近场探头每个人都知道，但你们了解近场探头吗？对于这个拥有EMC世界真·神器之称的“武器”都有哪些特别之处，究竟是什么原理，本期文章大揭秘！哈喽大家好，我是老白——
（咳咳，老郭美食老粉没跑了！）
面对让你头痛的EMI问题产品时，你此时心里最想的应该是自家企业有间半电波暗室或屏蔽室该多好呀！醒一醒，老铁；建一间半电波暗室+设备得200W+，建一间屏蔽室+设备得100W+，贵司可舍不得为你花这个钱！第三方EMC实验室和公司来回奔走？只能这样了，（路途）长途跋涉呀，（实验室预约）到处打电话呀(╥﹏╥)，且对于每一步的整改效果都得整合；如此反复，话费时费力，W也花出了十多个( •̥́ ˍ •̀)。
幸运的是，近场EMC诊断整改系统存可以帮助我们找出EMI干扰源，一旦你找到了干扰源，就会有一系列解决此类问题的方法。虽然这种技术不是标准的EMC测试的一部分，但可以帮助我们快速找到干扰可能存在的地方，从而尽快地低风险地通关EMC世界。
电磁辐射是导体中电流的突变或者电压的骤升而产生的，辐射的路径通过PCB走线，器件的引脚，连接器或者是其它的金属介质（机箱或者是产品的外壳），它是正交时变的电场和磁场的传播。
这一本质被伟大的传奇玩家法拉第利用，他给我们带来了电磁感应原理（1831年10月17日）（有趣的事，另一位传奇玩家麦克斯韦同年诞生（1831年11月13日）），而真·神器：近场探头的工作原理便是基于电磁感应现象。当探头靠近电磁发射源时，发射源产生的电场或磁场会穿过探头的感应部分，使探头内部产生感应信号。
对于电场探头，其感应部分通常为电极结构，当处于电场中时，电场会使电极上产生感应电荷，进而形成可测量的电压信号，以此反映电场的强度和变化。对于磁场探头，其环状结构相当于一个线圈，当磁场线穿过圆环（线圈）时，根据电磁感应定律，线圈中会产生感应电动势，感应电动势的大小与磁场的变化率、线圈的匝数以及磁场穿过线圈的磁通量等因素相关，通过测量这一感应电动势，就能得知磁场的相关信号。
当探头靠近发射源时，电流、电压、形状和材料等特性将成为决定场强的主要因素。如果辐射是来自高电压、弱电流的电路或元器件，那么电场在 EMI 近场中将起到主要作用。如果部分被测器件中电流很强而电压较低，那么磁场将起到主要作用。在近场测试中，当探头逐渐远离被测器件时，磁场衰落的速度比电场更快。因此，磁场探头更多地用于在近场测试中定位发射目标。
那么问题来了，挑选近场探头需要考虑什么？
1.灵敏度：灵敏度是将频谱分析仪、探头、预放视为一个整体系统来确定其灵敏度。灵敏度高的系统能够轻松地探测到很小的发射，并有足够的裕量来观测硬件变动前后发射的变化。提高灵敏度方法主要是选择低平均噪声电平的频谱仪，然后调节频谱仪内部衰减、降低分辨率带宽、增加预放等，最后才选择匹配的近场探头。对于高压、大电流、内部工作频率低的样品，其近场辐射相对较大，灵敏度相对不重要；对于密集型的高频低压电路，需要高灵敏度才能检测到微弱信号。
2.分辨率：探头的分辨率对于定位发射源至关重要。通常来说，探头的灵敏度和分辨率是一对矛盾体。例如，尺寸越大的磁场探头，灵敏度往往越高，探测发射的区域越大，但其分辨率会越低，从而难以准确地分辨发射源。因此，建议先使用尺寸较大、灵敏度较高的探头来执行 EMI 测试，捕获和确定发射源的大致区域，然后使用尺寸较小但分辨率较高的探头来确定发射源的准确位置。为此，推荐您配备多种探头。
