了解近场探针扫描

文章作者:Bruce Archambeault

近场探头对于定位pcb、电缆和外壳的排放源很有用。但有时，你从近场探测器的频谱分析仪上得到的信号可能会产生误导。有了经验，解决某些问题是有办法的。

由于近场探头是故障排除工具，您首先必须确定您的产品有电磁干扰排放问题。这通常发生在遵从性或预遵从性测试中。如果远场测量显示的频率与排放超过监管限制，那么您需要找到排放的来源。

PCB上的探针调试

假设你有一个产品没有达到排放限制，你试图确定这些排放的原因。要找到PCB上的发射源，可以使用一个连接到频谱分析仪的简单磁场探针。然后手动或使用近场的自动探测站在PCB上扫描探针。当探针扫过PCB时，频谱分析仪将揭示违例谐波的振幅最大的地方。当你找到更高的谐波位置时，你说"啊哈"找到了。

然而，在你确定远场发射源之前，你必须考虑两件事:

• 是什么导致探测器显示出高信号水平?
• 这是一个传播场吗?

磁场是由电流产生的，所以只要电流在给定的频率下很高，你就可以在频谱分析仪的显示器上看到一个峰值。高电流可能发生在PCB痕迹，在ic等。

单板的堆叠配置必须谨慎。只有几层的多氯联苯通常可以用近场探针成功扫描。然而，非常密集的多氯联苯，特别是多层的多氯联苯，以及不同层上的各种电流源的组合，使得近场扫描变得更加困难，无需额外的细心和分析。

在高频率下还有其他高电流水平的潜在来源。如果你只是简单地寻找高近场只是一点点高于PCB，那么你可能会得出结论，去耦电容器造成高排放。在得出这个结论之前，考虑一下去耦电容器是如何执行其预期功能的。

去耦电容旨在在PCB上的功率参考面(或道)之间创建一个高频的低阻抗路径。目标是不允许在这两个平面之间有任何高频噪声电压。任何产生的噪声电压(例如由集成电路引起的)都会通过电容器找到低阻抗路径。

这意味着电容器将传导电流以最小化/消除噪声电压。因为电容器的目的是通过电流来控制功率/地面参考噪声，所以很自然地，近场磁探针可以看到在电容器附近有更大的近场迹象。这并不表示有问题，而是表示电容器按预期运行。

第二个需要考虑的问题是，并非所有近场都能传播。证明这一点的数学超出了本博客的范围，但实际上，非传播的近场只是能量存储。使用近场探针，您无法确定近场测量是传播的还是非传播的。这并不意味着近场磁场探测器没有用，它只是说明了为什么在妄下结论之前需要谨慎。

屏蔽框探头调试

另一种非常常见的调试技术是使用一个磁探针“嗅”到屏蔽外壳的接缝周围，以找到有问题的排放物泄漏的地方。由于外壳上的表面电流不能通过光圈，它们会在光圈周围发生偏转，通常可以被磁场探测器探测到。到目前为止还不错。

如果外壳电很大(在感兴趣的频率大于1/4波长)，如果外壳携带噪声电流，则可能存在驻波，这取决于外壳的大小。如果频率是这样的，外壳的尺寸是1/2波长，那么驻波将在外壳的中心最大，即使附近没有孔径。这种情况导致不止一名EMC工程师怀疑泄漏是否通过金属而不是通过一个孔。由于表皮效应，射频电流通常不能穿过外壳的金属壁，必须找到一个孔或电缆/连接器来逃离外壳。在这个例子中，磁场探测器的高读数并不表示噪声泄漏点。

测量可以是一种巨大的情感安慰。但是你应该了解测量是如何进行的，这样你才能确保(1)对我们想要测量的东西进行良好的测量，(2)你的结论是合理的，基于物理学。不要盲目接受测量结果，并从中得出有意义的结论。近场测量很容易被误解，需要特别注意以确保得出正确的结论。

最后，去耦电容弊大于利，也就是说，当设计正确，当他们的连接电感是最小的。

由EDN首次出版。