EMC測試的理想工具

在開發(fā)電子產(chǎn)品的過程中，電磁干擾 EMI（Electro Magnetic Interference）是工程師們

不得不考慮的問題。電磁干擾（EMI）可能會導(dǎo)致許多問題，尤其是在產(chǎn)品開發(fā)階段或產(chǎn)品

驗收階段。如果電路設(shè)計受到電磁干擾的影響，可能會出現(xiàn)亂碼顯示，數(shù)據(jù)接觸不良或者是

其他線路故障。

許多 EMC 兼容測試失敗的原因主要來源于電路中的射頻能量泄漏和電路板設(shè)計本身的

相互影響。引起這種干擾的電場和磁場肉眼是不可見的，并且當(dāng)我們想要深究其原因以期能

最小化 EMI 影響時，往往會發(fā)現(xiàn)，問題是非常復(fù)雜的。

是什么導(dǎo)致了這個問題？ 造成輻射干擾的信號或能量來源在哪里？ 我該如何解決？

好在，我們可以通過一些簡單的工具和技術(shù)來幫助識別 EMI 干擾源。一旦確定了干擾

源，我們就可以開始著手解決問題。那么怎么去找出干擾源呢？我們需要用到一種技術(shù)，這

種技術(shù)不是嚴(yán)格意義上的標(biāo)準(zhǔn) EMC 兼容測試，而是一種預(yù)測試，它可以幫助我們快速找到 干擾源可能存在的地方，并且不需要昂貴的專業(yè)設(shè)備和實驗室裝置。 例如使用近場探頭

