用近場探測開展相對測量 - 正確排查EMI問題的四大實用性技巧

　　用近場探測開展相對測量

　　雖然一致性測試過程設計用于產生絕對的校準過的測量，但排查工作很大程度上可以使用從待測設備發生的電磁場的相對測量方法。更有甚者，你可以使用MDO的頻譜分析儀功能和射頻通道探測近場中的波阻行為，從而找出能量源來。與此同時，你可以用示波器某個模擬通道上的無源探針探測信號，以便發現與射頻關聯的信號。

　　不過首先你得了解一些有關待探測的電磁場區的一些背景知識。圖7顯示了處于近場和遠場中的波阻行為以及兩者之間的過渡區。從圖中可以看到，在近場區中，場的范圍可以從占主導地位的磁場到占主導地位的電場。在近場中，非輻射行為是主導的，因此波阻取決于源的性質和距源的距離。而在遠場中，阻抗是固定不變的，測量不僅取決于在近場中可觀察到的活動，而且取決于天線增益和測試條件等其它因素。

　　圖7：這張圖顯示了近場和遠場中的波阻行為以及兩者之間的過渡區。近場測量可用于EMI排查。

　　近場測量是可用于EMI排查的一種測量，因為它不要求測試站點提供專門的條件就能讓你查出能量源。然而，一致性測試是在遠場中進行的，而不是近場。你通常不會使用遠場，因為有太多的變量讓它變得復雜起來：遠場信號的強度不僅取決于源的強度，而且取決于輻射機制以及可能采取的屏蔽或濾波措施。根據經驗需要記住，如果你能觀察遠場中的信號，那么應該能看到近場中的相同信號。（然而，能觀察到近場中的信號而看不到遠場中的相同信號是很可能的）

　　近場探針實際上就是設計用于拾取磁場（H場）或電場（E場）變化的天線。一般來說，近場探針沒有校準數據，因此它們適合用于相對測量。如果你對用于測量H場和E場變化的探針不熟悉，那么最好了解一些近場探針設計和最佳使用方法：

　　H場（磁場）探針具有獨特的環路設計，如圖8所示。重要的是，H場探針的方向是有利于環路平面與待測導體保持一致的，這樣布置的環路可以使磁通量線直接穿過環路。

　　圖8：將H場探針與電流流向保持一致可以使磁場線直接穿過環路。

　　環路大小決定了靈敏度以及測量面積，因此在使用這類探針隔離能量源時必須十分小心。近場探針套件通常包含許多不同的環路大小，以便你使用逐漸減小的環路尺寸來縮小測量面積。

　　H場探針在識別具有相對大電流的源時非常有用，比如：

　　低阻抗節點和電路

　　傳輸線

　　電源

　　端接導線和電纜

　　E場（電場）探針用作小型單極天線，并響應電場或電壓的變化。在使用這類探針時，重要的是你要保持探針垂直于測量平面，如圖9所示。

　　圖9：將E場探針垂直于導體放置以便觀察電場。

　　在實際應用中，E場探針最適合查找非常小的區域，并識別具有相對高電壓的源以及沒有端接的源，比如：

　　高阻抗節點和電路

　　未端接的PCB走線

　　電纜

　　在低頻段，系統中的電路節點阻抗可能變化很大；此時要求一定的電路或實驗知識，以確定H場或E場能否提供最高的靈敏度。在較高頻段，這些區別可能非常顯著。在所有情況下，開展重復性的相對測量很重要，這樣你就能肯定因為實現的任何變化引起的近場輻射結果能被精確再現。最重要的是，每次試驗改變時近場探針的布局和方面要保持一致。

　　跟蹤EMI輻射源

　　在這個例子中，小型微控制器的EMI掃描指示有一個超限故障似乎來自于中心頻率約為144MHz的寬帶信號。借助MDO的頻譜分析儀功能，第一步是將H場探針連接到射頻輸入端，用相對的近場測量定位能量源。

　　如上所述，重要的一點是H場探針的方向要讓環路平面與待測導體保持一致。在PCB周圍移動H場探針，你就可以定位能量源。通過選擇逐漸縮小孔徑的探針，你可以將搜索定位在一個較小的區域內。

　　一旦定位到明顯的能量源，如圖10所示的射頻幅度與時間軌跡就能顯示這個范圍內所有信號的完整的功率與時間關系。利用這個軌跡線可以清楚地看到顯示屏中有一個大的脈沖。移動頻譜時間使其通過記錄長度，很明顯可以看到EMI事件（中心位于140MHz左右的寬帶信號）直接對應于這個大脈沖。為了使測量穩定下來，打開射頻功率觸發器，然后增加記錄長度以判斷這個射頻脈沖發生的頻度。為了測量脈沖重復周期，打開測量標記并直接判斷周期。