EMSCAN与单探头方案的比较

一 测量速度

意义：扫描和测量的速度决定了扫描系统的工作效率及其应用范围。

扫描速度 探头数量 探头移动方式 数据采样 探头移动

Emscan

空间扫描：0.4秒 1218个（专利技术） 电子切换（专利技术） 专用控制器执行数据采样 每个探头是固定的

机械式扫描系统

空间扫描：几十分钟至几十个小时 1个

机械扫描（步进电机驱动） 频谱分析仪采样

探头要移动，移动时会晃动，稳定后才能测量

通过GPIB接口发送到计算机

数据传输方式 EMSCAN：

通过PCI接口存储到控制器的硬盘再通过百兆以太网传输到计算机

有1218个探头并且由专门的控制器实施高速数据采样，所以可以做到真正的高速实时扫描。 对于300mm×200mm的电路板，频谱扫描仅需要45秒，对单频率的空间扫描仅需0.4秒钟的时间，几乎是实时的。

EMSCAN在实际应用中的优势：

1）不仅节约时间，而且能捕捉到突发性的辐射。这些突发性的干扰往往是导致设备不能稳定工作的最主要的因素。

2）修改电路时，几分钟就可以确定什么样的调整或者修改是正确的。

3）在产品调测/出厂检验/产品抽检时，Emscan可以在几分钟内判断被测产品是否与原型产品一致。 4）利用峰值保持功能，能在1－2分钟内测量到被测物各个工作状态下最大的电磁场辐射情况，看清楚EMI的产生机理。在进行EMI对策时，能快速、准确评估设计修改的有效性。

5）能进行电磁敏感性测量，通过向被测设备加入已知的电磁场信号，Emscan能实时扫描出该电磁信号在被测设备上的分布，你就可以针对性地采取措施切断传播途径，从而有效解决电磁敏感性问题。 机械式扫描系统：

为单探头通过机械移动装置逐点扫描，由频谱分析仪采样并通过GBIP接口将结果传输到计算机，由于采用步距电机移动探头，而且频谱分析仪的采样速度和GPIB的数据传输速度不高，因而测量速度慢。

对于300mm×200mm的电路板，设置步距为7mm时，需要几十分钟；采用1mm步距扫描时需要几个小时的时间，因此很难测量到被测物各个工作状态下最大的电磁场辐射情况，对电路修改很难进行

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评估。

关于评估设计修改问题

近场扫描设备的目的，在于对设计修改进行评估。例如增加一个滤波电容，工程师需要知道电容有没有效果。

但是准确评估设计修改，会需要一些技巧，因为大家知道，PCB上的电磁场是波动的，随时间变化的。

上图中，实际情况是设计修改后，电磁场的强度变小了。

但是如果用机械式扫描系统进行随机采样【它一次采样可能需要1个多小时，只能是随机的】，红色的结果，表示出“设计修改会增加EMI”这样一个错误结论。就是说工程师花了几个小时，最终得到的还是错误的结论！

而EMSCAN可以进行峰值保持，记录了电磁场变化的最大值，利用1分钟采样150次，修改后再用1分钟采样150次，比较结果，能准确反映设计修改的效果，得到“设计修改可以降低EMI大约2dB”的正确结论。利用EMSCAN，3分钟就能知道正确的结论。

二 测量数据的完整性

意义：测量数据越完整，就越能准确和全面地反映被测物的状态。

定位窄带干扰的能力 定位宽带干扰的能力

Emscan

√ √

机械式扫描系统

√ ×

EMSCAN：

Emscan的频谱/空间扫描功能，能一次测量得到被测物所有空间位置全频段的电磁场信息，能应用于：

󰁺 评估PCB设计质量；

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󰁺 快速定位电磁干扰源；既能定位窄带的，也能定位宽带的电磁干扰源；

