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在部署车联网 (IoV) 之前，须留意车体内部高频组件及天线、马达摆放位置可能引发电磁干扰 (EMI) 与电磁兼容性 (EMC) 问题；若能在原型 (prototype) 设计之初就善用模拟工具，将有助提升系统质量。通过＂仿真驱动产品开发＂(Simulation Driven Product Development, SDPD) 辅助，飞机或汽车系统可藉自动化软件程序仿真信号并微调参数，不一定要真实撞击测试，就能先行摒除重大设计瑕疵。有别于土法炼钢的手动操作，软件仿真量测能直接分析出电路板的症结根源，实时修正并获知改善效果，更具效率。
世人对于日本电气株式会社 (NEC) 的认识多缘于消费电子，但其实它也是量测仪器的重要供货商，一开始是基于自用需求、为减少自有产品的 EMI 发展而来，＂磁场探棒＂是其最早的研发成果。NEC 企业事业服务及技术部门助理经理 Mikio Kikuchi (菊池美喜雄) 表示，由 NEC 开发的磁场探棒技术规范已提交 IEC 组织，先后正式名列 IEC61967-6 国际标准及 IEC61967-3 技术规范，毫无悬念，NEC 自家＂EMC 可视化扫描仪系统＂理所当然具有国际水平——磁场探棒符合 IEC61967-6、扫描仪符合 IEC61967-3。
 照片人物：NEC 嵌入式业务部门资深经理 Takashi Kudo (左)、企业事业服务及技术部门助理经理 Mikio Kikuchi (中)、营业本部明石京 (右) 高频、高速、低电压、微型化，电路板设计挑战大
菊池认为，随着自动驾驶功能增多，在高频、高速、低电压及微型化驱使下，EMI 挑战也越大；藉由实验室的电波暗室测量 EMI，只能初步判断是否合乎法规要求。菊池强调，如果在某些频率点出现超标，就得借助磁场探棒扫描，才能确切查找异常状况及原因，据以修改设计；磁场探棒也是评估＂对策组件＂是否有效的必要工具，以图 1 为例，将磁场探棒分别放置在电容两端，即红色和蓝色标记处，所对应的噪声表现大不相同，红色位置的噪声明显较大，约有 20dB 的差距，证明该电容已发挥抑制 EMI 的作用。另一个范例是用来量测硬盘或内存的读写噪声，如图 2 所示，在不同频率下的噪声形式各异。  图1：NEC磁场探棒量测示例 资料来源：NEC提供  图2：EMI 可视化系统量测示例 资料来源：NEC提供 结果显示，在 960 MHz 频率下，高次谐波成分较高，且有向外辐射的迹象。以此类推，可用来评估芯片或模块的噪声质量。除了 CP-2SA 和 MP-10LA 两种基本款探棒，NEC 还针对特高频或低频应用，另提供 AEKP001、APLMP001 和 AEMP002 等三款产品。菊池提醒，磁场会因远、近而不同——近场随信号电流变动、远场受电流和回流环路影响，而引发四种天线效应：环形天线、贴片天线、偶极天线／单极天线、缝隙天线。关于近场、远场 EMI 数值可能不一致、特别是低频组件未必会辐射到远场的现象，菊池一语道出机关所在。
 图3：NEC磁场探棒规格 资料来源：NEC提供 ＂一般近场辐射值会大于远场，但由于国际标准是针对某个受测定点评估，假如近场辐射已符合标准且未外溢至远场，自然就合格；两者数值不一，并不冲突＂，菊池解释。藉由 NEC＂EMIStream＋EMC 扫描仪＂协作，可协助突破电路板设计障碍。菊池介绍，EMIStream 是一个软件工具，能在电路板开发之初就消除 EMI，高速响应、经过验证、使用简单、不须破坏电路板即可检测为其特色。菊池指出，IC 高速化、电路板设计越来越复杂，使 EMI 及系统整合难度有增无减；然而，长期以来，皆须依靠 EMI / EMC 专家手动检查所有设计。
高精度 EMC 扫描仪将 EMI、ESD 可视化，更加清晰可辨
另一方面，为抑制 EMC 所额外添加的组件会提高整体物料成本 (BoM Cost)；至于是否真的需要添加？该选用何种组件？多只依赖经验。虽然通过模拟也可检查 EMI，却常遭遇以下困扰：需要 EMI 专家辅助、模型取得不易、CAD 数据模式化存在诸多限制，以及工程耗时长。＂EMIStream 的主要功能有二：可做 13 种电流回路／电源层／布线检查等 EMI 规则检查，以及电源层／接地层的谐振分析；亦可用于电路板布线前，及早检查板上组件布局的 EMI 强度、找出错误点，以作为挪移错误区域电路的依据、减少错误数量＂，菊池说明。  图4：EMC 可视化系统量测 EMI 时之系统配置与连接示意图 资料来源：NEC提供 例如，检查回流电流路径是否连续？若呈现不连续状态，表示信号完整性遭到破坏，恐造成系统误动作；此时，可再以磁场探棒贴近实测回流电流做细部诊断，高精度 EMC 扫描仪——4EM500，会将测得之 EMI 可视化；用户亦可将扫描结果导入 EMIStream，合并检视。4EM500 还可量测静电放电 (ESD)，静电仿真器 (放电枪) 由 PC 控制、在定点放电后，在放电点放置感知放电用的探棒作为＂触发器＂，扫描位置上的放电电压 (磁场)，相关输出可从示波器观测，而扫描结果会依＂时间轴＂、藉图像方式清晰传达。
假如板上组件至直流电源的流动变短，意谓已施加 ESD 保护。特别一提的是，4EM500 具＂激光测高计＂，除了平面量测，亦可记录板上组件的高度做＂凹凸＂量测，扫描时可根据组件高度自动调节，并将组件不同摆放方向的 X、Y 轴，或近场、远场测量结果合并在同一个画面，便于用户一目了然频率特性：若远场和近场的辐射频率一致，就需要电路板的噪声对策；但若只有来自于电路板的磁场，则意味着没有天线效应。此外，受惠于探棒灵敏度，扫描结果会有分布差异，能应对高频磁场探棒的＂空间分辨率＂要求——CP-2SA 探棒可检测 10MHz～3GHz 频率区间，并聚焦于 0.25mm 极小范围、更容易发现不易察觉的病灶。
 图5：EMC 可视化系统量测 ESD 时之系统配置与连接示意图 数据源：NEC提供 |
