在EMI/EMC測試中,我們通常使用遠(yuǎn)場測量的天線,我們將遠(yuǎn)場的電場水平與法定限制進(jìn)行比較,然后使用近場探頭對電路進(jìn)行故障排除。
遠(yuǎn)近的含義是什么?與EMI/EMC領(lǐng)域一樣,這取決于:
第一個重要的想法是記住任何電磁波都有阻抗,即波阻抗。波阻抗Zw是該波的電場(V/m)和磁場(A/m)之比,所以Zw=E/H,注意V/m除以A/m是歐姆。
所以,如果測量的信號在電場中是10V/m,在磁場中是0.04A/m,那么波的阻抗是250歐姆的Zw波。
高E值和低H值的信號是高阻抗波,低E值和高H值的信號是低阻抗波(使用電路理論方法時注意等效點:高電壓和低電流的電路是高阻抗電路,低電壓和高電流的電路是低阻抗電路電路)。
第二個想法是記住,當(dāng)增加到源的距離時,電場和磁場會衰減。所以,對于圖1中的電路,當(dāng)遠(yuǎn)離電路時,電場(E)和磁場(H)的振幅都會減小。
靠近信號的原點,E和H較大。當(dāng)遠(yuǎn)離電路時,E和H衰減為1/x、1/x2或1/x3,其中x是到源的距離。
請注意,只有輻射的信號才能到達(dá)遠(yuǎn)離電路的地方(當(dāng)電路具有所需或不需要的天線時)。其他信號將圍繞在電路中的元件周圍,不可能被輻射。
當(dāng)離信號源遠(yuǎn)或近時,E和H(波阻抗)的比值是多少?
假設(shè)電路位于圖2中的位置X=0,該圖繪制的是波阻抗Zw=E/H。當(dāng)離電路很遠(yuǎn)(即d》λ)時,你將測量的E和H之間的比率將恰好為Zo=377Ω,這是ar場中的波阻抗。
所以,在遠(yuǎn)場中,如果你知道電場的水平,可以很容易地計算出磁場的振幅。隨著距離的增加,比值是恒定的,因為在遠(yuǎn)場中,E和H都以1/x衰減。
在這種情況下,您將無法知道信號的來源是低阻抗電路(即環(huán)路)還是高阻抗電路(即開路)。你在遠(yuǎn)場接收一個平面波,我們用天線接收這些信號。
現(xiàn)在,考慮一下你離賽道近一點。你會看到E/H約為377歐姆,但當(dāng)距離接近λ/6(d/λ=0.16)時,比值E/H將從Zo值開始增大或減小。
你將看到的是波阻抗將取接近我們產(chǎn)生信號的電路阻抗的值,例如,如果信號是由一個低阻抗電路作為一個回路(高電流-低電壓)產(chǎn)生的,那么隨著你靠近電路,Zw將從377歐姆減小。如果信號是由高阻抗電路作為開路(高電壓-低電流)產(chǎn)生的,則隨著您靠近電路,Zw將從377歐姆增加。
這是因為在近場我們不使用天線,我們使用近場磁或電探針。
例如,假設(shè)有一個電路在250MHz下產(chǎn)生輻射問題。對于該頻率,λ/6為20cm。所以,如果你在5米處測量/接收到信號,你將處于遠(yuǎn)場。如果您在5厘米處測量/接收信號,您將處于近場(圖3)。
了解遠(yuǎn)場值與近場值相關(guān)是很重要的,但是,如果在近場中測量信號,也許你不會在遠(yuǎn)場探測到這些信號,僅僅是因為它們不能被輻射(它們存儲在你測量的區(qū)域,但是沒有某種天線將信號發(fā)送到遠(yuǎn)場)。
近場和遠(yuǎn)場在EMI/EMC中是非常重要的,因為要知道需要測量什么樣的探頭,在某一特定頻率下屏蔽的效果如何,輻射信號的來源如何等等,這一點至關(guān)重要。
我的最后一個建議是:在你的應(yīng)用程序中嘗試計算近場到遠(yuǎn)場的距離,以便更好地理解你的問題。
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