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电场探头和磁场探头的区别是什么

更新时间:2022-01-10      点击次数:4666

在测量EMC的时候,示波器的射频探头可以帮助我们定位正在开发的电路板或产品的辐射是否达到设计要求。

那什么是射频探头?

射频(RF)探头是一种简单的电路,它允许电压表指示射频电路不同部分上射频信号的相对振幅。通常情况下,示波器会有专用的射频探头,以防止设备本身的干扰,如图1就是几款射频探头。

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图1

为了有效地使用这些射频探针,并很好的理解从不同类型探头那里得到的结果,我们就从近场的测量出发,来探讨一下射频探头的类型吧!

近场探头分为两种基本类型,分别是电场探头和磁场探针,让我们看看他们分别有什么区别?

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图2

电场探头如图2所示,主要是响应电场,电场由电路中变化的电压产生,它们通常看起来像一根短天线,有时像一根魔杖末端的小球,他们对探针如何朝向被测设备的方向有关。

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图3

磁场探头如图3所示,主要响应磁场,磁场是由电路中电流的变化产生,从而导致电压的变化,它们经常看起来像一个循环,被屏蔽以最大限度地减少e场拾取,因此对e场敏感,所以它们主要只对磁场作出反应。这些电子场探头真正重要的是场的变化,它们对这些场的方向很敏感,在测试中,它们只响应与回路在同一平面上的电流,因此如果回路是平坦的,那么在这个平面上流动的任何电流都会很好,但如果在电路中将磁环进行旋转,就会有电流流过,可以响应沿着垂直磁环方向流动的回路电流的平面,这就非常方便地帮助我们识别可能会辐射磁场的特定电路轨迹。

值得关注的是,无论使用哪种类型的探头,它们通常被设计为接收辐射能量或场,所以它们的设计不需要连接到您的电路,因此它们的外部通常会被裹上某种绝缘体,这样如果不小心碰到电路板,就不会因为相互接触而发生短路。

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图4

如图4所示,就像我们所说的那样,示波器上变化的波形,就是电场探头对板上电压变化的响应。

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图5

如图5所示图中,大家很可能会在图5中看到振荡器,因为在探头游走的芯片附近接收到了一个48兆赫的谐波,它们主要在逻辑电路周围非常有用,其中得到的波形的互连不是很好,长时间观察,我们就会发现电压的波动很大,而电流却没有多大的波动。

所以如果我们有不断变化的电流流过时,就会产生磁场,这个时候,我们就不会用电场探头去探测电路辐射,因为通常电源中的电压波动不大,但在电源走线上流动的电流量可能会有相当大的差异,这时候磁场探针就会更合适去探测。

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图6

除此之外,如图6所示,大家应该还注意到,当我在板子上某一个固定的点进行探测时,我们看到的是响应没有改变,如果在这个固定的点上旋转探头,响应基本上也是相同的,这就是磁场探头的特征。

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图7

现在使用电场探头,如图7所示,我们正在寻找当前有响应的磁场,通常我们都会发现,随着频率的上升,电路板中涉及的阻抗在下降,这可能是因为有控制阻抗走线之类的东西吧!通常这也意味着所涉及的电流有点高,所以这种情况下,电场探头通常更有效,并且可以定位更高的频率发射,大家肯定还注意到,在用电场探头进行探测的时候,一直保持着电场探头的回路平面平行于电路板,以便任何电流和电路板都将有效地耦合到这个探针中。

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图8

在图8中,我们将电场探头的平面平行于电流,在示波器的显示屏上,我们可以很容易地看到那条迹线上的宽带发射,但如果将这个探头旋转90度,就会看到刚才那个信号*消失了。在同一个点上,但只需将探头旋转90度,就可以对该电流产生很大的敏感性或使其*消失。

当你去寻找电路板上的一个冒犯性的辐射时,这可能真的很方便,例如你经常做的是拿电场探头并与板平行并四处扫描寻找板的区域,一旦你发现那令人反感的辐射,那么你就可以垂直电场探头,以便将探头平面对准电路板的特定轨迹,以查看哪些轨迹可能带有辐射。如果你排查的是一个非常密集的板,不能把它缩小到一个特定的轨迹,那么你就可以切换到较小直径的电场探头,这便会降低敏感度,但却可以让你很容易区分两条靠得很近的轨迹,从而得到具体是哪一条轨迹带有辐射,造成违规排放的的。

需要注意的是:通常在EMI一致性测量中,使用近场探头进行的测量和使用天线或所谓远场进行的测量结果可能匹配也可能不匹配,原因是远场测试能给出频率信息,即哪些频点超标了,但是没有位置信息。为了通过测试,需要从源头上来采取措施,所以需要应用近场测量来寻找干扰源,近场分析的初衷是要得到一个理想的磁场分布。

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