니어 필드 프로브 선택

니어필드 프로브 기초

파필드와 니어필드 비교

니어필드는 방사원과 가까운 EMI 필드의 영역으로, DUT에서 몇 센티미터 이내를 말합니다. 파필드는 이보다 거리가 더 떨어진 영역입니다. 두 필드 간 큰 차이는 전기(E) 필드와 자기(H) 필드의 크기입니다. EM 파에는 E 성분과 H 성분이 있으며 서로 직각을 이룹니다. 니어필드에서는 방출원에 따라 E 또는 H 필드가 다른 필드보다 훨씬 강합니다. 하지만 파필드에서는 두 성분의 크기가 거의 동일합니다.

파필드에서 탐지 가능한 신호는 니어필드에서도 모두 탐지할 수 있습니다. 하지만 그 반대의 경우는 그렇지 않을 수 있습니다.

EMC 애플리케이션용 니어필드 프로브

EMI 적합성 테스트는 DUT로부터의 방출이 EMC 표준과 같은 지정 한도를 초과하지 않음을 확인하기 위해 중요합니다. 기기에서 필요 이상의 불요전력이 방출되고 있는지 확인할 때 이 테스트를 수행합니다. 니어필드 프로브는 기기에서 표준에 부적합한 방출이 발생할 때 해당 소스를 식별하는 기능을 하므로 이 프로세스에서 매우 중요한 역할을 합니다. 이 프로브는 EMI 문제를 조기에 탐지하므로 정식 적합성 검사 전 문제를 해결할 수 있어 시간과 리소스를 절감해줍니다.

니어필드 프로브 유형

니어필드 분석을 수행하기 전 E 필드와 H 필드가 어떻게 분산되어 있는지 알아야 합니다. 그러려면 니어필드 프로브의 두 가지 주 유형인 자기장(H-field) 프로브와 전기장(E-field) 프로브를 사용해야 합니다. 전기장 프로브는 전자기파의 전기장 성분을 측정하며 자기장 프로브는 자기장 성분을 측정합니다. 이들 두 가지 유형의 프로브는 사용이 편리하도록 다양한 디자인과 크기로 구성된 세트로 제공되며, R&S®HZ-15, R&S®HZ-17 등의 모델이 있습니다.

E-field 프로브

전기장 프로브에 대해 자세히 살펴보겠습니다. 이 프로브는 전기장에 반응하도록 설계되어 있어 전류가 아닌 전압을 탐지하는 기능을 합니다. 프로브를 전류와 직각으로 잡을 때 가장 우수한 반응을 얻을 수 있습니다. 하지만 정확한 방향에 대해 너무 신경쓸 필요는 없습니다. 방향이 성능에 결정적인 것은 아닙니다. 중요한 것은 프로브의 크기입니다. 프로브가 작을수록 공간 분해능이 높고 문제의 방출이 발생하는 위치를 더욱 쉽고 정확하게 추적할 수 있습니다. 예를 들어 R&S®HZ-15 및 R&S®HZ-17 프로브 세트에 포함된 RSE 10 프로브의 좁은 전극은 0.2 mm 폭의 트랙 번들에서 단일 컨덕터 트랙을 선택할 수 있습니다.

H-field 프로브

고주파 방출 관련 업무에서는 H-field 프로브를 사용합니다. 이 프로브는 작은 루프의 형태를 하고 있으며 루프 크기에 따라 최적의 용도가 다릅니다. H-field 프로브는 자기장에 반응하며 전압이 아닌 전류 변화를 탐지합니다. H-field 프로브를 사용할 때에는 루프의 방향과 전류 흐름의 방향에 주의해야 합니다. 루프가 클수록 감도가 높아지지만 공간 분해능은 루프가 작을수록 더 우수해 집니다. 따라서 큰 루프로 시작한 후 정밀 탐지 작업에는 작은 루프를 사용합니다. 감도와 분해능 사이의 완벽한 균형을 찾는 것이 핵심입니다!

니어필드 프로브 사용 방법

E-field 프로브 사용

E-field 프로브를 사용할 때에는 테스트하는 물체의 표면과 직각으로 잡는 것이 최적입니다. 그럴 경우 가능한 가장 정확한 판독값을 얻을 수 있습니다. 우선은 큰 프로브를 사용하여 방출이 발생하는 소스를 대략적으로 파악하는 것이 좋습니다. 대략적 위치를 파악한 다음 작은 프로브로 바꾸어 소스의 정밀 판독값을 얻을 수 있습니다.

