較高的時鍾速率會加大滿足電磁兼容性需求的難度。在千兆赫茲領域
，機殼諧振次數增加會增強電磁輻射，使得孔徑和縫隙都成了問題；專用集成電路（ASIC）散san熱re片pian也ye會hui加jia大da電dian磁ci輻fu射she。此ci外wai，管guan理li機ji構gou正zheng在zai製zhi定ding規gui章zhang來lai保bao證zheng越yue來lai越yue高gao的de頻pin率lv下xia的de順shun應ying性xing。再zai則ze

，當dang工gong程cheng師shi打da算suan把ba輻fu射she器qi設she計ji到dao係xi統tong中zhong時shi，對dui集ji成cheng無wu線xian功gong能neng（如Wi-Fi、藍牙、WiMax、UWB）這一趨勢提出了進一步的挑戰。

 

傳統的電磁兼容設計方法

 

正(zheng)常(chang)情(qing)況(kuang)下(xia)，電(dian)氣(qi)硬(ying)件(jian)設(she)計(ji)人(ren)員(yuan)和(he)機(ji)械(xie)設(she)計(ji)人(ren)員(yuan)在(zai)考(kao)慮(lv)電(dian)磁(ci)兼(jian)容(rong)問(wen)題(ti)時(shi)各(ge)自(zi)為(wei)政(zheng)
，彼(bi)此(ci)之(zhi)間(jian)根(gen)本(ben)不(bu)溝(gou)通(tong)或(huo)很(hen)少(shao)溝(gou)通(tong)。他(ta)們(men)在(zai)設(she)計(ji)期(qi)間(jian)經(jing)常(chang)使(shi)用(yong)經(jing)驗(yan)法(fa)則(ze)，希(xi)望(wang)這(zhe)些(xie)法(fa)則(ze)足(zu)以(yi)滿(man)足(zu)其(qi)設(she)計(ji)的(de)器(qi)件(jian)要(yao)求(qiu)。在(zai)設(she)計(ji)達(da)到(dao)較(jiao)高(gao)頻(pin)率(lv)從(cong)而(er)在(zai)測(ce)試(shi)中(zhong)導(dao)致(zhi)失(shi)敗(bai)時(shi)，這(zhe)些(xie)電(dian)磁(ci)兼(jian)容(rong)設(she)計(ji)規(gui)則(ze)有(you)不(bu)少(shao)變(bian)得(de)陳(chen)舊(jiu)過(guo)時(shi)。

 

在設計階段之後
，設計師製造原型並對其進行電磁兼容性測試。當設計中考慮電磁兼容性太晚時

，這一過程往往會出現種種EMCwenti。duishejijinxingangguidexiufutongchangshiweiyikexingdexuanze。dangshejicongxitonggainianshejizhuanrujutishejizaidaoyanzhengjieduanshi
，shejixiugaichangchanghuizengjiayigeshuliangjiyishang。suoyi，duishejizuochuyicixiugai，zaigainianshejijieduanzhihaofei100美元，到了測試階段可能要耗費幾十萬美元以上，更不用提對麵市時間的負麵影響了。

 

電磁兼容仿真的挑戰

 

為(wei)了(le)在(zai)實(shi)驗(yan)室(shi)中(zhong)一(yi)次(ci)通(tong)過(guo)電(dian)磁(ci)兼(jian)容(rong)性(xing)測(ce)試(shi)並(bing)保(bao)證(zheng)在(zai)預(yu)算(suan)內(nei)按(an)時(shi)交(jiao)貨(huo)，把(ba)電(dian)磁(ci)兼(jian)容(rong)設(she)計(ji)作(zuo)為(wei)產(chan)品(pin)生(sheng)產(chan)周(zhou)期(qi)不(bu)可(ke)分(fen)割(ge)的(de)一(yi)部(bu)分(fen)是(shi)非(fei)常(chang)必(bi)要(yao)的(de)。設(she)計(ji)師(shi)可(ke)借(jie)助(zhu)麥(mai)克(ke)斯(si)韋(wei)（Maxwell）方程的3D解jie法fa就jiu能neng達da到dao這zhe一yi目mu的de。麥mai克ke斯si韋wei方fang程cheng是shi對dui電dian磁ci相xiang互hu作zuo用yong的de簡jian明ming數shu學xue表biao達da。但dan是shi
，電dian磁ci兼jian容rong仿fang真zhen是shi計ji算suan電dian磁ci學xue的de其qi它ta領ling域yu中zhong並bing不bu常chang見jian的de難nan題ti。

