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來源：Digi-Key 作者：Art Pini 本博客系列文章的 第 1 部分主要討論了傳導(dǎo)電磁干擾 (EMI) 的測量。本文為第 2 部分，討論了輻射電磁干擾的測量。 輻射電磁干擾是一種不良電磁能量，以橫向電磁波的形式或通過電容或電感耦合傳輸?shù)阶杂煽臻g。承載隨時(shí)間變化信號(hào)的電路板導(dǎo)體會(huì)向空間輻射電磁能量。電路板上的每條走線實(shí)際上都是天線，能夠發(fā)送或接收信號(hào)。對(duì)于具有較大開關(guān)電壓和電流的開關(guān)模式電源來說，如果設(shè)計(jì)不當(dāng)，則很容易產(chǎn)生電磁干擾（圖 1）。 
圖 1：開關(guān)模式電源中的信號(hào)包括具有高壓擺率的寬帶電壓和電流波形，以及與開關(guān)頻率相關(guān)的窄帶信號(hào)和振蕩信號(hào)（如振鈴）。（圖片來源：Art Pini） 輻射電磁干擾測試需要測量被測設(shè)備 (DUT) 所產(chǎn)生電磁干擾信號(hào)的電磁場強(qiáng)度，這些信號(hào)是高壓擺率開關(guān)電壓和電流中所固有的。 輻射電磁干擾合規(guī)性測試在可以隔離信號(hào)與 DUT 的屏蔽暗室中進(jìn)行（圖 2）。感應(yīng)天線與 DUT 保持特定距離，通常為 1 米。通常采用雙錐天線和對(duì)數(shù)周期天線。
圖 2：輻射電磁干擾合規(guī)性測試在可以將 DUT 與外部射頻輻射隔離的屏蔽暗室中進(jìn)行。（圖片來源：Art Pini） DUT 放在接地平面上方的測試臺(tái)上。這些特定的輻射往往具有方向性，因此將 DUT 放在轉(zhuǎn)盤上，使感應(yīng)天線具有良好的直視性。天線也可以移動(dòng)，并能調(diào)節(jié)高度。在測試期間，記錄產(chǎn)生最高測量響應(yīng)的方向，并以此作為合規(guī)性測試的基準(zhǔn)。DUT 的布線也是測試的一部分，包裹在電纜線束中。 測試實(shí)驗(yàn)室將使用頻譜分析儀或電磁干擾接收器掃描目標(biāo)頻帶，尋找接近測試限值的輻射。它會(huì)針對(duì)所有 DUT 方向和天線極化執(zhí)行此操作。測試實(shí)驗(yàn)室會(huì)關(guān)注每個(gè)方向的輻射，并量化場強(qiáng)的幅度。 Texas Instruments 的 LM61495Q3RPHRQ1 10 安培 (A) 自動(dòng)降壓轉(zhuǎn)換器典型輻射發(fā)射測試結(jié)果如圖 3 所示。
圖 3：圖中所示為根據(jù) CISPR 25 Class 5，對(duì) LM61495Q3RPHRQ1 10 A 降壓轉(zhuǎn)換器進(jìn)行的典型輻射發(fā)射測試。此圖繪制了峰值、準(zhǔn)峰值和平均檢測器響應(yīng)的測試限值，并顯示了峰值（藍(lán)色）和平均（紫色）測量響應(yīng)的采集數(shù)據(jù)。（圖片來源：Texas Instruments） 此規(guī)格給出了峰值、準(zhǔn)峰值和平均檢測器響應(yīng)的測試限值。準(zhǔn)峰值響應(yīng)是經(jīng)過處理的響應(yīng)，它按照出現(xiàn)頻次對(duì)幅度峰值進(jìn)行加權(quán)。峰值和平均測量響應(yīng)都在圖中進(jìn)行了繪制。每個(gè)響應(yīng)的幅度都必須低于相應(yīng)的測試限值才算合規(guī)。 由于合規(guī)性測試流程成本昂貴且耗時(shí)，因此大多數(shù)設(shè)計(jì)人員都在屏蔽室外使用近場測量進(jìn)行預(yù)合規(guī)性測試。使用近場探頭，例如 Teledyne LeCroy 的 T3NFP3 套件，在距離 DUT 一英尺（30.5 厘米）范圍內(nèi)進(jìn)行近場測量。近場探頭檢測電場或磁場（圖 4）。此外，與大多數(shù)探頭不同，近場探頭未經(jīng)過校準(zhǔn)，可用于輻射源的相對(duì)測量和定位。
圖 4：Teledyne LeCroy 的 T3NFP3 近場探頭套件包含三個(gè)磁場探頭和一個(gè)電場探頭。（圖片來源：Teledyne LeCroy） T3NFP3 近場探頭套件由三個(gè)磁場探頭和一個(gè)電場探頭組成。這些探頭可以用作寬帶天線，感測 300 千赫 (kHz) 至 3 千兆赫 (GHz) 范圍內(nèi)的輻射放射。磁場探頭采用環(huán)形結(jié)構(gòu)，可供選擇的直徑為 20、10 和 5 毫米 (mm)。環(huán)越大，靈敏度越高，是探測輻射信號(hào)的理想工具。環(huán)越小，靈敏度越低，但幾何精度更高，有助于找到輻射源。磁場與環(huán)平面成直角時(shí)探頭的靈敏度最大。這一角度靈敏度可用于確定源的方向。 電場探頭是一個(gè)單極天線，使用時(shí)需要將探頭與測量平面保持垂直。電場探頭有助于識(shí)別高壓源和未端接源。 B&K Precision 的 PR262 與 T3NFP3 相似，但增加了一個(gè) 40 dB 的前置放大器，用于檢測極低電平信號(hào)（圖 5）。它的檢測頻率范圍從 9 kHz 到 3.2 GHz。
圖 5：PR262 套件與 T3NFP3 相似，但增加了一個(gè) 40 dB 的前置放大器，以檢測極低電平信號(hào)。（圖片來源：B&K precision） 近場探頭的輸出端與測量儀器的 50 歐姆輸入端相連。絕緣的探頭頭部通過印刷電路板，同時(shí)監(jiān)測響應(yīng)，以用于指示輻射源。磁場探頭和電場探頭都可以用來驗(yàn)證輻射電磁干擾信號(hào)的來源。 結(jié)語 由于電路板上的每一條走線實(shí)際上都是輻射電磁干擾天線，因此使用 T3NFP3 和 PR262 等近場探頭進(jìn)行預(yù)合規(guī)性測試至關(guān)重要。這些有助于快速檢測和隔離電磁干擾源，以便在進(jìn)行正式和昂貴的合規(guī)性測試之前降低電磁干擾。 |