H-field 프로브 사용

H-field 프로브는 루프 프로브이기 때문에 방향에 매우 민감합니다. 루프가 전류 흐름과 동일한 방향일 때 가장 우수한 반응을 얻을 수 있습니다. 자기장 라인이 루프를 통과할 때 가장 강한 반응이 나타납니다. 반대로, 라인이 루프 평면과 평행하면 가장 약한 반응이 나타납니다. 따라서 H-field 프로브를 사용할 때에는 프로브를 조금씩 움직여가면서 가장 강한 반응을 찾아야 합니다.

니어필드 프로브를 선택할 때 고려할 사항

최적의 니어필드 프로브를 선택하는 것은 상황에 따라 가장 적합한 옷을 고르는 것과 유사합니다. 작업에 가장 적합한 프로브를 선택해야 합니다.

• 가장 먼저, 프로브 또는 프로브 세트가 측정 기기(스펙트럼 분석기, 오실로스코프 또는 둘 다)와 호환되는지 확인하십시오.
• E-field 프로브가 필요한지 또는 H-field 프로브가 필요한지 확인합니다. 프로브는 일반적으로 세트로 판매되며 개별 판매되지 않습니다. 세트에 필요한 유형의 프로브가 있는지 확인하십시오.
• 작업하는 신호의 주파수를 확인하십시오. 니어필드 프로브 사양은 주파수 범위를 나타내며 신호의 주파수에 맞는 프로브를 선택하는 것이 중요합니다. 광범위한 주파수에서 신호 작업을 할 경우 각각 다른 주파수 범위에 최적화된 프로브가 여러 개 포함된 세트를 선택해야 합니다.
• 원하는 공간 분해능을 확인하십시오. 공간 분해능에 따라 캡처할 수 있는 디테일의 수준이 달라집니다. 예를 들어, 복잡한 기기는 여러 개의 방출 소스가 서로 가까이 있는 경우가 많습니다. 이 경우 각각의 소스를 적절히 격리하고 측정하려면 높은 공간 분해능이 필요합니다. 일반적으로 공간 분해능이 높은 것이 좋지만 항상 필요한 것은 아닙니다. 예를 들어 EMI 테스트에서 기기에서 과도한 불요전력이 방출되는지 여부를 확인해야 하지만 특정 소스는 중요하지 않은 경우 낮은 분해능의 프로브로 충분할 수 있습니다.
• 프로브 감도도 중요한 고려 사항입니다. 약한 신호는 고감도 프로브로만 탐지할 수 있습니다.
• 마지막으로, 패시브 프로브가 필요한지 아니면 액티브 프로브가 필요한지 고려해야 합니다. 대부분의 니어필드 프로브는 패시브입니다. 즉, 프로브 외부 전원이 필요하지 않습니다. 패시브 프로브는 액티브 프로브에 비해 더 견고하고 경제적입니다. 하지만 액티브 프로브는 높은 대역폭 성능을 제공합니다. 대역폭이 500 MHz 이상인 스코프의 경우 액티브 프로브가 더 적절합니다. 로데슈바르즈 사이트에서 광범위한 액티브 Broadband 프로브에 대해 확인해 보십시오.

낮은 SNR(신호 대 잡음비) 대응

목적에 맞는 니어필드 프로브를 선택한 후에는 프로브를 사용할 때 나타날 수 있는 한 가지 문제, 즉, 낮은 SNR(신호 대 잡음비)에 대응하는 것이 중요합니다. 다행히 이 문제는 사전 증폭기로 쉽게 해결할 수 있습니다.

전치 증폭기는 프로브와 기기 입력 사이에 배치할 수 있습니다. 이 툴을 사용하여 신호를 증폭하고 쉽게 측정할 수 있습니다. 이 기능은 특히 작은 방출을 검색하거나 기기 노이즈가 높을 때 유용합니다. 위에서 설명한 것과 같이 작은 H-field 프로브를 사용하면 공간 분해능이 개선되는 반면 감도는 감소하기 때문에 작은 H-field 프로브를 사용하는 것이 유리한 경우도 있습니다.