 

典型的EMC問題與機殼有關，而機殼對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節。這一要求導致很大的縱橫比（最大特征尺寸與最小特征尺寸之比），從而又要求用精細柵格來解析最精細的細節。壓縮模型技術可使您在仿真中包含大大小小的結構，而無需過多的仿真次數。

 

另一個難題是你必須在一個很寬的頻率範圍內完成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(deng)的(de)時(shi)域(yu)方(fang)法(fa)可(ke)在(zai)時(shi)域(yu)內(nei)采(cai)用(yong)寬(kuan)帶(dai)激(ji)勵(li)來(lai)計(ji)算(suan)電(dian)磁(ci)場(chang)，從(cong)而(er)能(neng)在(zai)一(yi)個(ge)仿(fang)真(zhen)過(guo)程(cheng)中(zhong)得(de)出(chu)整(zheng)個(ge)頻(pin)段(duan)的(de)數(shu)據(ju)。空(kong)間(jian)被(bei)劃(hua)分(fen)為(wei)在(zai)正(zheng)交(jiao)傳(chuan)輸(shu)線(xian)交(jiao)點(dian)處(chu)建(jian)模(mo)的(de)單(dan)元(yuan)。電(dian)壓(ya)脈(mai)衝(chong)是(shi)在(zai)每(mei)一(yi)單(dan)元(yuan)被(bei)發(fa)射(she)和(he)散(san)射(she)。你(ni)可(ke)以(yi)每(mei)隔(ge)一(yi)定(ding)的(de)時(shi)間(jian)，根(gen)據(ju)傳(chuan)輸(shu)線(xian)上(shang)的(de)電(dian)壓(ya)和(he)電(dian)流(liu)計(ji)算(suan)出(chu)電(dian)場(chang)和(he)磁(ci)場(chang)。

 

EMC仿真可得出精確的結果。圖1對裝在一塊底板上的三種模塊配置（即1塊
、2塊和3塊模塊）的輻射功率計算值（紅色）與輻射功率實測結果（藍色）進行了比較，（參考文獻1）。輻射功率計算值以1nw 為基準，單位為dB 。你(ni)可(ke)以(yi)把(ba)多(duo)個(ge)模(mo)塊(kuai)配(pei)置(zhi)的(de)諧(xie)振(zhen)峰(feng)值(zhi)位(wei)置(zhi)存(cun)在(zai)的(de)小(xiao)差(cha)異(yi)歸(gui)因(yin)於(yu)在(zai)測(ce)量(liang)中(zhong)難(nan)以(yi)將(jiang)多(duo)個(ge)模(mo)塊(kuai)精(jing)確(que)對(dui)準(zhun)。值(zhi)得(de)注(zhu)意(yi)的(de)是(shi)
，由(you)於(yu)三(san)種(zhong)配(pei)置(zhi)的(de)輸(shu)入(ru)功(gong)率(lv)都(dou)相(xiang)同(tong)，所(suo)以(yi)輻(fu)射(she)功(gong)率(lv)的(de)諧(xie)振(zhen)峰(feng)值(zhi)和(he)幅(fu)度(du)的(de)差(cha)異(yi)僅(jin)僅(jin)是(shi)由(you)於(yu)係(xi)統(tong)布(bu)局(ju)不(bu)同(tong)引(yin)起(qi)的(de)。

 

對裝在一塊底板上的三種模塊配置

 

 

潛在應用領域

 

