Выбор пробника ближнего поля

Основы пробников ближнего поля

Ближнее и дальнее поле

Ближнее поле — это зона электромагнитного поля, расположенная вблизи источника излучения. Как правило, это радиус в несколько сантиметров вокруг испытуемого устройства. Соответственно, дальнее поле расположено на большем расстоянии от испытуемого устройства. Основное различие между этими двумя зонами состоит в амплитуде электрического (E) и магнитного (H) полей. Электромагнитные волны имеют обе составляющие E и H, которые расположены перпендикулярно друг другу. В ближней зоне одна из составляющих значительно доминирует в зависимости от характеристик источника излучения. В дальней зоне обе составляющие имеют приблизительно одинаковую амплитуду.

Все сигналы, распознаваемые в дальней зоне, также можно обнаруживать в ближней зоне. Обратное утверждение не всегда справедливо.

Пробники ближнего поля для приложений ЭМС

Испытания на соответствие стандартам по ЭМС необходимы для того, чтобы гарантировать соблюдение предписанных стандартом предельных значений излучений от испытуемого устройства. С их помощью вы можете контролировать, не превышает ли излучение от вашего устройства установленные нормативы. Пробники ближнего поля играют решающую роль в данной процедуре, так как помогают выявлять источники недопустимых излучений от устройства. Благодаря обнаружению электромагнитных помех на ранней стадии проектирования вы можете вносить корректировки в конструкцию устройства до проведения формальных испытаний на соответствие стандартам, что означает экономию времени и ресурсов.

Типы пробников ближнего поля

Перед тем как приступить к анализу ближнего поля, необходимо разобраться в том, как распределяются составляющие E и H. Для этого применяются два основных типа пробников ближнего поля: электрические пробники (составляющая Е) и магнитные пробники (составляющая H). Пробники электрического поля измеряют электрическую составляющую, а пробники магнитного поля — магнитную составляющую электромагнитного поля. Эти пробники предлагаются в удобных комплектах (например, R&S®HZ-15 и R&S®HZ-17), которые включают в себя оба типа пробников разных форм и размеров.

Пробники электрического поля

Давайте подробнее рассмотрим пробники электрического поля. Эти пробники предназначены для измерения напряжений, а не токов, поскольку они реагируют на электрическое поле. Для получения оптимального результата рекомендуется расположить пробник перпендикулярно электрическому току. При этом не следует особо волноваться о точном расположении пробника, поскольку оно не оказывает существенного влияния на рабочие характеристики. Но важно правильно подобрать размер пробника. Маленькие пробники имеют более высокое пространственное разрешение, которое позволяет более точно определить источник нежелательного излучения. Например, узкий электрод в пробнике RSE 10, который входит в комплекты пробников R&S®HZ-15 и R&S®HZ-17, способен отслеживать единичный проводник в пучке проводников шириной 0,2 мм.

Пробники магнитного поля

Если вы работаете с высокочастотными излучениями, вам потребуются пробники магнитного поля. Они выглядят как миниатюрные петли, которые могут иметь различные размеры в зависимости от конкретной задачи. Эти пробники реагируют на магнитное поле и определяют изменения электрического тока вместо напряжения. При работе с пробниками магнитного поля необходимо обращать внимание на расположение петли относительно направления протекания электрического тока. Более крупные петли имеют повышенную чувствительность, тогда как маленькие петли имеют улучшенное пространственное разрешение. Вы можете начать анализ с крупной петли, а затем перейти на маленькую петлю, чтобы уточнить результаты. Здесь главное — найти баланс между чувствительностью и разрешением!

Порядок работы с пробниками ближнего поля

Использование пробников электрического поля

При работе с пробником электрического поля рекомендуется удерживать пробник перпендикулярно поверхности испытуемого устройства. Таким образом вы получаете наиболее точные результаты измерений. Для начала используйте более крупный пробник, чтобы получить общее представление о том, откуда идут излучения. Затем вы можете переключиться на маленький пробник и уточнить характеристики источника излучений.

Использование пробников магнитного поля

Пробники магнитного поля имеют форму петли, поэтому их расположение играет важную роль. Для получения наилучшего результата петля должна быть развернута в направлении протекания электрического тока. Пробник максимально реагирует, когда линии магнитного поля проходят через петлю. Соответственно, реакция пробника будет минимальной, если линии магнитного поля проходят параллельно плоскости петли. Поэтому при работе с пробником магнитного поля следует изменять положение пробника до тех пор, пока вы не получите максимальную реакцию.

Критерии выбора пробника ближнего поля

Выбор правильного пробника ближнего поля можно сравнить с выбором одежды — оптимальный вариант зависит от конкретной ситуации. Подберите пробник, который наиболее точно соответствует требованиям вашей задачи.

• В первую очередь необходимо проверить совместимость пробника или комплекта пробников с вашим измерительным прибором (анализатор спектра, осциллограф или оба прибора).
• Проверьте, требуются ли вам пробники обоих типов, т. е. пробники электрического и магнитного поля. Как правило, пробники не продаются по отдельности, а предлагаются в комплектах. Убедитесь в том, что комплект содержит все требуемые вам типы пробников.
• Проверьте диапазон частот сигналов, с которыми вы будете работать. Диапазоны частот указываются в технических характеристиках пробников ближнего поля, и важно подобрать правильные пробники для диапазона частот ваших сигналов. Если вы работаете с сигналами в различных диапазонах частот, выберите комплект с большим количеством пробников, каждый из которых оптимизирован под определенный диапазон частот.
• Проверьте требуемое пространственное разрешение. От него зависит степень подробности получаемых результатов. Например, сложные устройства зачастую имеют несколько источников излучений, которые расположены в непосредственной близости друг от друга. Здесь требуется высокое пространственное разрешение, чтобы правильно выделить и измерить каждый источник. В общем случае высокое пространственное разрешение желательно, но не всегда обязательно. Скажем, если в ходе испытаний на электромагнитные помехи вы хотите узнать, превышает ли излучение от вашего устройства допустимые пределы, но при этом конкретный источник не важен, достаточно иметь пробник с низким разрешением.
• Еще одним важным критерием является чувствительность пробника. Сигналы низкого уровня можно обнаруживать только с помощью высокочувствительных пробников.
• И наконец, вы должны решить, требуется ли вам пассивный или активный пробник. Большинство пробников ближнего поля представляют собой пассивные приборы. Для них не требуется внешнее электропитание. Пассивные пробники отличаются прочностью и экономичностью по сравнению с активными пробниками. Однако активные пробники имеют более широкую полосу пропускания. Для осциллографов с полосой пропускания более 500 МГц рекомендуется использовать активные пробники. Предлагаем ознакомиться с широким ассортиментом активных широкополосных пробников на нашем сайте.

Меры в случае низкого отношения сигнал/шум

Итак, вы выбрали оптимальный пробник ближнего поля для решения ваших задач. Давайте теперь рассмотрим один аспект, с которым вы можете столкнуться при использовании этого пробника. Речь идет от низком отношении сигнал/шум. К счастью, эту проблему можно легко устранить с помощью предусилителя.

Вы можете разместить предусилитель между пробником и входом измерительного прибора. Данное устройство усиливает сигналы и облегчает их измерение. Это особенно удобно при поиске слабых излучений несмотря на высокий шум прибора. Предусилитель также удобен при работе с маленькими пробниками магнитного поля, которые, как было сказано выше, имеют повышенное пространственное разрешение, но пониженную чувствительность.