電場探頭和磁場探頭的區(qū)別是什么

在測量EMC的時(shí)候，示波器的射頻探頭可以幫助我們定位正在開發(fā)的電路板或產(chǎn)品的輻射是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

那什么是射頻探頭？

射頻（RF）探頭是一種簡單的電路，它允許電壓表指示射頻電路不同部分上射頻信號的相對振幅。通常情況下，示波器會(huì)有專用的射頻探頭，以防止設(shè)備本身的干擾，如圖1就是幾款射頻探頭。

圖1

為了有效地使用這些射頻探針，并很好的理解從不同類型探頭那里得到的結(jié)果，我們就從近場的測量出發(fā)，來探討一下射頻探頭的類型吧！

近場探頭分為兩種基本類型，分別是電場探頭和磁場探針，讓我們看看他們分別有什么區(qū)別？

圖2

電場探頭如圖2所示，主要是響應(yīng)電場，電場由電路中變化的電壓產(chǎn)生，它們通常看起來像一根短天線，有時(shí)像一根魔杖末端的小球，他們對探針如何朝向被測設(shè)備的方向有關(guān)。

圖3

磁場探頭如圖3所示，主要響應(yīng)磁場，磁場是由電路中電流的變化產(chǎn)生，從而導(dǎo)致電壓的變化，它們經(jīng)常看起來像一個(gè)循環(huán)，被屏蔽以最大限度地減少e場拾取，因此對e場敏感，所以它們主要只對磁場作出反應(yīng)。這些電子場探頭真正重要的是場的變化，它們對這些場的方向很敏感，在測試中，它們只響應(yīng)與回路在同一平面上的電流，因此如果回路是平坦的，那么在這個(gè)平面上流動(dòng)的任何電流都會(huì)很好，但如果在電路中將磁環(huán)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，就會(huì)有電流流過，可以響應(yīng)沿著垂直磁環(huán)方向流動(dòng)的回路電流的平面，這就非常方便地幫助我們識(shí)別可能會(huì)輻射磁場的特定電路軌跡。

值得關(guān)注的是，無論使用哪種類型的探頭，它們通常被設(shè)計(jì)為接收輻射能量或場，所以它們的設(shè)計(jì)不需要連接到您的電路，因此它們的外部通常會(huì)被裹上某種絕緣體，這樣如果不小心碰到電路板，就不會(huì)因?yàn)橄嗷ソ佑|而發(fā)生短路。

圖4

如圖4所示，就像我們所說的那樣，示波器上變化的波形，就是電場探頭對板上電壓變化的響應(yīng)。

圖5

如圖5所示圖中，大家很可能會(huì)在圖5中看到振蕩器，因?yàn)樵谔筋^游走的芯片附近接收到了一個(gè)48兆赫的諧波，它們主要在邏輯電路周圍非常有用，其中得到的波形的互連不是很好，長時(shí)間觀察，我們就會(huì)發(fā)現(xiàn)電壓的波動(dòng)很大，而電流卻沒有多大的波動(dòng)。

所以如果我們有不斷變化的電流流過時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生磁場，這個(gè)時(shí)候，我們就不會(huì)用電場探頭去探測電路輻射，因?yàn)橥ǔｋ娫粗械碾妷翰▌?dòng)不大，但在電源走線上流動(dòng)的電流量可能會(huì)有相當(dāng)大的差異，這時(shí)候磁場探針就會(huì)更合適去探測。

圖6

除此之外，如圖6所示，大家應(yīng)該還注意到，當(dāng)我在板子上某一個(gè)固定的點(diǎn)進(jìn)行探測時(shí)，我們看到的是響應(yīng)沒有改變，如果在這個(gè)固定的點(diǎn)上旋轉(zhuǎn)探頭，響應(yīng)基本上也是相同的，這就是磁場探頭的特征。

圖7

現(xiàn)在使用電場探頭，如圖7所示，我們正在尋找當(dāng)前有響應(yīng)的磁場，通常我們都會(huì)發(fā)現(xiàn)，隨著頻率的上升，電路板中涉及的阻抗在下降，這可能是因?yàn)橛锌刂谱杩棺呔€之類的東西吧！通常這也意味著所涉及的電流有點(diǎn)高，所以這種情況下，電場探頭通常更有效，并且可以定位更高的頻率發(fā)射，大家肯定還注意到，在用電場探頭進(jìn)行探測的時(shí)候，一直保持著電場探頭的回路平面平行于電路板，以便任何電流和電路板都將有效地耦合到這個(gè)探針中。

圖8

在圖8中，我們將電場探頭的平面平行于電流，在示波器的顯示屏上，我們可以很容易地看到那條跡線上的寬帶發(fā)射，但如果將這個(gè)探頭旋轉(zhuǎn)90度，就會(huì)看到剛才那個(gè)信號*消失了。在同一個(gè)點(diǎn)上，但只需將探頭旋轉(zhuǎn)90度，就可以對該電流產(chǎn)生很大的敏感性或使其*消失。

當(dāng)你去尋找電路板上的一個(gè)冒犯性的輻射時(shí)，這可能真的很方便，例如你經(jīng)常做的是拿電場探頭并與板平行并四處掃描尋找板的區(qū)域，一旦你發(fā)現(xiàn)那令人反感的輻射，那么你就可以垂直電場探頭，以便將探頭平面對準(zhǔn)電路板的特定軌跡，以查看哪些軌跡可能帶有輻射。如果你排查的是一個(gè)非常密集的板，不能把它縮小到一個(gè)特定的軌跡，那么你就可以切換到較小直徑的電場探頭，這便會(huì)降低敏感度，但卻可以讓你很容易區(qū)分兩條靠得很近的軌跡，從而得到具體是哪一條軌跡帶有輻射，造成違規(guī)排放的的。

需要注意的是：通常在EMI一致性測量中，使用近場探頭進(jìn)行的測量和使用天線或所謂遠(yuǎn)場進(jìn)行的測量結(jié)果可能匹配也可能不匹配，原因是遠(yuǎn)場測試能給出頻率信息，即哪些頻點(diǎn)超標(biāo)了，但是沒有位置信息。為了通過測試，需要從源頭上來采取措施，所以需要應(yīng)用近場測量來尋找干擾源，近場分析的初衷是要得到一個(gè)理想的磁場分布。