使用近场探头进行EMI干扰排查

　　EMC作为产品的一个特性，译为电磁兼容性；如果作为一门学科，则译为电磁兼容。它包括两个概念：EMI和EMS。

　　EMI电磁干扰，指自身干扰其它电器产品的电磁干扰量。EMS电磁敏感性，也有称为电磁抗扰度，是指能忍受其它电器产品的电磁干扰的程度。

　　在开发电子产品的过程中，电磁干扰EMI（Electro Magnetic Interference）是工程师们不得不考虑的问题。电磁干扰（EMI）可能会导致许多问题，尤其是在产品开发阶段或产品验收阶段。如果电路设计受到电磁干扰的影响，可能会出现乱码显示，数据接触不良或者是其他线路故障。为了最大限度地减少电磁干扰的影响，各个国家的政府机构都制定并实施了针对各个产品类型的EM输出的严苛标准，一般我们称为电磁兼容性（EMC）测试。所有电子相关的产品在上市前必须强制性通过电磁兼容性测试。

　　许多EMC兼容测试失败的原因主要来源于电路中的射频能量泄漏和电路板设计本身的相互影响。引起这种干扰的电场和磁场肉眼是不可见的，并且当我们想要深究其原因以期能最小化EMI影响时，往往会发现，问题是非常复杂的。

　　是什么导致了这个问题？造成辐射干扰的信号或能量来源在哪里？我该如何解决？

　　我们可以通过一些简单的工具和技术来帮助识别EMI干扰源。一旦确定了干扰源，我们就可以开始着手解决问题。那么怎么去找出干扰源呢？我们需要用到一种技术，这种技术不是严格意义上的标准EMC兼容测试，而是一种预测试，它可以帮助我们快速找到干扰源可能存在的地方，并且不需要昂贵的专业设备和实验室装置。

　　在本篇应用指南中，我们将介绍一些常用的预兼容测试相关的技术，例如使用近场探头来查找可能的EMI泄漏源。此项技术可以快速地识别问题，有效地节约时间和经济成本。

　　需要注意的是，预一致性测试旨在于帮助识别和解决可能会阻碍EMC认证的问题，并不能完全替代认证实验室的EMC合规测试。

　　1.电磁辐射基础知识

　　电磁辐射最常见的产生方式是导体中电流的突变或者电压的骤升，辐射的路径通过PCB走线，器件的引脚，连接器或者是其它的金属介质，包括机箱，机架或者是产品的外壳。电磁辐射实际上是指电场和磁场的相互作用，相互影响。它常常被这样描述：正交时变的电场和磁场的传播，如下图1所示。

　　图1图左上角是电磁波的传播，注意，电场和磁场是互相正交的

　　图2由电流产生的磁场

　　和磁场不一样，电场由移动或者静止的电荷产生。因此，当在散热片或金属外壳等诸如此类导电体的表面上产生电磁辐射时，电场产生的辐射会居于主导地位。电场产生的影响也倾向于远离源（远场）。某些环境因素如无线电台，wifi或者是人为的射频干扰信号，都使得远场测量更容易出现错误。远场测量，比如说某个兼容测试中的信号发射部分的测量，要求测量者拥有比进行近场测量更复杂的设备和更丰富的知识。

　　通过测量由导体产生的电磁场的幅值和频率，我们可以找出最可能导致EMI干扰问题的区域。

　　2.设备清单

　　以下是一些用于近场故障排除的基础设备清单：频谱仪/EMI接收机：测量相对于频率的RF功率。频谱仪的最高输入频率应该不低于1GHz,DANL为-100dBm(-40dBuV)或者更小，RBW不低于10kHz。

　　近场探头：分为磁场近场探头和电场近场探头。

　　磁场探头：磁场发射源通常来自芯片组引脚、印刷电路板导线、电源线或信号线，或没有良好接地的金属盖。磁场探头的感应元件是一个与发射导线或电线电感耦合的简易线圈。磁场探头在它的回路与载流电线对齐时，提供频谱分析仪的最大输出电压。在诊断EMI的故障时，工程师需要在被测器件的表面旋转和移动探头，以确定探头在功率读数达到最大值时的位置，同时避免遗漏重要的发射源。

　　电场探头：电场主要来源于未使用负载端接的电缆和电线，以及通向高阻抗逻辑电路的印刷电路板导线(可能是逻辑集成电路的高阻抗输入或三相输出)。最简单的电场探头实质上就是一个小型天线。电场探头能够很方便地探测空中信号，例如蜂窝下行链路信号。这些大功率空中信号可能需要增加衰减，以防频谱分析仪过载。不过，增加衰减将会影响频谱分析仪的灵敏度。

　　50欧姆同轴线缆：使用与近场探头和频谱分析仪RF输入口相匹配的线缆。如果需要的话，探头，同轴线缆，连接器可以同时配套购买。

　　3.连接方式

　　4.结论

　　近场电磁干扰(EMI)测试是电磁兼容性(EMC)辐射发射预兼容测试中的一个重要工具。用户可考虑各种近场探头在定位和测试可能的发射源以及诊断其故障等方面的不同优势，选择适合的近场探头执行这一测试。