EMC电磁兼容测试中的近场和远场概念详解

EMC电磁兼容测试中的近场和远场概念详解

引用

CSDN

1.

https://m.blog.csdn.net/weixin_48627542/article/details/140273558

电磁兼容性（EMC）是电子设备设计中一个重要的考量因素，其中近场和远场的概念对于理解电磁干扰（EMI）的传播特性至关重要。本文将详细解释这两个概念，并探讨它们在实际应用中的区别和联系。

近场（Near Field）

概念

近场区域是指靠近辐射源的区域，通常距离辐射源不到一个波长（λ）以内。在这个区域，电场（E场）和磁场（H场）是独立的，可以分别测量和分析。

特性

1. 电场和磁场分离：在近场区域，电场和磁场不是简单的互相关联，可以分别存在。
2. 强度随距离快速衰减：电场和磁场强度在近场区域内随距离的增加快速衰减，通常以1/r^3或1/r^2的比例衰减。
3. 多种耦合方式：近场区域的耦合方式复杂，包括电感耦合、电容耦合和传导耦合。
4. 非平面波传播：在近场区域内，电磁波通常不是平面波，波前可能是弯曲的或不规则的。

应用

• 电磁干扰源定位：在PCB和电路设计中，通过近场探测器可以准确定位干扰源。
• EMI调试：使用近场探测器进行EMI调试，帮助设计者找到并解决干扰问题。
• 屏蔽效能评估：评估屏蔽材料和屏蔽结构在近场区域的效果。

远场（Far Field）

概念

远场区域是距离辐射源较远的区域，通常距离辐射源超过一个波长（λ）。在这个区域，电场和磁场密切相关，形成平面波，且它们的强度比例是恒定的。

特性

1. 电场和磁场相互关联：在远场区域，电场和磁场按固定比例相互关联，通常由Maxwell方程描述。
2. 强度随距离平方反比衰减：电场和磁场强度在远场区域内随距离的增加以1/r的比例衰减。
3. 平面波传播：在远场区域，电磁波通常近似为平面波，波前是平直的。
4. 辐射模式明显：远场区域的辐射模式和天线特性明显，适合测量天线参数和辐射效率。

应用

• EMI合规测试：大多数EMI标准和法规要求在远场区域进行辐射发射测试，以评估设备的辐射性能。
• 天线设计和测试：评估天线增益、辐射图和效率等参数。
• 无线通信评估：分析和评估无线通信设备的覆盖范围和信号强度。

近场和远场的划分

近场和远场的边界通常通过辐射源的特征尺寸和工作频率来确定。常见的划分公式如下：

r=(2D^2)/λ

其中：

• r 是从辐射源到测量点的距离。
• D 是辐射源的特征尺寸（如天线的直径）。
• λ是电磁波的波长。

当距离 r 小于公式计算的值时，该区域为近场区域；当距离 r 大于公式计算的值时，该区域为远场区域。

总结

• 近场：电场和磁场分离，强度快速衰减，适用于干扰源定位和局部EMI调试。
• 远场：电场和磁场相互关联，形成平面波，适用于EMI合规测试和天线参数测量。

理解和区分近场和远场区域，有助于在电磁兼容设计和测试中采取适当的措施和方法，提高产品的电磁兼容性能。