在電子設備測試中，電流探棒是進行傳導發射 (Conducted Emission, CE) 測量的重要工具，特別是根據CISPR 11、CISPR 25 或 CISPR 32 等標準進行量測時；然而，這些標準引用的基礎規範 CISPR 16-1-2（2014）中的電流探棒要求，自1999年以來未曾更新過，這導致規範內容與實際應用之間存在一些問題。
現有規範內容
CISPR 16-1-2規範中對電流探棒的主要要求包括：
插入阻抗 (Insertion Impedance)： 最大1Ω。 插入阻抗是電流探棒插入測試電路時所引入的額外電阻。這個值表示探棒對測量電路的干擾程度；規範要求插入阻抗最大為1Ω，目的是盡量減少探棒對測試電路的影響，以保持測量準確性。
傳輸阻抗 (Transfer Impedance)： 傳輸阻抗表示電流探棒將測量到的電流訊號轉換為電壓訊號的能力，是探棒性能的關鍵指標，規範提供兩個範圍：
在平坦線性範圍內為0.1Ω至5Ω；表示探棒在此範圍內的轉換效率穩定且可預測。
在平坦範圍以下為0.001Ω至0.1Ω（電流探棒以50Ω負載終止）；表示在較低頻率下，探棒的轉換效率較低，但仍能提供足夠的測量精度。
附加旁路電容 (Shunt Capacitance)： 電流探棒外殼與測量導體之間小於25 pF。 旁路電容是探棒外殼與測量導體之間的寄生電容，當探棒插入測量電路時，該電容可能影響測量訊號的傳輸或造成訊號失真，規範要求這一值小於25 pF，以限制探棒對測量訊號的干擾；在高頻下，電容效應顯著，25 pF的電容在1 GHz下會產生約6.4Ω的阻抗，這可能影響測試精度，該要求確保探棒在高頻測試中不會過度影響訊號傳輸，特別是進行EMC測試時。
頻率響應 (Frequency Response)：
頻率響應描述探棒在特定頻率範圍內的傳輸阻抗行為，是用於校準和測試的重要參數；通常的頻率範圍包括：10 kHz至100 MHz、100 MHz至300 MHz，以及200 MHz至1 GHz。
不同的頻率範圍對應於探棒在不同應用中的測試需求，例如，CISPR 25標準要求探棒支持最高245 MHz的測試頻率。
頻率響應的適當選擇可以根據測試對象（例如車載電子設備）和相關標準（如CISPR 11或32）的需求來確定。
問題與挑戰
1. 插入阻抗的定義與測量方法缺失
目前，插入阻抗的具體定義及其標準化測量方法尚未確立，CISPR/A工作組在2017年開始研究此問題，但提出的測量方法僅涵蓋最高30 MHz的頻率範圍，這與CISPR 25所需的最高245 MHz頻率範圍不符。
2. 頻率範圍的不一致性
CISPR 16-1-2中對頻率範圍的定義（最高1 GHz）與產品標準（如CISPR 25）中的要求存在不一致；例如，大多數產品標準要求在150 kHz至30 MHz進行測量，而CISPR 25則擴展至245 MHz；這種不一致導致用戶對如何選擇合適的電流探棒及其校準服務產生困惑。
3. 旁路電容規範的意義模糊
規範要求探棒外殼與測量導體間的附加旁路電容小於25 pF，但未明確該要求適用於校準情境還是實際測量情境。
解決方案與測量方法探討
插入阻抗測量方法
CISPR/A提出了三種測量插入阻抗的方法，包括單埠反射法（One-Port Reflection）、串聯穿透法（Series-Thru）和旁路穿透法（Shunt-Thru）。
1. 單埠反射法 (One-Port Reflection Method)
解釋：單埠反射法透過網路分析儀測量反射訊號來計算插入阻抗，這種方法的特點是測試裝置的一端被短路終止，而非50Ω標準負載。
優點：
實現簡單，測試設備需求較少。
適合基本的阻抗測量應用。
缺點：
由於使用短路終端，反射訊號非常強，可能導致測量不穩定。
測量不確定性較高，尤其是在高頻測量中。
不符合50Ω系統阻抗標準，可能影響實際測試結果的準確性。
2. 串聯穿透法 (Series-Thru Method)
解釋：串聯穿透法在測量過程中保持整個系統的50Ω阻抗，這表示測試訊號能夠以標準阻抗傳輸，從而減少由阻抗失配引起的測量誤差。
優點：
測量過程與50Ω系統標準一致，提高了數據的準確性和可重複性。
適合需要高精度測量的應用場合，例如CISPR標準測試。
缺點：
測試設備的配置比單埠反射法更複雜。
可能需要更多的測試準備工作。
3. 旁路穿透法 (Shunt-Thru Method)
解釋：該方法透過傳輸測量來計算插入阻抗，通常被認為是最準確的測量方法；然而，測量結果的準確性高度依賴於所使用的校準夾具設計。
優點：
提供高準確性的測量結果，特別適合需要精確校準的應用。
測量結果能更好地反映探棒的真實性能。
缺點：
不同的校準夾具設計對測量結果的影響顯著。
若未使用探棒製造商推薦的校準夾具，可能導致數據偏差。
測試設置較為複雜，需要更高的技術熟練度。
探棒傳輸阻抗的規範探討
目前CISPR 16-1-2對傳輸阻抗的要求為強制性，但實際上對某些應用而言，傳輸阻抗的“限制”未必必要；例如，若探棒的傳輸阻抗不符合規範，並不一定會影響測量結果，測量系統的整體性能（如靈敏度、噪聲底限等）可能比探棒的傳輸阻抗更為重要；某些應用中，傳輸阻抗的精確性對測量數據的貢獻有限，實際測試結果仍可能是準確且有效的；因此，建議將傳輸阻抗規範從強制性改為僅供參考，允許探棒根據具體測試需求選擇，而不必完全符合傳輸阻抗的要求，這樣可以更好地滿足不同應用的需求，例如某些高頻測試或特殊設備的測試。
建議與結論
重新評估插入阻抗與旁路電容規範：
移除插入阻抗與旁路電容要求，或者將其僅用於參考，而非強制性規範。
改進測量方法與校準規範：
對現有測量方法進行擴展，覆蓋更廣的頻率範圍，滿足如CISPR 25等產品標準的需求。
提升用戶指引：
在標準附錄中提供更多指導，幫助用戶選擇適合特定測量需求的電流探棒，例如考慮測量靈敏度、噪聲底限等因素。
參考資料
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