3.频率响应：频率响应简单理解就是探头在不同频段的接收能力，通常探头在低频段（KHz）的接收能力远远低于高频段（MHz以上）能力。频率响应是一个经常会被忽略的重要因素。频率响应是给定探头在测量相同幅度、不同频率的信号时得到的幅度差。当使用天线测试磁场时，更重要的是精确测量场强，而不是测量频率响应。在进行近场测试的过程中，探头的角度以及探头与被测器件之间的距离都会改变，因此使测量场强的值失去了意义。
4.其它特性：由于电磁场干扰源可以同时存在于一个电路中，具有高电场抑制的磁场探头对于精确定位干扰源是必要的。当磁场探头的电场抑制度比较低时会影响磁场探头的方向性，会干扰对干扰源的判断。其次，对于低电压的产品，无论那种近场探头都能获得良好的保护。对于高电压产品，很多近场探头外表的镀层或绝缘层容易被高压击穿，从而造成频谱仪损坏，因此选择探头时需要注意绝缘强度或做好绝缘措施。最后，探头尺寸和形状也是考虑范围：指探头感应部分的尺寸，尺寸过大会影响分辨率和狭窄位置的使用，带来的好处是不用打开频谱仪内置预放进行初扫。微形矩形探头在使用上比圆形探头更为便利，同尺寸感应宽度矩形的灵敏度高于圆形；矩形探头更贴近于样品表面，分辨率好从而分析更加精准。圆形探头在制作上更加简单，矩形探头的设计更为复杂。
真·神器：近场探头实战指南
步骤一：搭建测试系统
1. 按以下顺序连接设备：近场探头 -> 前置放大器 -> 频谱分析仪。
2. 给前置放大器供电（通常是电池或外部电源）。
3. 打开频谱分析仪和前级放大器预热。
步骤二：设置频谱分析仪
1. 设置频率范围：根据你关心的干扰频率来设置。例如，如果你的电路主时钟是50MHz，那么你应该扫描从50MHz开始的一系列谐波（如到500MHz或1GHz）。
2. 设置合适的分辨率带宽（RBW）：
· 较宽的RBW（如100kHz）扫描速度快，适合快速搜寻。
· 较窄的RBW（如10kHz）能提高信噪比，看得更清楚，但扫描慢。找到信号后可以减小RBW来仔细观察。
3. 启用峰值保持（Max Hold）功能：这是最关键的一步。启用后，频谱仪会记录下扫描过程中出现的最大值。你移动探头时，屏幕上会留下所有信号的“痕迹”，让你不会错过任何短暂的高幅值信号。
4. 设置参考电平和刻度：调整参考电平，让信号显示在屏幕中央区域，避免饱和或太小看不清。
步骤三：选择探头并开始扫描
1. 从大到小：开始时先用较大的磁场探头进行“粗扫”。大探头覆盖面积大，可以快速定位出问题的大致区域（哪个芯片、哪个电源区域、哪条电缆）。
2. 逐步缩小：换用更小的探头。小探头空间分辨率高，可以精确定位到具体的某条走线、某个引脚或某个元件。
3. 判断干扰类型：
· 怀疑电流回路/电源/芯片去耦问题？ -> 优先使用磁场探头。
· 怀疑连接器/电缆/散热器/高频节点辐射？ -> 优先使用电场探头。
4. 扫描技巧：
· 保持恒定高度：探头与PCB表面的距离严重影响读数。扫描时尽量保持高度一致（例如1-2mm），以便公平比较不同点的强度。
· 多角度尝试：对于磁场探头，其方向性很强。旋转探头，当环面与磁场方向垂直时，耦合最强。通过旋转可以判断磁场的方向。
· 关注“热点”：在频谱仪上看到信号幅度显著升高的地方，就是你需要关注的“热点”。
步骤四：解读结果与诊断
1. 识别频率：确定你看到的尖峰频率是什么。它是某个时钟的基频还是谐波？是开关电源的开关频率？记下这些频率。
2. 比较整改措施：
· 在发现问题点后，你可以尝试整改（如在电源引脚加磁珠/电容、为电缆加磁环、屏蔽某个芯片）。
· 再次扫描同一个点，比较整改前后信号幅度的变化（dB值）。如果降低了几个dB，说明整改有效。
