选择近场探头

近场探头基础知识

远场与近场

近场是靠近发射源的电磁场区域，例如被测设备几厘米以内的区域。远场区域自然就更远一点。两者的最大区别在于电场 (E) 和磁场 (H) 的强度。电磁波的电场与磁场彼此相互垂直。在近场中，电场和磁场强度相差很大，具体取决于发射源的特性。而在远场中，电场和磁场强度几乎相同。

在远场探测到的所有信号，在近场也能探测到。但反之则不一定。

适用于 EMC 应用的近场探头

EMI 一致性测试可以确保被测设备的发射不会超出 EMC 等标准规定的限值。一致性测试会检查设备的辐射是否超出预期。近场探头在测试中非常有用，有助于识别设备中不符合标准的发射源。近场探头可以尽早检测到 EMI 问题，确保在正式进行一致性测试之前解决问题，从而节省时间和资源。

近场探头类型

进行近场分析之前，您首先要了解电场和磁场的分布情况。这可以使用两种主要的近场探头：电场（E 场）探头和磁场（H 场）探头。电场探头测量电磁波的电场分量，而磁场探头测量磁场分量。R&S®HZ-15 和 R&S®HZ-17 等套件包括两种不同设计和尺寸的探头，便于您选择。

电场探头

让我们详细了解一下电场探头。电场探头专用于响应电场，可以检测电压而非电流。为了获得最佳响应，探头需要与电流垂直。方向对性能的影响不大，不用过于担心。重要的是探头的尺寸。探头越小，空间分辨率越高，就越容易准确追踪产生干扰的发射源。例如，探头套件 R&S®HZ-15 和 R&S®HZ-17 中的 RSE 10 探头具有窄电极，可以在一束宽度为 0.2 毫米的轨道中选择单个导体轨道。

磁场探头

如果您要分析高频发射，则需要使用磁场探头。磁场探头呈环状，不同的尺寸适合不同的用途。这些探头响应磁场，可以检测电流变化而非电压。使用磁场探头时，需要注意相对于电流方向的探头方向。探头越大，灵敏度越高，但是探头越小，空间分辨率就越好。因此，您可以先使用大探头，然后再换成小探头，确保定位更准。关键在于平衡好灵敏度和分辨率！

如何使用近场探头

使用电场探头

使用电场探头的时候，最好将其与待测物的表面相垂直。这样可以获得最准确的读数。您可以先使用大探头来大致确定辐射源。接下来您可以换成小探头，以便获得更准确的发射源读数。

使用磁场探头

磁场探头呈环状，因此对于方向非常敏感。为了获得最佳响应，需要确保圆环方向与电流方向一致。当磁场线穿过圆环时响应最强。当磁场线与圆环表面平行时响应最差。因此，使用磁场探头时要持续调整方向，直到获得最强响应。

近场探头注意事项

选择合适的近场探头就和挑选合适的衣服一样，都要视场合而定。确保选中的探头最适合您的应用需求。

• 首先，确保探头或探头套件与频谱分析仪和示波器等测量设备兼容。
• 确定是否同时需要电场探头和磁场探头。探头通常不单独出售，而是成套出售。确保套件中包含您需要的探头类型。
• 查看待测信号的频率范围。近场探头规格规定了频率范围，您需要根据信号频率范围正确选择探头。如果您需要分析宽频率范围内的信号，应该选择包含多个探头的套件，每个探头都针对不同的频率范围进行了优化。
• 确定所需的空间分辨率。这决定了可以捕获的信号细节。例如，复杂设备通常有多个彼此靠近的发射源。这需要利用高空间分辨率来正确隔离和测量每个发射源。高空间分辨率是一个理想条件，有时候并不要求。例如，如果 EMI 测试的重点在于设备是否发出过多的辐射，而不关注特定的发射源，那么使用低分辨率探头就可以了。
• 探头灵敏度也是一个重要的注意事项。只有高灵敏度探头才能检测到低电平信号。
• 最后，您应该考虑需要无源探头还是有源探头。大多数近场探头都是无源探头。这意味着它们不需要外部探头电源。无源探头通常比有源探头更坚固、更便宜。但是，有源探头的带宽性能更好。对于带宽超过 500 MHz 的示波器，有源探头更合适。您可以访问我们的网站，了解各种各样的有源宽带探头。

解决低信噪比 (SNR) 问题

现在您已经根据应用需求选择了合适的近场探头，需要解决使用探头时可能遇到的一个问题：低信噪比 (SNR)。幸运的是，使用前置放大器可以轻松解决这个问题。

您可以在探头和仪器输入之间放一个前置放大器。放大器会放大信号，使其更易于被测量到。这在搜索微弱发射和仪器噪声较高时特别有用。这在使用小尺寸的磁场探头时也很有用，因为上文提到过，磁场探头越小，空间分辨率越高，但是灵敏度会降低。