使用近場(chǎng)探頭測(cè)試與遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)試的區(qū)別

使用近場(chǎng)探頭測(cè)試與遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)試的區(qū)別近場(chǎng)電磁干擾(EMI)測(cè)試是電磁兼容性(EMC)輻射發(fā)射預(yù)兼容測(cè)試中的一個(gè)重要組成。EMI機(jī)構(gòu)使用EMI接收機(jī)和經(jīng)過(guò)準(zhǔn)確校準(zhǔn)的天線(xiàn)來(lái)測(cè)試3或10米距離上的被測(cè)設(shè)備(DUT)，這稱(chēng)為遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)量。電磁場(chǎng)的特性主要由被測(cè)設(shè)備(DUT)以及它與接收機(jī)和天線(xiàn)的距離決定。遠(yuǎn)場(chǎng)輻射發(fā)射測(cè)量可以準(zhǔn)確地告訴我們被測(cè)器件是否符合相應(yīng)的EMC/EMI標(biāo)準(zhǔn)。

但是，遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)試也有一些局限性。它無(wú)法告訴工程師，嚴(yán)重的輻射問(wèn)題到底是來(lái)自于USB、LAN之類(lèi)的通信接口，還是來(lái)自殼體的縫隙，或來(lái)自連接的電纜乃至電源線(xiàn)。在這種情況下，我們只能使用頻譜分析儀和近場(chǎng)探頭，通過(guò)近場(chǎng)測(cè)試來(lái)定位這些發(fā)射源。近場(chǎng)測(cè)試是一種相對(duì)量測(cè)試，這意味著它需要把被測(cè)器件的測(cè)試結(jié)果與基準(zhǔn)器件的測(cè)試結(jié)果進(jìn)行比較，以預(yù)測(cè)被測(cè)器件通過(guò)一致性測(cè)試的可能性。需要注意的是，直接比較近場(chǎng)測(cè)試結(jié)果與EMI標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試極限是沒(méi)有意義的，因?yàn)闇y(cè)試讀數(shù)受許多因素的影響，包括探頭位置和被測(cè)器件的形狀等。近場(chǎng)探頭的類(lèi)型電磁場(chǎng)是由電場(chǎng)和磁場(chǎng)構(gòu)成。在近場(chǎng)，電場(chǎng)和磁場(chǎng)共同存在，其強(qiáng)度不構(gòu)成固定關(guān)系，所以近場(chǎng)測(cè)試使用的近場(chǎng)探頭分為電場(chǎng)探頭和磁場(chǎng)探頭兩種。

磁場(chǎng)探頭多為環(huán)形或者圓型外觀，電場(chǎng)探頭多為平面型或線(xiàn)型外觀，我們以HZ-15型探頭組為例，如上圖所示，從左向右，第一個(gè)為磁場(chǎng)探頭，第二個(gè)為電場(chǎng)探頭。

如何選擇合適的探頭

1.探頭大小的選擇選擇近場(chǎng)探頭往往要考慮幾個(gè)重要因素，包括分辨率、靈敏度和頻率范圍等。近場(chǎng)探頭的靈敏度不是一個(gè)絕對(duì)的指標(biāo)，關(guān)鍵是看探頭和配合使用的頻譜分析儀或者接收機(jī)能不能容易的測(cè)量到輻射泄漏信號(hào)，并且有足夠的裕量去觀察改進(jìn)后的變化。如果頻譜儀的靈敏度很高，我們可以選擇靈敏度相對(duì)較低一些的探頭。反之就必須選擇靈敏度高的探頭，甚至考慮外接前置放大器提高整體系統(tǒng)的靈敏度。分辨率也就是探頭分辨干擾源位置的能力。而通常來(lái)說(shuō)分辨率和靈敏度是一對(duì)矛盾體。以我們最常用的環(huán)狀磁場(chǎng)探頭為例，尺寸越大的環(huán)狀探頭，靈敏度往往越高，測(cè)試面積越大，從而分辨率就會(huì)越低。而比較推薦的辦法是選用一組多個(gè)尺寸的探頭，在大范圍測(cè)試的時(shí)候用較大的探頭，找到疑似區(qū)域，再逐漸減小探頭尺寸，最終定位到干擾源。

2.探頭類(lèi)型的選擇近場(chǎng)區(qū)域干擾以電場(chǎng)為主還是磁場(chǎng)為主，主要是由發(fā)射源的類(lèi)型決定的。簡(jiǎn)而言之，在高電壓，低電流的區(qū)域，電場(chǎng)大于磁場(chǎng)。高電流，低電壓的區(qū)域，磁場(chǎng)大于電場(chǎng)。同時(shí)在主要的EMI測(cè)試頻段，磁場(chǎng)隨著距離的變化要快于電場(chǎng)。因?yàn)榇艌?chǎng)是由電流產(chǎn)生的，所以我們?cè)跍y(cè)試芯片，器件的管腳、PCB上的布線(xiàn)、電源線(xiàn)及信號(hào)線(xiàn)纜時(shí)一般選用磁場(chǎng)探頭。當(dāng)磁場(chǎng)傳播線(xiàn)和探頭環(huán)面垂直的時(shí)候，測(cè)量數(shù)值最大。所以在測(cè)量過(guò)程中，工程師一般需要旋轉(zhuǎn)探頭的方向來(lái)測(cè)量到最大的磁場(chǎng)數(shù)值，同時(shí)避免遺漏重要的發(fā)射源。電場(chǎng)是由電壓產(chǎn)生，所以我們?cè)跍y(cè)試一些未端接器件的線(xiàn)纜、連接高阻器件的PCB布線(xiàn)等部件時(shí)一般選用電場(chǎng)探頭。由于部分器件加裝由吸波材料或者屏蔽，使用電場(chǎng)探頭測(cè)試時(shí)也需要變換測(cè)試位置，尋找最大的電場(chǎng)數(shù)值。

3.前置放大器的選擇近場(chǎng)探頭也分為有源和無(wú)源兩大類(lèi)，有源探頭內(nèi)置了前置放大器，一般需要外接電源供電或者電池供電。有源探頭靈敏度較高，可以測(cè)試一些幅度比較低的信號(hào)。如HZ-540型有源近場(chǎng)探頭組。

HZ-540型有源近場(chǎng)探頭組如果只有無(wú)源近場(chǎng)探頭，那么在需要測(cè)試小信號(hào)時(shí)，可以使用外接前置放大器的方式，即在頻譜分析儀和近場(chǎng)探頭之間增加一個(gè)前置放大器。以HZ-16型前置放大器為例，該放大器具有20dB增益，可有效提高系統(tǒng)靈敏度

以上是關(guān)于PRE-EMI測(cè)試如何選擇合適的近場(chǎng)探頭，如您在使用當(dāng)中還有其他問(wèn)題，歡迎登陸普科科技。

審核編輯：湯梓紅