PCB電路與結(jié)構(gòu)的EMC協(xié)同仿真技術(shù)研究

在傳統(tǒng)的電磁兼容仿真領(lǐng)域，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員和硬件設(shè)計(jì)人員在解決電磁兼容 設(shè)計(jì)問題時(shí)通常各自為政，不能進(jìn)行有效的協(xié)同設(shè)計(jì)。面對(duì)電子設(shè)備電磁兼容指 標(biāo)要求日趨嚴(yán)格的形勢，本文提出將 PCB 電路板與結(jié)構(gòu)機(jī)箱進(jìn)行電磁兼容協(xié)同仿 真，更加準(zhǔn)確地評(píng)估了含 PCB 電路板的系統(tǒng)整體電磁兼容性能，所取得的主要研 究成果為： 1. 對(duì) PCB 電路和結(jié)構(gòu)的 EMC 特性進(jìn)行了探討與總結(jié)。為了對(duì) PCB 電路板 的電磁兼容性能做出理論評(píng)估，先分析電路板的電磁兼容特性。在引入無源器件 的高頻特性后，對(duì)導(dǎo)致電路板電磁兼容問題的兩種典型情況：阻抗突變和返回路 徑做出理論分析，并通過相關(guān)的仿真計(jì)算進(jìn)行驗(yàn)證。在對(duì)典型的電子設(shè)備結(jié)構(gòu)進(jìn) 行闡述后，總結(jié)出其電磁泄漏要素，即孔縫和縫隙對(duì)設(shè)備結(jié)構(gòu)的電磁兼容特性影 響最大。 2. 對(duì) PCB 電路板進(jìn)行了板級(jí) EMC 仿真分析。PCB 電路板的板級(jí)電磁兼容問 題可以細(xì)分為信號(hào)完整性、電源完整性兩方面，而它們又與電磁兼容是密不可分 的。在對(duì)比分析了板級(jí)電磁兼容仿真軟件后，提出板級(jí)電磁兼容仿真的流程，對(duì) 電路板的電源完整性問題，主要是板級(jí)諧振及電源地平面阻抗突變做出理論分析 與仿真驗(yàn)證；對(duì)電路板的信號(hào)完整性問題，主要是信號(hào)網(wǎng)絡(luò)間的串?dāng)_進(jìn)行仿真分 析。最后仿真得到整板的遠(yuǎn)近輻射場，評(píng)估整板的電磁輻射性能。 3. 結(jié)合電子設(shè)備機(jī)箱結(jié)構(gòu)對(duì) PCB 電路板進(jìn)行了 EMC 協(xié)同仿真分析。對(duì)于電 子設(shè)備機(jī)箱的電磁輻射仿真，傳統(tǒng)方法是將電路板這個(gè)主要輻射源用天線來等效， 但這種方法不能很好地體現(xiàn)空間的真實(shí)輻射情況。本文提出將電路板板級(jí)近場輻 射結(jié)果通過動(dòng)態(tài)鏈接的方法，導(dǎo)入到設(shè)備機(jī)箱模型中作為仿真輻射源，加載在與 實(shí)際電路板大小尺寸相同的模型上，這樣能真實(shí)地反映機(jī)箱內(nèi)的實(shí)際電磁場輻射 情況。通過仿真包含單板和多板機(jī)箱結(jié)構(gòu)的電磁場分布，以及結(jié)合帶導(dǎo)電襯墊的 設(shè)備機(jī)箱屏蔽效能的仿真計(jì)算，給出了電路板與設(shè)備機(jī)箱結(jié)構(gòu)協(xié)同仿真的算例， 驗(yàn)證了協(xié)同仿真的可行性。