EMC测试：近场与远场的差异与互补应用

在emc测试中，常听到“近场测试”和“远场测试”。它们的结果往往不一样，这让很多工程师困惑：为什么实验室远场超标，但近场探头扫的时候数值又不同？ 其实，这两者测试目的完全不同，但在整改过程中，却是互补而非对立的。

近场定位

近场与远场的基本概念

近场和远场的划分，并不是凭感觉，而是与波长有关。

波长计算公式
λ = v / f 【λ = c / f】

• λ (lambda)：波长，单位通常是米 (m)。
• v：波在介质中的传播速度，单位是米每秒 (m/s)。
• f：波的频率，单位是赫兹 (Hz)，表示每秒振动的次数。
  

这个公式表明，波长等于波速除以频率。对于电磁波（如光、无线电波）在真空中，波速 v 等于光速 c（约 3×10⁸ m/s），因此公式变为：λ = c / f

近场区与远场区的分界判断公式：

近远场分界公式Near-field / Far-field boundary condition

r≈λ/2πr

近场和远场的划分

以 30 MHz 为例：

• 波长 λ = 10 m
• λ/2π ≈ 1.6 m
• 因此，在 3 m、10 m测试法下，已经属于远场范围。
  
  

高频率时（如 1000 MHz，λ = 0.3 m，λ/2π ≈ 0.048 m），测试距离3 m和10 m更是远远大于λ/2π，完全是远场。

👉 所以我们可以明确：EMC标准中的3 m法、10 m法辐射发射测试，都是远场测试。

远场测试：认证（型式检验）的唯一依据

远场测试就是我们常说的暗室里做的 3 m法/10 m法辐射发射。

• 测得的是整体辐射效应，结果可直接与CISPR/IEC等法规限值对比；
• 是认证、是否合格的最终判定标准；
• 但局限性是：只知道超标在哪个频率，却不知道源头在哪里。
  
  

近场测试：诊断（EMC整改）的好帮手

近场探头则完全不同：

• 工作在“r ≪ λ/2π”的区域，通常是毫米到厘米级；
• 用来在PCB、电源模块、线缆上逐点扫描；
• 结果只能做相对比较，不能和法规限值对比；
• 但好处是：能快速找出骚扰源，比如某个DC/DC的开关谐波、某条高速线的耦合辐射。
  
  

近场与远场的结合逻辑

远场发现问题

• 在3 m/10 m测试中，比如发现 120 MHz 超标。
  
  

近场追踪源头

• 用近场探头在PCB、电源模块、线缆附近扫描，找到120 MHz的强干扰源。
  
  

形成闭环

• 远场测试负责“合不合格”；
• 近场探头负责“问题在哪”；
• 两者结合，才能有效完成整改。
  
  

对比表

维度	远场测试（3 m / 10 m）	近场测试（探头扫描）
适用标准	CISPR、IEC法规要求	工程诊断手段，无标准限值
测试距离	> λ/2π（30 MHz时3 m已是远场）	≪ λ/2π（毫米到厘米级）
测试目的	判定合格与否	定位干扰源，指导整改
结果表现	与法规限值对比，决定是否合格	相对强弱比较，不能直接判定合规
优势	权威合规，唯一认证依据	快速定位问题，效率高
局限性	无法告诉你源头在哪里	无法代表最终是否合格

总结

• 远场测试：是合规判定的唯一标准。
• 近场测试：是工程诊断、排查问题的利器。
• 两者结合：远场发现问题 → 近场定位源头 → 再远场验证效果，形成完整整改闭环。
  
  

👉 所以，EMC工程师在整改时，既不能脱离远场“最终标准”，也不能忽视近场“诊断工具”。只有把两者结合，才能高效解决EMC问题。

扩展阅读：

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补充：近场测试的波阻抗不确定性与数据溯源问题

在近场区，电场（E）与磁场（H）之间不再遵循远场的平面波阻抗（≈377 Ω）关系。近场表现为电场主导或磁场主导，且多数为反应性（储能）场，存在大量 evanescent 成分（衰减较快、与距离变化敏感）。因此：

• 波阻抗随位置、频率和源类型大幅变化
  近场中 E/H 的比值不是一个常数：靠近环形回路时磁场占优、靠近振子或开口缝隙时电场占优。不同位置、不同器件、不同频率下，E/H 可变化数个数量级。
• 近场读数难以溯源（traceable）到法规场强值
  近场探头测得的是探头与被测体耦合后的电压或电流，读数强烈依赖于：探头类型、探头天线/探头因子（probe factor）、探头与被测件的距离、角度、探头的加载效应、周围结构和线缆摆放等。缺少严格的校准与严格几何约束时，近场数据在不同时间、不同操作者或不同实验室之间不可比、不可追溯。
• 读数波动大，重复性差
  轻微移动探头（几毫米）、改变探头角度或线缆形态，常会导致读数变化若干 dB（工程上常见量级）。这是因为近场是局部耦合现象，耦合系数对微小几何变化非常敏感。
  
  

结论

近场测试灵敏且高效，是定位 root-cause 的利器，但由于波阻抗与耦合系数在近场区高度不确定，近场数据本身难以直接溯源为法规场强，因为变化太大、无法溯源一致性，只能趋势对比。工程上应把近场视为诊断工具，最终以远场测试为合规判定依据。