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如何选择和使用近场探头?

更新时间:2023-03-08      点击次数:652

在EMC暗室中,使用接受天线在3m和10m距离进行辐射发射测试,都是进行的远场测试。标准的远场测试,可以准确定量的告诉我们被测件是否符合相应的EMI标准。

  但是远场测试无法告诉工程师,严重的辐射问题到底是来自于电源线、某个元器件,或USB ,LAN 之类的通信接口。在这种情况下,我们使用频谱分析仪和近场探头通过近场测试的方法来定位辐射的真正来源。近场测试是一种相对量测试,需要把被测器件的测试结果与基准器件的测试结果进行比较,以预测被测器件通过一致性测试的可能性。需要注意的是,比较近场测试结果与EMI标准测试极限是没有意义的,因为测试读数受许多因素的影响,包括探头位置和被测器件的形状等。


  一.近场探头简介

  近场探头分为磁场探头(H)和电场探头(E),不同的近场探头在定位、评测可能的发射源以及对其进行故障诊断方面都有不同的特殊优势。


  1. 电场探头(E)

  电场是由电压产生,主要的发射源包括一些未端接器件的线缆 、连接高阻器件的PCB 布线等,电场探头类似一根小天线。电场探头多为平面型或线性外观,如下图Langer生产的RF-E02和RF-E05的电场探头:

 2. 磁场探头(H)

  磁场是由电流产生的,所以最常见的发射源包括芯片,器件的管脚、PCB 上的布线、电源线及信号线缆。最常见的磁场探头多为环状,当磁场传播线和探头环面垂直的时候,测量数值最大。如下图Langer生产的RF-R400-1和RF-R50-1不同直径的磁场探头

 二.如何选择近场探头

  选择近场探头主要考虑几个重要因素,包括分辨率 、灵敏度和频率响应等。


  灵敏度:近场探头的灵敏度不是一个绝对的指标,关键是看探头和配合使用的频谱分析仪能不能容易的测量到辐射泄漏信号,并且有足够的裕量去观察改进后的变化。如果频谱仪的灵敏度很高,我们可以选择灵敏度相对较低一些的探头。反之就必须选择灵敏度高的探头,甚至考虑外接前置放大器提高整体系统的灵敏度。


  分辨率:是探头分辨干扰源位置的能力。而通常来说分辨率和灵敏度是一对矛盾体。以我们的环状磁场探头为例,尺寸越大的环状探头,灵敏度往往越高,测试面积越大,从而分辨率就会越低。


  频率响应:频率响应是给定探头在测量相同幅度、不同频率的信号时得到的幅度差。在进行近场测试的过程中,探头的角度以及探头与被测器件之间的距离都会改变,因此使测量场强的绝对值失去了意义。数据结果的比较非常重要,它可以帮助工程师找到产生最大发射的频率点。例如,如果频率响应在一个特定频率上出现很大衰减,那么在该频率上的高发射可能远远低于信号分析仪上的发射,因而被忽视


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