如何使用近场探棒找出电磁干扰辐射源

近场探棒为疑难解答工具，首先你必须确定产品有电磁干扰的问题，通常会在兼容性测试（compliance test ）或预先认证（pre-compliance）检测时发现。应先透过远场测量，找出超过法规限制辐射量要求的频率，然后再找出辐射源。

产品调试测试––电路板

假设你的产品超过辐射标准，而且您试图找出原因，可试试以下方法。若想找到电路板的辐射源，你可能需要在频谱分析仪上连接一个简单的磁场探棒 （图1），然后手动拿着探棒在电路板四处检测，或是使用自动探棒测试器（automated probe staTIon）近距离检查。当探棒扫过电路板时，频谱分析仪将会显示振幅最大的干扰谐波（offending harmonics）在何处。当你发现高次谐波（higher harmonic）时，你就会说“啊哈，我找到它了。”

图1 近场探棒组可能包含三种尺寸的磁场探棒（H-Field） 及一组电场探棒（E-Field） 。

在你真的确认是否有远场干扰辐射源前，必须考虑以下两件事：

哪些因素造成探棒找到这些信号？

测试的地点是否为传播场（propagaTIng field） ？

磁场由电流所产生，在已知频率下无论电流多高，你可在频谱分析仪上看到测量出的峰值（peak）。高电流的状况可能会发生在电路板的线路上或是芯片内部等。

你必须注意印刷电路板的堆叠方式，用近场探棒检测层数较少的电路板较为容易。然而，碰到线路密度分布高的电路板，特别是堆叠很多层的板子，还有在不同层采用不同电流源的状况下，透过近场探棒作检测会变得比较困难，需要特别留意与分析。

这里有其它可能原因造成高频时产生高电流的状况。如果你只是在离电路板高一点的位置找高近场（high near-fields），你可能会认为是去耦电容（decoupling capacitor）造成高度辐射。在下此结论之前，先考虑一下去耦电容本身的功能。

去耦电容是为了在电路板电源层 （power plane）和接地层（ground plane）间（或线路间）的高频环境下产生低阻抗路径（low impedance path），防止高频噪声电压产生。若有任何噪声电压产生（例如由芯片所产生的），都会在电容中发现低阻抗路径。

这代表电容将会导入电流来降低噪声电压。因为电容的功能就是导入电流而控制电源层和接地层的噪声，因此，近场磁探棒可以在电容间探测到较大的近场（greater near fields）。这并非代表电容会造成问题，而是电容在执行本身应有的功能。

其次，不是所有的近场都会传播。透过数学的证明方法已经超出了本文的范围，但非传播式的近场只能储存能量。使用近场探棒，你无法确定近场测量是传播或非传播式。这并不意味着近场磁探棒没有帮助，它只是告诉我们在下结论前时须先谨慎思考。

产品调试测试––外壳屏蔽

另一种很常见的调试方式是使用磁探棒在屏蔽内四处“嗅探”干扰辐射波由何处泄出，因为表面电流（surface currents）无法穿透外壳屏蔽（shielded enclosure）的结构缝隙，而会围绕着这些孔隙，而磁探棒通常可以感测到。目前这种测试的结果都很良好。

如果是大型屏蔽（electrically large，在频率方面大于1/4波长），并存在噪声电流，便会产生驻波，这取决于外壳大小。如果频率对应的外壳尺寸是1/2波长，即使附近没有孔隙，驻波也会在外壳达到最强。这种情况让多名EMC工程师猜想辐射波也许由屏蔽的金属墙穿透，而非透过孔隙。

由于集肤效应（skin effect），射频电流通常不能穿越屏蔽的金属墙，而必须透过孔隙或是缆线/连接器而穿透出去。在此例中，磁场探棒的高读取无法找出噪声泄漏点。

测量可适当地安抚情绪。但是，你应当了解测量方式，以确保你的测量结果符合原先的需求，还有做出的结论合理且符合物理原则。切勿盲目地接受测量结果，并且依此骤下结论。

总归一句，当去耦电容的设计适当、且连接电感（connecTIon inductance）最小化时，其使用的好处会比坏处多。
责任编辑；zl