和電流探頭來查找可能的 EMI 泄漏源。此項技術(shù)可以快速地識別問題，有效地節(jié)約時間和

經(jīng)濟(jì)成本。

需要注意的是，預(yù)一致性測試旨在于幫助識別和解決可能會阻礙 EMC 認(rèn)證的問題，并

不能完全替代認(rèn)證實驗室的 EMC 合規(guī)測試。

以下是一些用于近場故障排除的基礎(chǔ)設(shè)備清單：

頻譜儀/EMI 接收機(jī)：

測量相對于頻率的 RF 功率。頻譜儀的最高輸入頻率應(yīng)該不低于 1GHz,

DANL 為-100dBm (-40dBuV)或者更小，RBW 不低于 10kHz。

近場探頭：購買或者手工自制。分為磁場近場探頭和電場近場探頭。

電流探頭：購買或自制。

50 歐姆同軸線纜：使用與近場探頭和頻譜分析儀 RF 輸入口相匹配的線纜。如果需要的

話，探頭，同軸線纜，連接器可以同時配套購買。

探頭：因為人類的肉眼無法直接看到電磁波，所以我們需要借助一些工具輔助測量。回想

一下我們剛剛提到的，導(dǎo)體中的移動電荷產(chǎn)生輻射到整個空間的電磁場。我們可以通過測量

電磁場功率值來衡量電路中的感應(yīng)電壓，從而間接地測量出源電場的強(qiáng)度。在 EMI 故障排

除的過程中，最常用到的兩種探頭是近場探頭和電流鉗。 

近場探頭和電流鉗具有類似的原理。 流過探針的“環(huán)路”區(qū)域的磁場會產(chǎn)生可測量的電

壓（圖 4）。環(huán)形區(qū)域越大，磁通量就越大，因此更適合尋找一些小信號。但是小的環(huán)形區(qū)域

提供更好的空間分辨率（從而可以更精確地找到問題點）。許多測試工具中的探頭都有多種

環(huán)尺寸（見圖 5），從而幫助用戶更好地實現(xiàn)靈敏度和空間分辨率之間的平衡。

電場探頭通常不會有一個環(huán)形的區(qū)域。用他們獲得電場信息的方法更像是單極天線。與

磁場探頭一樣，電場探針旋轉(zhuǎn)與否不影響測量結(jié)果，但與信號源的距離是非常重要的影響因

素。

以下是探頭的使用指南：

關(guān)閉被測設(shè)備，觀察頻譜儀的測量值，測出本底輻射。注意，任何可能由環(huán)境或者本底

輻射引起的的射頻干擾都要關(guān)注。如果在屏蔽良好的實驗室中，這個問題可能不是很大，但

在普通的實驗室中，一定要提前測得環(huán)境中存在的本底干擾。

探頭的擺放，通信端口終端，以及機(jī)器外殼的接縫、通風(fēng)口等，這些都是在測試中容易

出現(xiàn)問題的地方。

電場或磁場的探頭離信號源近一點會測得更高幅值。

磁場探頭放置的方向垂直于磁場會比平行于磁場測得更高的數(shù)據(jù)。

因為在重復(fù)的實驗中探頭的位置是比較重要的，因此把一個不導(dǎo)電的夾具（如木頭，塑

料）固定在被測設(shè)備上，那么探頭就可以使用了。記住，探頭的位置和放置方向是十分重要

的，一點點的位置偏差或者一點點的角度偏差都會在對被測設(shè)備進(jìn)行實驗時引起很大的誤差。

電子設(shè)備中的線纜和連接器都需要被屏蔽并且接地正確，因為它們是很好的天線，導(dǎo)體

外部的微小的電流變化就很容易造成探測到的輻射量超過電磁兼容測試設(shè)定的限值。電流鉗

和頻譜儀配合使用可以了解到線纜和連接器產(chǎn)生電磁輻射的原因。

電流鉗和近場探頭的原理類似我們可以直接從商家購買或把線圈纏在鐵夾和 BNC 連接

器上自己制作（如圖 7 所示）。把電流鉗靠近待測的線纜，同時把它連接到頻譜儀的輸入端 口，把頻譜儀的頻率調(diào)到設(shè)定的范圍。 

以下是探頭的一些使用指南：

如果不能確定輸入信號的大小，可以在測量之前給頻譜儀的 RF 輸入端加一個外置的衰

減器。電源線或者其它高功率的應(yīng)用可能會影響頻譜儀 RF 輸入端口的靈敏度。

測量所有可能和被測設(shè)備連接的線纜。包括電源線，USB 線，網(wǎng)線等。（如圖 8） 

電流鉗，尤其是手工自制的，對環(huán)境中的 RF 信號特別敏感，這可能使得你測到的信號

是不準(zhǔn)確或者是錯誤的。先連接所有的電纜，探頭等，然后通過關(guān)閉被測設(shè)備來測得環(huán)境中

的 RF 信號，然后把這個本底數(shù)據(jù)和打開被測設(shè)備時所測得的數(shù)據(jù)相比較，從而得到準(zhǔn)確的 數(shù)據(jù)。這對于循環(huán)多次測試不斷變化的環(huán)境中的被測設(shè)備的 RF 信號來說也是一個好辦法。

如果你的 RF 測量實驗失敗了，那么從出現(xiàn)錯誤的頻率以及產(chǎn)生這些頻率的基波開始著

手尋找問題。

檢查和評價

在使用探頭檢測到的信號干擾可能并不是真實的干擾數(shù)據(jù)，但是通過觀察分析測量結(jié)果，

對比被測設(shè)備的前后狀態(tài)等方法，用戶可以更快的進(jìn)行故障排除。

以下是一些可參的實驗技巧，可以幫助我們觀察更多實驗中的細(xì)節(jié)：

大多數(shù)的頻譜儀不具有預(yù)選器。如果你是用一個不配備預(yù)選器的頻譜儀，你觀察到的

峰值可能不是真實的。由于帶外信號和待測信號混合在一起，沒有預(yù)選器的頻譜儀很可能

會觀測到一個假峰。

你需要通過外加一個衰減器（可以 3dB 或者 10dB）測試一下這個峰值的有效性，真

實的峰值會隨著衰減量下降。如果峰值下降的量大于外加衰減的量，那么這個峰值很可能

是一個假峰。把這個假峰標(biāo)注出來和兼容測試中得到的結(jié)果進(jìn)行對比。你也可以使用預(yù)選

器或者 EMI 接收器，但是這些配件對于大多數(shù)快速測試來說是成本高昂的。圖 10 是一個典型的峰值測試實驗，黃色的軌跡是沒有使用衰減器得到的，紫色的則

是給頻譜儀的射頻輸入端外加了一個 10 dB 的衰減器得到的，這種情況下，峰值下降的量

和所添加的衰減量是一致的。這有助于確認(rèn)該峰值是真峰而不是帶外信號的產(chǎn)物。

上圖 使用頻譜儀的標(biāo)記功能對兩次掃描結(jié)果進(jìn)行標(biāo)記黃色的軌跡是沒有使用衰減器得到的，紫色的則 是給頻譜儀的射頻輸入端外加了一個 10 dB 的衰減器得到的

一些具有最大軌跡類型保持功能的頻譜儀將會連續(xù)的保存每次頻率掃描的最大值，你可

以把一個單軌作為“清除寫入”（你可以打開一條跡線為“清除寫入”狀態(tài)），來表現(xiàn)射頻信號，

然后把另一條設(shè)置為最大保持。這使得你可以比較被測設(shè)備在最壞的情況下的收集的數(shù)據(jù)的

變化，并且使用最大保持功能“固定”它們。

可以使用標(biāo)記和峰值表功能去清楚的找出峰值頻率和幅值

結(jié)論 

1.磁場由流動的電流產(chǎn)生。使用磁場近場探頭靠近導(dǎo)線或回路去甄別電磁輻射。

2.電場由流動的電流或者靜電荷產(chǎn)生。使用電場近場探頭在金屬平面（例如散熱器，機(jī)

