近场探头的价格和制作方法

近场磁场（Close-field或Near-field）和电场探头在价格上相对比较便宜，况且自制也很容易。它们常用于研制、诊断和QA过程中。自制用于不同场合的这类探头的设计和方法可以从许多文章和专业期刊中找到。许多EMC测试设备制造厂商也销售它们各自设计制造的这类探头。但设计原理图基本相同，结构上也大同小异。图4-1-1显示了三种主要磁场探头的结构。

图4-1-13 种不同结构的磁场探头

近场探头应该无例外地使用50Ω电缆。而且它们所连接的射频（RF）测量仪器的输入阻抗也应该为50Ω。在测试仪器不具备50Ω输入选择的场合，则应使用它们的高阻抗输入。但要在探头电缆的仪器一端上配接一个50Ω的标准连接器（BNC）终端器。例如，一个T形BNC连接件或通过线（有时称通过线）终端器就是经常使用的两种类型。50Ω BNC终端器的使用有助于阻止在探头电缆中的谐振倾向。否则的话，当探头电缆长度超过所涉及最高频率波长1/10时，这种谐振随时都有可能发生。（比如，在所涉及最高频率仅为50MHz时，若电缆长度长于300mm情况下，就必须使用50Ω终端器。读者一定还记得，在电缆中传播的信息波长仅大约相当于在自由空间中电磁波波长的一半）。

图4-1-2显示了两个探头。一个是标准电场探头设计。一个是称之为针状探头或探针的探头设计。针状探头是一个电压探头。它通过一个10pF的电容与所感兴趣的电路或金属件形成接触。它在捡拾共模（CM）电压的同时也捡拾信号电压。CM电压是造成辐射发射的一个主要源。

图4-1-2 一个电场探头和一个针状探头

磁场探头的设计通常总会包括有一个屏蔽罩壳，以防止磁场探头对电场的拾波。对磁场探头而言，这种对电场的拾波会使它们无法检测到一些重要的发射源。对小型产品而言，大部分的辐射发射往往都是由于电缆所泄漏的CM电流所造成的，但有时也会为被测单元本身的壳体上的CM电压所形成的电场所致。因此电场探头或针状探头都在这里扮演着重要的角色。

(www.xing528.com)

图4-1-3 一套具有专利权的商品化近场探头

图4-1-3中显示了一套专用探头的照片。由于辐射发射既可以由电场引起也可以由磁场引起，所以使用如图4-1-4中所示的非屏蔽环状探头也会有助于所进行的检测。由于这些探头对电场和磁场都很敏感，因此它们的输出通常都既无法计算也无法预估。但倘若所需要的仅是找出发射源的位置的话，那么它们的使用的确可以为我们节省很多的时间。

图4-1-4 自制非屏蔽环状探头

在图4-1-4中所显示的探头一般不具备良好的绝缘。所以，在使用的时候要小心不要由于不小心而形成短路而损坏被测单元（EUT）或损坏与它们所连接的测试仪器，甚至引起电击事故或火警。将一个探头用厚塑料或树脂包裹是一个很好的，即实用又安全的做法。为了保证操作人员的健康和安全这样做也是必要的。

所有的探头都是有方向性的。因此它们应在两个或者三个方向上完成搜索，从而寻找出最强的发射信号。

如图4-1-4所示的环状探头在频率高到1GHz时都会工作得很好。探头环的直径越小（比如10mm），它们的高频响应就会越好。但在低频时它们的灵敏度就会较差。当探头由多匝绕线构成时，它的低频敏感度会较高。但它的匝间电容会在很大程度上降低它们的高频响应。大多数设计工程师都会希望有现成的、各种不同尺寸的探头随时备用。多种尺寸探头的使用不仅可以使他们完成各种频率下（不论是低频或高频条件下）的检查，从而也就避免了对任何重要发射的遗漏。对高于1GHz频率感兴趣的读者会发现在文献（Fred Johnson.“Simple‘homemade’sensors solve tough EMI problems”Electronic Design，November 1999）中所描述的牙签式探针或其他类型的探头效果则将更好。在文献（Douglas C.Smith.“Signal and noise measurement techniques using magnetic field probes”，Proceedings of the IEEE EMC Symposium，Seattle 1999，Volume 1）和它所附的参考文献中介绍了如何通过灵活应用近场探头作为诊断方法以获得大量有用的信息。