什么是远区场和近区场?

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查看15112 | 回复0 | 2011-11-23 12:20:32 | 显示全部楼层 |阅读模式

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我们在EMC整改的时候,经常会没有头绪找不到根源点?其实,我们可以一台频谱分析仪可以迅速的找出问题的根源。例如,我们可以用loop可以迅速找出场强比较高的点,在PCB的哪个位置?再用probe进而精确的找出是那个芯片或者哪个信号的问题。为什么近场更能迅速的找出问题的所在呢,那是因为在近场的时候,电磁场的衰减比较少,并不随距离D的变化比较敏感。当然了,我们在近场测试的时候,要注意loop的手法与每次探测角度,人手在EUT的区域位置都是有影响的,另外对probe的S参数问题需要考虑进去。我经常会遇到同一个点,当你用探针多次不同的力度与角度测量同一个pin,在频谱上反应出的结果还是有蛮大的差异的。下面就这个近场与远场详细介绍下:

远场与近场

远场与近场


近区场:以场源为中心,在一个波长范围内的区域,通常称为近区场,也可称为感应场。近区场通常具有如下特点:近区场内,电场强度与磁场强度的大小没有确定的比例关系。一般情况下,对于电压高电流小的场源(如发射天线、馈线等),电场要比磁场强得多,对于电压低电流大的场源(如某些感应加热设备的模具),磁场要比电场大得多。近区场的电磁场强度比远区场大得多。从这个角度上说,电磁防护的重点应该在近区场。近区场 的电磁场强度随距离的变化比较快,在此空间内的不均匀度较大。个人认为近场其实质就是EUT内部器件与PCB的寄生电容和寄生电感。

远区场:以场源为中心,半径为一个波长之外的空间范围称为远区场,也可称为辐射场。远区场的主要特点如下:在远区场中,所有的电磁能量基本上均以电磁波形式辐射传播,这种场辐射强度的衰减要比感应场慢得多。 在远区场,电场强度与磁场强度有如下关系:在国际单位制中,E=377H,电场与磁场的运行方向互相垂直,并都垂直于电磁波的传播方向。远区场为弱场,其电磁场强度均较小。

近区场与远区场划分的意义:通常,对于一个固定的可以产生一定强度的电磁辐射源来说,近区场辐射的电磁场强度较大,所以,我们应该格外注意对电磁辐射近区场的防护。另外,应该有对近区场一个概念,对我们最经常接触的从短波段30MHz到微波段的3000MHz的频段范围,其波长范围从10米到1米。
我们从RE测试角度,更倾向远场,因为在远场,电场,磁场,电磁波方向彼此垂直,并有固定的阻抗(120pi=377欧姆),而且幅度随距离成反比关系,一切都是线性关系,可以推导出彼此。而近场关系复杂与很多因素有关,幅度也是距离三次方成反比的非线性关系。由于电尺寸和物理尺寸的接近性也导致,在近场某点测试结果很容易受相位影响(即波的位置,如波峰波谷)。一般工程上,以3陪波长为远近场的分界。

由此,对于3米法,300兆以下频段为近场测试,300兆以上为远场对于10米法,100兆以下频段为近场测试,100兆以上为远场。测试中要求尽可能多的频段落入远场区,所以,一般要求高的标准都要求10米法,如德电,法电 。规定10M和3M距离主要是看远近场的要求,只是有个大概的印象,远场辐射的结果频率准确点.。

在RE整改定位上有一个经验:远场高的近场一定高,近场高的远场不一定高。也说明了这个问题,测试尽可能在远场区,才能客观的描述emi。但是,在实际中,设备布置都很近,近场干扰也是必须考量的。另外,从系统内电磁兼容性来说,近场也是要考虑的。所以,远近场都得权衡,而且现在很多客户的技术要求都会测近场的。

一般认为信号只能从长过λ/20的缝隙中出来(实际设计结构时只考虑λ/4),也就是说一定缝隙情况下,波长越短越高的频率越容易辐射出去出来。换句话说也就是一定测试距离,能辐射出来的频率为远场的可能性更高。

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