Cómo elegir una sonda de campo cercano

Principios básicos de las sondas de campo cercano

Diferencia entre campo lejano y campo cercano

El campo cercano es la región del campo electromagnético que está cercana a la fuente de radiación, en un margen de pocos centímetros del dispositivo bajo prueba. El campo lejano, por consiguiente, es la región que se encuentra más alejada. La gran diferencia entre ambos es la magnitud de los campos eléctrico (E) y magnético (H). Las ondas electromagnéticas tienen componentes E y H, que discurren de forma perpendicular entre sí. En el campo cercano, el campo E o H es mucho más fuerte que el otro, dependiendo de las características de la fuente de emisión. En cambio, en el campo lejano, ambos componentes tienen prácticamente la misma magnitud.

Todas las señales que pueden detectarse en el campo lejano también se pueden detectar en el campo cercano. A la inversa, sin embargo, esto no es necesariamente así.

Sondas de campo cercano para aplicaciones de EMC

Los ensayos de conformidad de EMI son importantes para asegurarse de que las emisiones de su dispositivo no excedan un límite específico, que marca p. ej. una norma de EMC. Se trata de una prueba para comprobar si su dispositivo emite más radiación de lo que debería. Las sondas de campo cercano son fundamentales en este proceso, ya que ayudan a identificar las fuentes de emisiones no conformes procedentes del dispositivo. Mediante la detección temprana de problemas de EMI, estas sondas permiten realizar correcciones antes del ensayo de conformidad definitivo, con el consiguiente ahorro de tiempo y recursos.

Tipos de sondas de campo cercano

Antes de llevar a cabo un análisis de campo cercano es necesario averiguar cómo están distribuidos los campos E y H. Esto puede realizarse con los dos tipos principales de sonda de campo cercano: las sondas eléctricas (de campo E) y las sondas magnéticas (de campo H). Las sondas de campo eléctrico miden el componente de campo eléctrico de una onda electromagnética, mientras que las sondas de campo magnético miden el componente de campo magnético. Estas sondas pueden adquirirse también en prácticos kits como el R&S®HZ-15 y el R&S®HZ-17, que incluyen ambos tipos con diferentes diseños y tamaños.

Sondas de campo E

Veamos más detalladamente las sondas de campo eléctrico. Estas sondas sirven mayormente para detectar tensiones en lugar de corrientes, puesto que están diseñadas para reaccionar al campo eléctrico. Para obtener la mejor respuesta posible, es preferible sujetar la sonda en sentido perpendicular a la corriente. No obstante, no hay que preocuparse demasiado por encontrar la orientación exacta; esto no es crítico de cara al rendimiento. Pero lo que sí es importante es el tamaño de la sonda. Las sondas de menor tamaño implican una mayor resolución espacial, lo que facilita la localización exacta de las emisiones perturbadoras. Por ejemplo, el electrodo estrecho de la sonda RSE 10, incluida en los kits de sondas R&S®HZ-15 y R&S®HZ-17, puede seleccionar una pista de conductor individual en un conjunto de pistas de 0,2 mm de ancho.

Sondas de campo H

Si trabaja con emisiones de alta frecuencia, es conveniente utilizar sondas de campo H. Tienen forma de pequeños bucles, y hay diferentes tamaños de bucle apropiados para las diferentes aplicaciones. Estas sondas responden al campo magnético y detectan cambios de corriente en lugar de tensión. Al utilizar sondas de campo H es necesario prestar atención a la orientación del bucle respecto a la dirección del flujo de corriente. Los bucles de mayor tamaño tienen mayor sensibilidad, mientras que los bucles más pequeños ofrecen una mejor resolución espacial. Por lo tanto, es conveniente empezar con un bucle de mayor tamaño y después cambiar a otro más pequeño para una localización más precisa. Lo importante es encontrar el equilibrio perfecto entre sensibilidad y resolución.