在PCB调试中迅速准确发现故障位置； 󰁺

󰁺 能作为被测物的完整的EM档案。

机械式扫描系统：

一次只能测量有限的几个频率点的数据，而且随着频率点的增加，速度会变得异常地慢。测量结果是不完整的，定位干扰源的效率也不高，而且无法定位宽带干扰源。

三 电磁干扰的扫描类型及扫描方式

意义：电磁干扰扫描类型和扫描方式，决定了定位和查找解决电磁干扰问题的手段。

扫描类型

Emscan

频谱扫描 空间扫描 频谱/空间扫描

机械式扫描系统 频谱扫描 空间扫描

扫描方式 单次扫描 连续扫描 同步扫描 峰值保持

单次扫描

瞬态信号捕捉能力 与被测物状态同步的能力

√ √

× ×

EMSCAN：

连续扫描方式，能让我们“实时”看清电磁场的变化【象示波器一样，能看到“纹波”】； 峰值保持方式能捕捉突发性的瞬态电磁干扰信号。 机械式扫描系统：

只能看到静态的电磁场【象万用表一样，只能看到“直流”信号】； 不能捕捉瞬态电磁干扰信号；不能与被测物的工作状态进行同步。

四 扫描步距及辐射源定位误差

意义：扫描步距决定了对辐射源的定位精度和扫描所需的时间，辐射源的精确定位可以帮助工程师准确找到问题点。

扫描步距 辐射源定位误差 EMSCAN：

探头以间距7.5mm排列，探头间隙的场强由周围数据基于场的分布理论计算得到。同时由于EMSCAN的扫描速度非常快，所以可以由操作者移动被测物或者移动扫描器，精确定位辐射源进行扫描测量。 背景知识：

Emscan 7.5mm 0

机械式扫描系统 1mm－100mm

1mm

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对于EMI测试，共模干扰的影响比差模干扰要大100到1000倍。就是说，10mA差模电流引起的干扰，可能会与0.01mA共模电流引起的干扰是一样的。

一般人认为，对小型设备，一定要更精细的扫描。但是实际上，造成EMI测试失败的主要原因，一般不会是一根信号线或者一个芯片的引脚引起的。引起EMI测试不能通过的原因，一般不是一个单独的EMI热点，绝大部分是下列原因引起的： 强度较弱的共模干扰

一般是由一个芯片的电源滤波考虑不周全，导致电源上的ΔI噪声被引入到连接器和电缆，这种电磁干扰在线缆上就成为共模干扰。对于这种情况，EMI会分布在整个PCB上，所以再精细的扫描，得到的结果是一样的。 还有一种可能是差模电流环流经接插件，这样，差模EMI就会成为共模EMI。这种问题，可以通过电流环的识别，或者监视电缆上的EMI来发现。

强度不是最强的大面积电流环

远场测试结果与电流环面积成正比，如果面积小到连EMSCAN都扫描不到（EMSCAN的探头间隙为7.5mm），这样小的电磁场对远场的影响会很小。 另外，由于EMSCAN的扫描速度极快，对于象80mm×40mm大小的类似手机的产品，一次扫描的时间仅需50ms左右。操作者可以移动被测物放置位置，定位每个EMI的热点和电流环，所以说，EMSCAN能发现任意尺寸的电流环！也可以说，EMSCAN的空间分辨率是无限小的。

机械式扫描系统：

最小扫描步距为1mm，但实际的步距受制于探头的尺寸。 另外，过小的扫描步距意义不大，反而会耗费大量的时间。

五 探头位置精度和方向

意义：探头的位置精度决定了测量结果的正确性，而探头是有方向性的，探头只能探测到固定方向的电磁场。

探头位置精度 探头方向 EMSCAN：

EMSCAN的探头是固定的，不必移动。而且内部的探头是成人字形交叉排列的，能测量到各个方向的电磁场，又由于其扫描速度很快，操作者可以通过移动被测物或者扫描器，改变探头的方向，从而扫描到电磁场的实际大小。

机械式扫描系统：

单探头方案的探头是要移动的，移动会带来误差，而且探头在高速运动中还会晃动。另外，探头的方向是单一的，而且探头移动对方向也会有偏差。单探头方案的探头在运动中测试会对位置精度和方向精度都有很大影响。单探头的方向性问题，会造成测试结果和实际结果相差很大。 扫描器的二维和三维扫描问题

绝大部分机械式扫描系统和EMSCAN一样，采用平板式扫描器，主要是出于“方便测量PCB的焊接

Emscan

0

90度交叉放置的两个方向

机械式扫描系统 ±30％ 一个方向

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面”这个角度出发而设计的，它们的探头都被放置在扫描台的下方。但是只有一种“三维的机械式扫描系统”，探头被放置在扫描台的上方，有3个电机，能移动探头进行xyz三个方向的运动。但是这种三维机构，相对平板式的EMSCAN扫描系统，没有任何优势：

