì)基板21形成有與貫通孔12相對(duì)應(yīng)的觀察口211，中心金屬帶22敷設(shè)于介質(zhì)基板21上表面且沿介質(zhì)基板21長(zhǎng)度方向延伸。即貫通孔12和觀察口211光路相通，通過貫通孔12和觀察口211可以觀察到設(shè)置于中心金屬帶上表面的生物樣本的狀態(tài)。這樣，在光鏡配合下，實(shí)驗(yàn)人員可以將檢測(cè)電極接入生物樣本中，該開放式印制電路板組件20使得實(shí)驗(yàn)人員操作不受阻礙，更加方便。其中，介質(zhì)基板21可以選用介質(zhì)損耗低于預(yù)設(shè)值的高頻介質(zhì)材料。

上接地金屬帶23設(shè)至介質(zhì)基板21上表面且位于中心金屬帶22的兩側(cè)，其中，中心金屬帶22與上接地金屬帶23不接觸。

中心金屬帶22側(cè)邊緣分別與上接地金屬帶23的側(cè)邊緣間隔預(yù)定距離，其中，觀察口211位于中心金屬帶22和上接地金屬帶23之間。

參考圖1，射頻轉(zhuǎn)接組件30安裝設(shè)至屏蔽板10的兩端以將同軸電纜中的電磁波傳輸至中心金屬帶22，從而在中心金屬帶22的周圍空間形成電磁場(chǎng)，對(duì)放置于中心金屬帶22上的生物樣本進(jìn)行電磁暴露。

如圖3結(jié)合圖1和圖2所示，屏蔽板10與印制電路板組件20在水平方向的投影重合。換言之，屏蔽板10與印制電路板組件20在左右方向和前后方向的尺寸一致。

如圖3所示，下接地金屬帶24的間距與凹槽11的寬度一致，形成屏蔽腔體?？梢岳斫獾氖?，印制電路板組件20與屏蔽板10實(shí)質(zhì)上形成了微屏蔽共面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)減少了印制電路板下方的電磁損耗，加之是近場(chǎng)輻射，保證了本電磁輻射裝置的功率效率較高；而且也優(yōu)化了本電磁輻射裝置的電磁特性，使其具有較大的單模工作頻率范圍，且其工作模式為準(zhǔn)tem模。

由此，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的基于平面?zhèn)鬏斁€結(jié)構(gòu)的電磁輻射裝置100采用開放式傳輸線的結(jié)構(gòu)，在進(jìn)行生物實(shí)驗(yàn)時(shí)操作方便，且通過將印制電路板組件20貼合設(shè)置屏蔽板10使得本電磁輻射裝置100具有良好的電磁特性，表現(xiàn)為阻抗匹配良好、具有很大的單模工作頻率范圍、功率效率高、加工簡(jiǎn)單和成本低等特點(diǎn)。

需要說明的是，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的基于平面?zhèn)鬏斁€結(jié)構(gòu)的電磁輻射裝置100，廣泛用于電磁輻射實(shí)時(shí)生物效應(yīng)的研究，尤其可適用于生物樣本電信號(hào)的實(shí)時(shí)檢測(cè)的電磁輻射過程。

在本發(fā)明一些實(shí)施例中，印制電路板組件20進(jìn)一步包括：下接地金屬帶24。下接地金屬帶24敷設(shè)于介質(zhì)基板21下表面與上接地金屬帶23相對(duì)應(yīng)。介質(zhì)基板21、上接地金屬帶23和下接地金屬帶24形成有相互連通的過孔25用于導(dǎo)通上接地金屬帶23和下接地金屬帶24。由此，實(shí)現(xiàn)更好的接地效果及電磁場(chǎng)屏蔽的效果，保證信號(hào)完整性。該基于平面?zhèn)鬏斁€結(jié)構(gòu)的電磁輻射裝置100中，介質(zhì)基板21的上方及介質(zhì)基板21與屏蔽板10的凹槽11所形成腔室均為空氣，為減少介質(zhì)基板21對(duì)電磁場(chǎng)特性的影響，介質(zhì)基板21的厚度應(yīng)盡可能的薄，使得電磁波近似在均勻介質(zhì)中傳播。其中，中心金屬帶22、上接地金屬帶23和下接地金屬帶24的材質(zhì)可以為電導(dǎo)率、滿足預(yù)設(shè)要求的金屬。

