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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到自由空間。承載隨時間變化信號的電路板導體會向空間輻射電磁能量。電路板上的每條走線實際上都是天線，能夠發送或接收信號。對于具有較大開關電壓和電流的開關模式電源來說，如果設計不當，則很容易產生電磁干擾（圖 1）。 
圖 1：開關模式電源中的信號包括具有高壓擺率的寬帶電壓和電流波形，以及與開關頻率相關的窄帶信號和振蕩信號（如振鈴）。（圖片來源：Art Pini） 輻射電磁干擾測試需要測量被測設備 (DUT) 所產生電磁干擾信號的電磁場強度，這些信號是高壓擺率開關電壓和電流中所固有的。 輻射電磁干擾合規性測試在可以隔離信號與 DUT 的屏蔽暗室中進行（圖 2）。感應天線與 DUT 保持特定距離，通常為 1 米。通常采用雙錐天線和對數周期天線。
圖 2：輻射電磁干擾合規性測試在可以將 DUT 與外部射頻輻射隔離的屏蔽暗室中進行。（圖片來源：Art Pini） DUT 放在接地平面上方的測試臺上。這些特定的輻射往往具有方向性，因此將 DUT 放在轉盤上，使感應天線具有良好的直視性。天線也可以移動，并能調節高度。在測試期間，記錄產生最高測量響應的方向，并以此作為合規性測試的基準。DUT 的布線也是測試的一部分，包裹在電纜線束中。 測試實驗室將使用頻譜分析儀或電磁干擾接收器掃描目標頻帶，尋找接近測試限值的輻射。它會針對所有 DUT 方向和天線極化執行此操作。測試實驗室會關注每個方向的輻射，并量化場強的幅度。 Texas Instruments 的 LM61495Q3RPHRQ1 10 安培 (A) 自動降壓轉換器典型輻射發射測試結果如圖 3 所示。
圖 3：圖中所示為根據 CISPR 25 Class 5，對 LM61495Q3RPHRQ1 10 A 降壓轉換器進行的典型輻射發射測試。此圖繪制了峰值、準峰值和平均檢測器響應的測試限值，并顯示了峰值（藍色）和平均（紫色）測量響應的采集數據。（圖片來源：Texas Instruments） 此規格給出了峰值、準峰值和平均檢測器響應的測試限值。準峰值響應是經過處理的響應，它按照出現頻次對幅度峰值進行加權。峰值和平均測量響應都在圖中進行了繪制。每個響應的幅度都必須低于相應的測試限值才算合規。 由于合規性測試流程成本昂貴且耗時，因此大多數設計人員都在屏蔽室外使用近場測量進行預合規性測試。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）范圍內進行近場測量。近場探頭檢測電場或磁場（圖 4）。此外，與大多數探頭不同，近場探頭未經過校準，可用于輻射源的相對測量和定位。
圖 4：Teledyne LeCroy 的 T3NFP3 近場探頭套件包含三個磁場探頭和一個電場探頭。（圖片來源：Teledyne LeCroy） T3NFP3 近場探頭套件由三個磁場探頭和一個電場探頭組成。這些探頭可以用作寬帶天線，感測 300 千赫 (kHz) 至 3 千兆赫 (GHz) 范圍內的輻射放射。磁場探頭采用環形結構，可供選擇的直徑為 20、10 和 5 毫米 (mm)。環越大，靈敏度越高，是探測輻射信號的理想工具。環越小，靈敏度越低，但幾何精度更高，有助于找到輻射源。磁場與環平面成直角時探頭的靈敏度最大。這一角度靈敏度可用于確定源的方向。 電場探頭是一個單極天線，使用時需要將探頭與測量平面保持垂直。電場探頭有助于識別高壓源和未端接源。 B&K Precision 的 PR262 與 T3NFP3 相似，但增加了一個 40 dB 的前置放大器，用于檢測極低電平信號（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 40 dB 的前置放大器，以檢測極低電平信號。（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，同時監測響應，以用于指示輻射源。磁場探頭和電場探頭都可以用來驗證輻射電磁干擾信號的來源。 結語 由于電路板上的每一條走線實際上都是輻射電磁干擾天線，因此使用 T3NFP3 和 PR262 等近場探頭進行預合規性測試至關重要。這些有助于快速檢測和隔離電磁干擾源，以便在進行正式和昂貴的合規性測試之前降低電磁干擾。 |
