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AARONIA PBS近场探头组测量原理及“DC准静态磁场”边界说明

作者: 小安

来源: AARONIA安诺尼官网

发布时间:2026-11-13 16:07

一、PBS1 与 PBS2 是什么

AARONIA PBS 系列是用于 EMC 近场诊断的探头组,包含多只磁场环探头(H-field)与一只电场探头(E-field)。

两个版本的区别只在信号前端:

  • PBS1:无源探头组

探头内部不含放大电路,感应信号经同轴线缆直接送入接收仪器。结构简单、无放大器引入的噪声与偏移,适合信号幅值较强、频率较高的近场排查场景。

  • PBS2:有源探头组

探头内部集成低噪声放大器(LNA),先对线圈拾取的微弱信号做前置放大,再送入接收仪器。属于有源探头,优势是提升弱信号灵敏度、改善低频与远距离微扰的信噪比。

需要注意:两者共用同一套感应结构,有源/无源的差别在“信号是否被预先放大”,不是两套不同的测量原理。

二、整套探头组的测量原理(全频段通用)

磁场探头与电场探头的原理不同,但都属于被动感应式,本身不发射能量:

磁场探头

基于法拉第电磁感应定律。交变磁场穿过环形线圈,磁通量随时间变化,线圈两端产生感应电动势,输出信号正比于磁通变化率 dΦ/dt。接收仪器读取该电压(或折算为 dBm),再依原厂校准数据换算成磁场强度(A/m、T、G)。

电场探头

基于电容耦合。探头感应面与被测对象之间存在电容耦合,拾取空间电位梯度,输出信号正比于电位变化率 dU/dt,最终换算为电场强度(V/m)。

关键特性

  • 全部探头采用浮动、带电静电屏蔽的结构,接入后不会短路被测回路,也不会改变原直流偏置电位;
  • 两类探头都只对“随时间变化”的量产生响应。变化率为零时,输出为零。

这是整套探头在常规 EMI、低频、准静态各个场景下共用的唯一原理,没有第二种传感机制。

三、常规搭配与适用场景

PBS 探头需接入具备对应接收能力的频谱分析仪、EMI 接收机或示波器:

  • AARONIA SPECTRAN V6:原生支持导入探头校准因子,自动换算场强,适合 9 kHz 及以上常规 EMI 近场扫描;
  • 第三方频谱仪 / EMI 接收机:需手动加载原厂校准曲线完成单位换算;
  • 示波器:适合观察时域波形、脉冲近场与慢变感应波形。

有源 PBS2 在弱信号、较高频段优势明显;PBS1 在强信号场景可直接使用,避免放大器饱和风险。

四、专项澄清:资料上的“支持 DC”到底指什么

这是客户最容易误解的一处,需要明确区分两个概念。

1. 不存在“另一套专门测 DC 的原理”

PBS 探头从头到尾只有法拉第电磁感应这一套机制。无论是测常规交变场、还是测所谓“DC”,靠的都是同一个线圈的 dΦ/dt 输出。

2. “DC” 是行业简化叫法,实指低频准静态

产品资料标注的低频下限(如“DC–9 GHz”),含义是探头可以将可用下限延伸到很低频率(约 1 Hz 量级),能够捕捉缓慢漂移、缓慢脉动、趋近直流的准静态磁场。只要磁场仍存在微小变化,线圈就持续有感应输出;PBS2 的内置低噪声放大器让这类微弱慢变信号更容易从底噪中被分辨出来。

3. 真正零频恒定静磁场,探头无法测量

磁场完全恒定、不随时间变化时,dΦ/dt = 0,线圈输出为零。这类测量不属于感应式探头的能力范围,需要另配霍尔效应探头或磁通门传感器。

4. 主机侧还有一个限制

探头标注的低频下限不等于系统能测到的下限。SPECTRAN V6 的接收起始频率为 9 kHz,本身不具备零频与极低频采集能力,不能用于这一档准静态测试。若要逼近探头低频极限,需选用硬件下限可覆盖到 1 Hz 的接收设备。

五、准静态磁场测试的配置与做法

适用对象:直流母线上叠加的低频纹波、缓慢漂移的磁化状态、稳态偏置上叠加的慢变扰动。不适用于完全恒定的静磁。

推荐配置:

探头:优先 PBS2(有源,内置低噪声放大器),弱场与低频慢变信噪比更好;信号较强时可用 PBS1;

主机:选用低频下限可覆盖到 1 Hz 的频谱仪、EMI 接收机或采集设备;

模式:零扫宽 / 时域连续采集,最小 RBW,开启长时间迹线平均,记录磁场随时间的变化波形;

基线:探头移离被测对象,采集环境本底并保存,后续数据扣除;

定向:旋转探头,使环面垂直于磁通方向,取最大读数;

换算:加载原厂校准数据,把电压或功率读数换算为 T / G / A/m;

判读:若读数长时间稳定等于本底,说明被测磁场没有可被感知的变化分量,不能据此给出恒定静磁幅值。

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