EMC仿真技術(shù)如何運(yùn)用于EMC設(shè)計（一）

點(diǎn)擊數(shù)：35822018-12-13 09:35:57　來源: 重慶哥爾摩科技有限公司、電波暗室、電磁兼容暗室、汽車電子暗室、EMI系統(tǒng)測試、EMS系統(tǒng)測試、EMC測試附件、EMC測試天線

隨著產(chǎn)品復(fù)雜性和密集度的提高一級設(shè)計周期的不斷縮短，在設(shè)計周期的后期解決電磁兼容（EMC）問題變得越來越不切合實際。在較高的頻率下，你通常用來計算EMC的經(jīng)驗法則不再適用，而且你還可能容易誤用這些經(jīng)驗法則。結(jié)果，70%~90%的新設(shè)計都沒有通過的一次EMC測試，從而使后期設(shè)計成本提高，如果制造商延誤產(chǎn)品發(fā)貨日期，損失的銷售費(fèi)用就更大。為了以低得多的成本確定并解決問題，設(shè)計時應(yīng)該考慮在設(shè)計過程中及早采用協(xié)作式的，基于概念分析的EMC仿真。      

較高的時鐘速率會加大滿足電磁兼容性需求的難度。在千兆赫茲領(lǐng)域，機(jī)殼諧振次數(shù)增加會增強(qiáng)電磁輻射，是的孔徑和縫隙都成了問題；專用集成電路（ASIC）散熱片也會加大電磁輻射。此外，管理機(jī)構(gòu)正在制定規(guī)章來保證越來越高的頻率下的順應(yīng)性。再則，當(dāng)工程師打算把輻射器設(shè)計到系統(tǒng)中時，對集成無線功能（如WIFI、藍(lán)牙、WiMax、UWB）這一趨勢提出了進(jìn)一步的挑戰(zhàn)。

傳統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計方法    

正常情況下，電氣硬件設(shè)計人員和機(jī)械設(shè)計人員在考慮電磁兼容問題時各自為政，彼此之間根本不溝通或很少溝通。他們在設(shè)計期間經(jīng)常使用經(jīng)驗法則，希望這些法則足以滿足其設(shè)計的器件要求。在設(shè)計達(dá)到較高頻率從而在測試中導(dǎo)致失敗時，這些電磁兼容設(shè)計規(guī)則有不少變得陳舊過時。     

在設(shè)計階段之后，設(shè)計師制造原型并對其進(jìn)行電磁兼容性測試。當(dāng)設(shè)計中考慮電磁兼容性太晚時，這一過程往往會出現(xiàn)種種EMC問題。對設(shè)計進(jìn)行昂貴的修復(fù)通常是唯一可行的選擇。當(dāng)設(shè)計從系統(tǒng)概念設(shè)計轉(zhuǎn)入具體設(shè)計再到驗證階段時，設(shè)計修改常常會增加一個數(shù)量級以上。所以，對設(shè)計作出一次修改，在概念設(shè)計階段只耗費(fèi)100美元，到了測試階段可能要耗費(fèi)幾十萬美元以上，更不用提時間的負(fù)面影響了。

電磁兼容仿真的挑戰(zhàn)     

為了實驗室中一次通過電磁兼容測試并保證在預(yù)算內(nèi)按時交貨，把電磁兼容設(shè)計作為產(chǎn)品生產(chǎn)周期不可分割的一部分是非常必要的。設(shè)計時可借助麥克斯韋方程的3D解法就能達(dá)到這一目的。麥克斯韋方程是對電磁相互作用的簡明數(shù)學(xué)表達(dá)。但是，電磁兼容仿真是計算電磁學(xué)的其他領(lǐng)域中并不常見的難題。     

典型的EMC問題與機(jī)殼有關(guān)，而機(jī)殼對EMC影響要比對EMC性能十分重要的插槽、孔和纜線等要大。精確建模要求模型包含大大小小的細(xì)節(jié)。這一要求導(dǎo)致很大的縱橫比(最大特征尺寸與最小特征尺寸之比)，從而又要求用精細(xì)柵格來解析最精細(xì)的細(xì)節(jié)。壓縮模型技術(shù)可使您再仿真中包含大大小小的結(jié)構(gòu)，而無需過多的仿真次數(shù)。另一個難題是你必須在一個很寬的頻率范圍內(nèi)完成EMC的特性化。在每一采樣頻率下計算電磁場所需的時間可能是令人望而卻步的。諸如傳輸線方法（TLM）等的時域方法可在時域內(nèi)采用寬帶激勵來計算電磁場，從而能在一個仿真過程中得出整個頻段的數(shù)據(jù)?？臻g被劃分為在正交傳輸線交點(diǎn)處建模的單元。電壓脈沖是在每一單元被發(fā)射和散射。你可以每隔一定的時間，根據(jù)傳輸線上的電壓和電流計算出電場和磁場。

潛在應(yīng)用領(lǐng)域    

EMC仿真可用于檢測元件和子系統(tǒng)，如散熱器接地的輻射帆布對頻率特性影響，也可用于評價接地技術(shù)、散熱器形狀的影響及其它因數(shù)。此外，你還可比較不同通風(fēng)口尺寸與形狀以及金屬厚度的屏蔽效果。在該領(lǐng)域的最新應(yīng)用中，有一項研究工作是對采用大口徑通風(fēng)口進(jìn)行送風(fēng)并通過防止兩塊背靠背間隔很小的板來達(dá)到屏蔽效果這種方法進(jìn)行評估。      

EMC仿真也適用于系統(tǒng)及電磁兼容設(shè)計和優(yōu)化，以便計算寬帶屏蔽效果、寬帶電磁輻射、3-D遠(yuǎn)場輻射圖、用來模擬轉(zhuǎn)臺式測量情況的柱形近場電磁輻射以及用以實現(xiàn)可視化，有助于確定電磁兼容熱點(diǎn)位置的電流和電磁場分布。典型的系統(tǒng)級EMC應(yīng)用有：確保最大屏蔽效果的機(jī)殼設(shè)計，機(jī)殼內(nèi)元件分布位置的EMC效果評估，系統(tǒng)內(nèi)為纜線耦合的計算以及纜線輻射效果的檢測。EMC仿真還有助于發(fā)現(xiàn)有害電磁波在機(jī)殼和子系統(tǒng)中的機(jī)理，如空腔諧振，穿過孔、插槽、接縫和其他機(jī)座開口處的電磁輻射，通過纜線的傳導(dǎo)輻射，與散熱器、其他元件的耦合，以及光學(xué)元件、顯示器、LED和其他安裝在機(jī)座上的元件固有的寄生波導(dǎo)。