此外，在該基于平面?zhèn)鬏斁€結(jié)構(gòu)的電磁輻射裝置100中，為了實(shí)現(xiàn)良好的阻抗匹配，要求波源阻抗、傳輸線阻抗和負(fù)載阻抗三者相匹配。常見的波源和負(fù)載的阻抗是50ω，所以本發(fā)明實(shí)施例的電磁輻射裝置100的阻抗以50ω為基準(zhǔn)。中心金屬帶22的寬度、中心金屬帶22與上接地金屬帶23之間的距離，屏蔽板10的凹槽11的寬度和厚度、介質(zhì)基板21的厚度、中心金屬帶22和上接地金屬帶23的厚度滿足條件：使得電磁輻射裝置100的阻抗值大小為50歐姆。

可選實(shí)施例中，如圖2所示，中心金屬帶22的兩端分別設(shè)有漸變結(jié)構(gòu)221，漸變結(jié)構(gòu)221的寬度由外側(cè)向內(nèi)側(cè)方向逐漸增大。其中，中心金屬帶22的兩端分別與射頻連接器32的中心導(dǎo)體接觸，通過設(shè)置漸變結(jié)構(gòu)221可以減少射頻連接器32處的反射，避免阻抗突變，降低微波傳輸過程中損耗。需要說明的是，這里“寬度”指的是圖2所示的中心金屬帶22左右方向的距離，“內(nèi)”和“外”相對(duì)于中心金屬帶22的中心位置而言，靠近中心金屬帶22中心的一側(cè)為內(nèi)，遠(yuǎn)離中心金屬帶22的一側(cè)為外。

在本發(fā)明另一些具體實(shí)施例中，如圖1所示，射頻轉(zhuǎn)接組件30包括：固定板31和射頻連接器32，固定板31分別貼合于屏蔽板10的兩個(gè)端面。射頻連接器32安裝于固定板31，且射頻連接器32的中心導(dǎo)體與中心金屬帶22電連接。射頻連接器32作用是將同軸線中傳輸?shù)碾姶挪ㄞD(zhuǎn)移至中心金屬帶22上。其中，射頻連接器32的帶寬不能太小，否則會(huì)限制整個(gè)電磁輻射裝置100的工作頻率帶寬。例如，該射頻連接器32可以選用傳輸頻率為dc-12ghz，阻抗50ω的sma型射頻連接器32?？梢岳斫獾氖?，上述僅是示意性的，并不是對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，射頻連接器32也可以直接于屏蔽板10。

其中，射頻連接器32可以通過固定螺絲與固定板31連接，固定板31再通過螺絲定位于屏蔽板10，由此，射頻連接器32與中心金屬帶22的連接受力集中于固定板31和屏蔽板10，可以避免印制電路板組件20在使用過程中出現(xiàn)損壞。

進(jìn)一步可選示例中，固定板31為金屬件，例如金屬銅，射頻連接器32的接地部分與固定板31電接觸，從而射頻連接器32可以通過固定板31和屏蔽板10接地。其中，屏蔽板10和固定板31的材質(zhì)為電導(dǎo)率、機(jī)械強(qiáng)度滿足預(yù)設(shè)要求的金屬。

進(jìn)一步可選實(shí)施例中，中心金屬帶22、上接地金屬帶23和下接地金屬帶24的材質(zhì)可以為金屬銅。在需改善其電磁性能的情況下，可在中心金屬帶22、上接地金屬帶23和下接地金屬帶24表面鍍金。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“前”、“后”、“上”、“下”、“、底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。

在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接觸，也可以包括第一和第二特征不是直接接觸而是通過它們之間的另外的特征接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說明書中，對(duì)上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。

盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，可以理解的是，上述實(shí)施例是示例性的，不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。