EMC仿真可用於檢測元件和子係統，如散熱器接地的輻射分布對頻率特性影響，也可用於評價接地技術、散(san)熱(re)器(qi)形(xing)狀(zhuang)的(de)影(ying)響(xiang)及(ji)其(qi)它(ta)因(yin)數(shu)。此(ci)外(wai)，你(ni)還(hai)可(ke)比(bi)較(jiao)不(bu)同(tong)通(tong)風(feng)口(kou)尺(chi)寸(cun)與(yu)形(xing)狀(zhuang)以(yi)及(ji)金(jin)屬(shu)厚(hou)度(du)的(de)屏(ping)蔽(bi)效(xiao)果(guo)。在(zai)該(gai)領(ling)域(yu)的(de)最(zui)新(xin)應(ying)用(yong)中(zhong)
，有(you)一(yi)項(xiang)研(yan)究(jiu)工(gong)作(zuo)是(shi)對(dui)采(cai)用(yong)大(da)口(kou)徑(jing)通(tong)風(feng)口(kou)進(jin)行(xing)送(song)風(feng)並(bing)通(tong)過(guo)放(fang)置(zhi)兩(liang)塊(kuai)背(bei)靠(kao)背(bei)間(jian)隔(ge)很(hen)小(xiao)的(de)板(ban)來(lai)達(da)到(dao)屏(ping)蔽(bi)效(xiao)果(guo)這(zhe)種(zhong)方(fang)法(fa)進(jin)行(xing)評(ping)估(gu)。

 

EMC仿真也適用於係統級電磁兼容設計和優化，以便計算寬帶屏蔽效果、寬帶電磁輻射、3-D遠場輻射圖、用來模擬轉台式測量情況的柱形近場電磁輻射以及用以實現可視化
，有助於確定電磁兼容熱點位置的電流和電磁場分布。典型的係統級EMC應用有：確保最大屏蔽效果的機殼設計，機殼內元件分布位置的EMC 效果評估，係統內外纜線耦合的計算以及纜線輻射效果的檢測。EMC仿真還有助於發現有害電磁波在機殼和子係統中的機理，如空腔諧振，穿過孔、插槽、接縫和其他機座開口處的電磁輻射，通過纜線的傳導輻射，與散熱器
、其他元件的耦合，以及光學元件、顯示器
、 LED和其他安裝在機座上的元件固有的寄生波導。

 

接頭類型對EMC 的影響

 

你可以使用簡單而快速建立的機殼模型來進行接縫配置方麵的設計折衷。圖2對對接接頭產生的輻射與重疊機殼接縫產生的輻射作出評估。通過比較相對的屏蔽水平，工程師就可以根據機殼的EMC預yu算suan和he實shi現xian特te定ding設she計ji配pei置zhi的de成cheng本ben來lai做zuo出chu決jue定ding。仿fang真zhen過guo程cheng中zhong增zeng加jia內nei部bu元yuan件jian僅jin僅jin對dui仿fang真zhen時shi間jian產chan生sheng很hen小xiao的de影ying響xiang
，所suo以yi設she計ji師shi可ke以yi方fang便bian地di在zai引yin起qi插cha槽cao諧xie振zhen間jian耦ou合he、xiezhenqiangmoshiyijiyuneibujiegoudejiaohuzuoyongdezhenshihuanjingxiaduijiefengpingbixiaoguojinxingpinggu。chacaoxieloudeshejiguizebushiyongyuyishangjigeyinsu
，huidaozhichengbengaoangdeguoshejiheqiansheji。

 

 

 

EMC仿真的典型應用是評估通風板的屏蔽效果。現在雖然有防止EMC泄漏的通風板設計規則
，但EMC仿真能精確地預測比較特殊的結構
，如具有大洞的背靠背通孔板、波導陣列等，並兼顧溫度和成本約束條件。圖3示出了具有圓孔或方孔的不同厚度通風板的屏蔽效果的計算結果。該圖展示了這些通風板厚度（左）和孔形狀（右）的屏蔽效果。

 

散熱器輻射的評估

 

圖4所示的EMC fangzhenyingyongkequedingyigesanreqidediancifushe。zaizheyijiandanmoxingzhong，yigejiuzaigaisanreqixiamiandekuandaixinhaoyuanjilisanreqi，xianshilesanreqiyuqisuolianjiedeICzhijiandedianciouhezuoyong。gaitushichulesanzhongpeizhidefushegonglvpu。henmingxian，fushedianpingyujihexingzhuanghepinlvyouguan。suiranjiaoxiaodesanreqijiedikejiangdipinduandipinbufendefushe
，danhuishipinduanzhongpinbufendefushezengda。

 

 

 

解決電纜耦合問題

 