Cómo utilizar las sondas de campo cercano

Utilización de sondas de campo E

Al utilizar una sonda de campo E es recomendable sujetarla en sentido perpendicular a la superficie del objeto examinado. De este modo pueden obtenerse medidas con la mayor precisión posible. Para empezar, es conveniente usar una sonda de mayor tamaño para obtener una pista aproximada de la procedencia de las emisiones. Una vez que se ha comprobado, se puede cambiar a una sonda más pequeña para capturar con mayor precisión la fuente.

Utilización de sondas de campo H

Las sondas de campo H son sondas de bucle, por lo que son muy sensibles en cuanto a la orientación. Para obtener la mejor respuesta posible es importante asegurarse de que el bucle esté orientado en la misma dirección que el flujo de corriente. Se obtiene la respuesta más eficaz cuando las líneas del campo magnético pasan a través del bucle. Por el contrario, la respuesta será peor cuando las líneas están en paralelo al plano del bucle. Por lo tanto, cuando utilice una sonda de campo H, varíe la orientación hasta obtener la respuesta más potente.

Qué hay que tener en cuenta a la hora de elegir una sonda de campo cercano

Elegir la sonda de campo cercano correcta es como dar con el atuendo acertado: depende de la ocasión. Asegúrese de que elige la sonda que mejor se adecúa a su aplicación.

• En primer lugar, cerciórese de que la sonda o el kit de sondas es compatible con su instrumento, ya sea un analizador de espectro, un osciloscopio o ambos.
• Determine si necesita tanto sondas de campo E como de campo H. Normalmente, las sondas no se venden por separado, sino en kits. Asegúrese de que el kit contenga los tipos de sonda que necesita.
• Compruebe el rango de frecuencias de las señales con las que va a trabajar. Las especificaciones de la sonda de campo cercano indican los rangos de frecuencias, y es importante elegir las sondas correctas para el rango de frecuencias de su señal. Si trabaja con señales en un amplio rango de frecuencias, es conveniente optar por un kit con varias sondas, cada una de ellas optimizada para un rango de frecuencias diferente.
• Verifique qué resolución espacial necesita. Esto determina el nivel de detalle de la captura. Por ejemplo, los dispositivos complejos tienen a menudo varias fuentes de emisiones muy cercanas entre sí. En este caso se requiere una resolución espacial elevada para aislar adecuadamente y medir cada fuente por separado. En general es recomendable una alta resolución espacial, pero no siempre es necesaria. Si, por ejemplo, el ensayo de EMI está enfocado a verificar si un dispositivo emite una radiación excesiva, y la fuente específica no tiene mayor importancia, puede ser suficiente una sonda con menor resolución.
• La sensibilidad de la sonda es otro aspecto importante a tener en cuenta. Las señales de bajo nivel solo pueden detectarse con sondas de alta sensibilidad.
• Por último, debe considerar si necesita una sonda pasiva o activa. La mayoría de las sondas de campo cercano son pasivas. Esto significa que no necesitan alimentación externa para la sonda. Por regla general, son más robustas y más económicas que las sondas activas. Sin embargo, las sondas activas brindan un rendimiento de ancho de banda superior. Para osciloscopios con un ancho de banda de más de 500 MHz es mas adecuada una sonda activa. En nuestro sitio web encontrará toda una gama de sondas activas de banda ancha.

Problema de baja relación señal/ruido (SNR)

Una vez que ha elegido la mejor sonda de campo cercano para su propósito, es importante abordar un problema con el que probablemente se topará al utilizarla: la baja relación señal/ruido (SNR). Afortunadamente, este problema puede resolverse fácilmente con un preamplificador.

Se puede colocar un preamplificador entre una sonda y la entrada del instrumento. Esta herramienta amplifica las señales, lo que permite medirlas con mayor facilidad. Esto resulta especialmente útil para detectar emisiones más débiles y cuando el ruido del instrumento es alto. También es de utilidad cuando se utiliza una sonda de campo H de menor tamaño, ya que, como se ha indicado más arriba, una sonda de campo H más pequeña ofrece una mayor resolución espacial, pero a cambio disminuye la sensibilidad.