首先，我们应该明确，对PCB的测试，主要应该测元件面还是焊接面！你想用换IC来解决EMI问题，还是想通过在布线上增加电阻、电容或者修改布线上的电阻和电容来解决EMI问题。工程师自然都会选择后者。如果是后者，测量EMI就应该测量焊接面的电磁场【大家注意：PCB中间层的铜是不屏蔽磁场的，所以在焊接面能测量到PCB各层的磁场分布】。

如果说“三维运动的目的是测量机箱内的PCB”，但是实际上它们不适合做这样的事情： 三维机械式扫描系统的扫描器是封闭式的，大一点的设备是无法进入扫描架的，就是对于小型设备，如果要测量机箱内部，也存在很大的问题：探头会接收多个方向的电磁场信号（左边板子、右边板子以及背板），而需要测量的板子则与探头的方向不一致，测量结果不准确，最终还是无法定位电磁干扰的辐射源。应该讲，机械式扫描系统的探头是可以放进机箱内，可是能不能准确测量和定位电磁干扰源，显然是有些问题的。

EMSCAN是平板式扫描器，对被测物没有任何，扫描器很轻，可以拿起来，也可以插到机箱内部：

EMSCAN的扫描器，只会测量到它正面的PCB产生的电磁场，能起到干扰源定位的目的。

上图是表示采用EMSCAN测量机箱、机架、电缆等的电磁场分布和泄露的示意图。

六 探头种类

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背景知识[PCB产生的主要是磁场]

大电流低电压的源（电流源）主要与磁场关联，而高电压小电流的源（电压源）则主要与电场关联。 在PCB上，电路的输入阻抗以及连接用的微带或者微带线，其阻抗都被设计为50欧姆左右，这种低阻抗设计使得这些元器件产生大电流和低电压的变化。同时，数字电路的趋势是将使用更低电压差的逻辑器件。另外，活性近场区域内的磁场的波阻抗远小于电场的波阻抗。综合这些因素，大部分PCB的活性近场区域中的能量被包含在近磁场中。因此磁场辐射产生的影响比电场大得多。

在EMC世界中，数字电路板周围的近场能量大多数是磁性的，因此，测量PCB的磁场信息就能解决全部EMI问题。

意义：探头有电场探头和磁场探头。

探头种类

Emscan

磁场

机械式扫描系统

磁场，电场

EMSCAN：

EMSCAN的阵列扫描器都是磁场的，但是EMSCAN支持单探头以及电流卡钳，可以配置近场探头组，在特殊需要时可以测量电场和磁场，或者用电流卡钳可以测量电缆内的共模电流。

机械式扫描系统：

单探头方案可以提供磁场探头、电场探头。

七 测量精度

意义：测量精度包括频率和强度的测量精度。是扫描系统最主要的指标之一。 EMSCAN：

Emscan采用了一个专利方法解决了频谱分析仪精度不够的问题，它在一个很窄的频率范围内采样频谱分析仪的输出，从而最小化或者消除频谱分析仪的。

频率精度：与频谱分析仪有关，能比频谱分析仪更精确。 幅度精度：0.1dB。

最小可检测高频电流：20MHz时1uA。

扫描器与被测物可以最紧密接近，能感应到最强的电磁场。 机械式扫描系统：

完全由频谱分析仪进行测量，精度完全取决于频谱分析仪和所使用的探头。由于运动的探头和扫描器表面必须保持一定距离，对于测量PCB产生的电磁干扰的灵敏度和定位精度都会降低。

八 安装、操作和维护

意义：操作的方便性可降低使用人员的工作量，增加工作效率。 EMSCAN：

操作者无须了解频谱分析仪的操作，软件采用中文或者英文界面，操作手册有中文和英文两个版本； 系统的所有装置均为电子装置，安装简易方便，从开箱到正常运行只需三分钟。而且可维护性和可靠性得到了保障。

如果用户初期购置了基本型控制器的系统，后期可以升级为增强型系统。

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如果用户初期购置了某一个频率段的扫描器，后期可以再购置其他频率段的扫描器进行频率范围的扩展。

EMSCAN系统中的控制器和扫描器都是的，均可以任意移动，可以使用便携式计算机作为终端计算机。

机械式扫描系统：

软件是英文界面；用户手册也是英文的。

系统安装中有很多的机械装置和易损零件，如步进电机、拉绳、滑轮、导轨、泡沫塑料垫等。传动部分的润滑、导轨的防锈、防震泡沫的老化、步进电机的寿命等等，都需要维护，其可靠性也难以得到保障。

系统的扫描器非常重，而且只能平放。

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