箱，顯示屏的邊界或者是機(jī)殼的縫隙等）去甄別電磁輻射。

3.使用電流鉗去甄別潛在的輻射和從線纜和連接器泄漏的諧振。

4.顯示屏，機(jī)殼的縫隙，帶狀線纜和通信端口及總線是最可能導(dǎo)致輻射泄漏的地方。

5.用導(dǎo)電帶或鋁箔包裹住可能產(chǎn)生電磁泄漏的部分，并確認(rèn)包裹是接地的，再次掃描被

包住的地方的 EMI 干擾是否減輕了。

6.連接不良的電纜和連接器也會導(dǎo)致輻射問題。

7.通過給被測器件斷電并觀察頻譜儀上的輸出，可以多次測量環(huán)境對實驗的影響。在測

量中要標(biāo)注出任何的變化以及它們所帶來的潛在的影響。

通過一些簡單的設(shè)備，你可以在室內(nèi)進(jìn)行預(yù)兼容測試，

這會最大限度地減少產(chǎn)品開發(fā)

時間，降低設(shè)計成本，以及減少下一代產(chǎn)品研發(fā)過程中的反復(fù)測量次數(shù)。

想了解更多信息可以訪問安泰測試網(wǎng)www.agitek.com.cn

CYBERTEK近場探頭套件主要用于電子產(chǎn)品的電磁場測量，實現(xiàn)干擾源快速位，多種形狀的探頭，寬頻率范圍，可以完成多種的電磁場測試任務(wù)。廣泛應(yīng)用于檢測器件或者是表面的磁場方向及強(qiáng)度；機(jī)箱、線纜、PCB模塊等磁場泄露情況；甚至可以到IC引腳以及具體的走線，從而判斷干擾產(chǎn)生的原因，提高產(chǎn)品設(shè)計水平，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期。

（EM8030 近場探頭+EM8020A/B 放大器）專為近場測試設(shè)計的探頭,適用于電子產(chǎn)品的電磁場測量。

一、為什么要近場測量

在EMC 測試認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)中，是遠(yuǎn)場測量，遠(yuǎn)場測試只是能給出頻率信息。顯示各個頻點的輻射強(qiáng)度，但是沒有給出具體的位置信息。為了通過測試，如果沒有目的的對電路進(jìn)行更改，將會花大量的時間，精力，經(jīng)費。加長了產(chǎn)品的研發(fā)周期。所以必須對產(chǎn)品的輻射根源進(jìn)行排查，這樣就要用到近場探頭來具體定位干擾源，后級接放大器，可大大提高測試靈敏度。

二、CYBERTEK 近場探頭套件特點

1. 寬頻率范圍，多種形狀的探頭，可以完成多種的電磁場測試任務(wù)。

2. 通過移動探頭可以檢測出磁場的方向和分布，適用于機(jī)箱線纜電磁泄露，IC 引腳區(qū)域，EMC 器件等的磁場檢測。

3. 無源探頭，可以直接連到頻譜分析儀或者示波器的50 歐姆輸入端，方便檢查使用不同手段對磁場或者電流的變化。如果應(yīng)用場合的信號比較弱，可在后級增加EM8020A/B 放大器，增益約20dB/30dB，提高系統(tǒng)測試靈敏度！

4. 探頭輕巧，使用方便。

三、測試示意圖

CYBERTEK EM8030 近場探頭測試頻率可達(dá)3G，在產(chǎn)品的開發(fā)期間可用探測PCB 的磁場變化情況。如電動機(jī)磁場輻射強(qiáng)度很強(qiáng)，可以不加放大器。示意圖如下：

四、測試方法

第一步利用EM8030-1 或者EM8030-2 檢測大概磁

第二步利用EM8030-3 或者EM8030-4 實現(xiàn)準(zhǔn)確定位，示意圖如下：

五、應(yīng)用案例（開關(guān)電源）

第一步：利用EM8030-1 探測PCB 某處磁場大概強(qiáng)度

從圖上可以看到：10MHz 附近70MHz 附近107MHz 附近有較強(qiáng)的磁場輻射

第二步利用EM8030-3 進(jìn)一步定位（發(fā)現(xiàn)探頭附近有兩個很長的引線，探測這兩根線）

上圖看到探測到的這根線（該線為電池供電時的初級線圈）輻射比較強(qiáng)，頻率在10MHz 附近和70MHz 附近！

上圖看到探測到的這根線（電壓輸出線）在頻率107MHz 的輻射比較強(qiáng)（上圖中的10MHz 處點輻射也很強(qiáng)，后來發(fā)現(xiàn)是頻譜儀的問題）通過以上兩步基本查到了不同頻率點的輻射源，下面的問題相對就比較容易了！當(dāng)然我們可以看到上圖的信號比較微弱，這時可以使用EM8020A/B 放大器，測試效果如下：

上圖看到加放大器后，看到測到的輻射強(qiáng)度明顯增加，靈敏度提高很多！