利用近場探頭整改 EMI 的經(jīng)驗分享?

在電子設(shè)備的研發(fā)與生產(chǎn)過程中，電磁干擾（EMI）問題如同一個隱形的 “攔路虎”，它不僅可能導(dǎo)致設(shè)備性能下降，甚至?xí)巩a(chǎn)品無法通過電磁兼容（EMC）認(rèn)證，錯失市場機(jī)會。而近場探頭作為排查 EMI 問題的 “利器”，在干擾源定位和整改過程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。本文將結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗，分享利用近場探頭整改 EMI 的相關(guān)技巧與心得。

近場探頭的原理與選型

近場探頭是基于電磁感應(yīng)原理工作的，它能夠捕捉電子設(shè)備周圍近場區(qū)域的電磁信號。與遠(yuǎn)場測試不同，近場測試可以更精準(zhǔn)地定位干擾源的具體位置，因為近場的電磁場主要由設(shè)備內(nèi)部的電流和電荷分布決定，受環(huán)境影響較小。

在選型方面，需要根據(jù)實(shí)際測試需求來選擇合適的近場探頭。首先要考慮的是頻率范圍，不同的探頭有其對應(yīng)的有效頻率區(qū)間，例如有些探頭適用于低頻段（如幾十 kHz 到幾 MHz），而有些則適用于高頻段（如幾百 MHz 到幾 GHz）。如果測試的設(shè)備可能存在多頻段的干擾，那么選擇寬頻帶的探頭會更加高效。其次，探頭的尺寸也很關(guān)鍵，小尺寸的探頭分辨率更高，能夠定位到更細(xì)微的干擾源，比如芯片引腳、細(xì)小的導(dǎo)線等；而大尺寸的探頭靈敏度相對較高，適合在較大范圍內(nèi)快速掃描，初步確定干擾源的大致區(qū)域。另外，探頭的阻抗匹配也不容忽視，良好的阻抗匹配可以減少信號的反射和損耗，保證測試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

利用近場探頭定位干擾源

在使用近場探頭定位干擾源時，需要遵循一定的步驟和方法，以提高定位的效率和準(zhǔn)確性。

首先，進(jìn)行初步掃描。將探頭連接到頻譜分析儀或 EMI 測試儀上，然后在設(shè)備通電工作的狀態(tài)下，手持探頭在設(shè)備表面緩慢移動，從整體上了解設(shè)備的電磁輻射情況，找出輻射較強(qiáng)的大致區(qū)域。在這個過程中，要注意保持探頭與設(shè)備表面的距離一致，通常建議距離在幾毫米到幾厘米之間，避免距離變化對測試結(jié)果產(chǎn)生過大影響。

其次，精準(zhǔn)定位。在初步確定的高輻射區(qū)域內(nèi)，使用小尺寸的探頭進(jìn)行細(xì)致掃描。通過觀察頻譜分析儀上的信號強(qiáng)度變化，確定干擾源的具體位置。例如，當(dāng)探頭靠近某個芯片時，信號強(qiáng)度明顯增強(qiáng)，那么該芯片很可能就是主要的干擾源之一；當(dāng)探頭沿著導(dǎo)線移動時，信號強(qiáng)度出現(xiàn)波動，說明導(dǎo)線可能存在輻射問題。

EMI 整改策略

根據(jù)近場探頭定位出的干擾源，采取相應(yīng)的整改策略。

對于芯片類干擾源，可以從以下幾個方面入手。一方面，檢查芯片的供電電源是否穩(wěn)定，電源噪聲過大會導(dǎo)致芯片工作不穩(wěn)定，產(chǎn)生較強(qiáng)的電磁輻射?？梢栽陔娫匆_處增加濾波電容，如陶瓷電容，以濾除高頻噪聲。另一方面，優(yōu)化芯片的布局和布線，盡量縮短芯片的引腳長度，減少引線之間的耦合。對于高頻芯片，還可以考慮使用屏蔽罩，將芯片包裹起來，防止電磁信號外泄。

對于導(dǎo)線類干擾源，主要是減少導(dǎo)線的輻射和接收干擾的能力?？梢圆捎闷帘螌?dǎo)線，屏蔽層要良好接地，以起到有效的屏蔽作用。同時，盡量縮短導(dǎo)線的長度，避免導(dǎo)線形成環(huán)路，因為環(huán)路容易接收和輻射電磁信號。在布線時，要將強(qiáng)電導(dǎo)線和弱電導(dǎo)線分開，避免它們之間的相互干擾。

對于 PCB 板上的干擾源，除了優(yōu)化布局和布線外，還可以增加接地平面。接地平面可以為高頻信號提供一個低阻抗的回流路徑，減少電磁輻射。同時，在 PCB 板的邊緣和關(guān)鍵部位，可以增加濾波電路和屏蔽結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步降低電磁干擾。

實(shí)戰(zhàn)案例分享

某公司研發(fā)的一款智能手環(huán)在進(jìn)行 EMC 測試時，發(fā)現(xiàn)其在 1GHz 左右的頻段存在較強(qiáng)的電磁輻射，無法通過認(rèn)證。技術(shù)人員使用近場探頭對智能手環(huán)進(jìn)行了全面掃描。

初步掃描發(fā)現(xiàn)，輻射較強(qiáng)的區(qū)域集中在手環(huán)的主控芯片和無線通信模塊附近。隨后，使用小尺寸探頭進(jìn)行精準(zhǔn)定位，發(fā)現(xiàn)主控芯片的電源引腳處信號強(qiáng)度異常，無線通信模塊的天線引線也存在較強(qiáng)的輻射。

針對主控芯片的電源引腳，技術(shù)人員在引腳處增加了一顆 100nF 的陶瓷濾波電容，濾除了高頻電源噪聲。對于無線通信模塊的天線引線，將其更換為屏蔽導(dǎo)線，并將屏蔽層良好接地。經(jīng)過整改后，再次進(jìn)行 EMC 測試，智能手環(huán)在 1GHz 左右頻段的電磁輻射強(qiáng)度明顯降低，順利通過了認(rèn)證。

總結(jié)

近場探頭在 EMI 整改過程中具有不可替代的作用，通過合理選型、正確使用近場探頭，能夠快速、精準(zhǔn)地定位干擾源，為后續(xù)的整改工作提供有力的依據(jù)。在實(shí)際整改過程中，需要結(jié)合具體的干擾源類型，采取針對性的整改措施，同時不斷積累經(jīng)驗，提高 EMI 整改的效率和效果。只有這樣，才能確保電子設(shè)備滿足 EMC 要求，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和市場競爭力。

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