圖5示出了用EMC仿真用來測定係統級電纜耦合的情況。EMC 仿真工具的幾何結構由一個19英寸機架內的三個網絡集線器組成。一條四線帶狀電纜將上下兩個集線器中的印製電路板與中間集線器連接起來。中心集線器含有該模型中的唯一EMC信號源。EMC仿真工具計算出由中間集線器耦合到上部集線器印製電路板連接線的電流大小。耦合電流在600MHz和800 MHz兩(liang)個(ge)頻(pin)率(lv)點(dian)顯(xian)示(shi)出(chu)兩(liang)個(ge)強(qiang)諧(xie)振(zhen)。解(jie)決(jue)這(zhe)類(lei)問(wen)題(ti)的(de)一(yi)種(zhong)常(chang)用(yong)方(fang)法(fa)是(shi)在(zai)受(shou)到(dao)影(ying)響(xiang)的(de)電(dian)纜(lan)上(shang)增(zeng)強(qiang)濾(lv)波(bo)功(gong)能(neng)，然(ran)後(hou)再(zai)借(jie)助(zhu)仿(fang)真(zhen)測(ce)定(ding)此(ci)影(ying)響(xiang)。下(xia)邊(bian)的(de)曲(qu)線(xian)表(biao)明(ming)，增(zeng)加(jia)一(yi)個(ge)低(di)通(tong)濾(lv)波(bo)器(qi)可(ke)減(jian)小(xiao)諧(xie)振(zhen)頻(pin)率(lv)上(shang)耦(ou)合(he)電(dian)流(liu)的(de)幅(fu)度(du)，但(dan)卻(que)不(bu)能(neng)將(jiang)其(qi)消(xiao)除(chu)。這(zhe)是(shi)一(yi)種(zhong)“應急的”方法
，因為它沒有從根本上解決問題。

 

 

EMC仿真可使電纜耦合應用的內在物理過程一目了然
，找到問題的根源。在600MHzcedingzhongyangjixianqineibudedianchangfenbu，biankequedingdianchangredian，zaiyoudianchangredianquedingzaidianlanfujinchanshenggaodianchangdekongqiangxiezhen。yongyikuaijinshugebanbajichengqigeliqilai，jiukeyouxiaoyizhikongqiangxiezhenmoshibingxiaochuouhe（圖6）。

 

用一塊金屬隔板把集成器隔離起來

 

您可用EMC仿真來確定和解決因溫升而修改設計所引起的問題。建立在企業存儲係統的控製器節點（基本上是奔騰雙處理器計算機）moxingshangdezheyijishujiushiyigelizi。zaijiangzheyishejizhizuochengyingjianzhihou，jiuyongyixiereguandaitiyuanlaibiaozhundebentengxinpiansanreqi，zhexiereguandezhanyongmianjiyusanreqixiangtong


，dangaodugaoyixie，suoyongsanrepianshishuipingde，erbushichuizhide。

 

一個寬帶仿真工具可計算出係統的電磁輻射（圖7）。在這一實例中，工程師之所以對由係統中一個120MHz振(zhen)蕩(dang)信(xin)號(hao)引(yin)起(qi)的(de)輻(fu)射(she)進(jin)行(xing)隔(ge)離(li)感(gan)興(xing)趣(qu)
，乃(nai)是(shi)因(yin)為(wei)測(ce)量(liang)結(jie)果(guo)表(biao)明(ming)存(cun)在(zai)一(yi)個(ge)問(wen)題(ti)。因(yin)此(ci)
，在(zai)計(ji)算(suan)寬(kuan)帶(dai)響(xiang)應(ying)之(zhi)後(hou)，工(gong)程(cheng)師(shi)在(zai)後(hou)處(chu)理(li)中(zhong)使(shi)用(yong)間(jian)接(jie)激(ji)勵(li)來(lai)提(ti)取(qu)對(dui)所(suo)需(xu)源(yuan)信(xin)號(hao)的(de)響(xiang)應(ying)，從(cong)而(er)產(chan)生(sheng)圖(tu)中(zhong)的(de)離(li)散(san)諧(xie)波(bo)。這(zhe)一(yi)輻(fu)射(she)在(zai)120MHz振蕩頻率的主諧波頻率上增加約40dB。很顯然
，這樣一種不會產生有害的熱設計修改卻會對係統EMC順應性產生如此大而嚇人的影響。

 

faxianwentigenyuanhou，ninjiukeyitansuojingjishihuidejiejuefangan。zaibenlizhong，jiangdaoreguandingbuyujikegaizhijianlianjieyigendixianxiaochurongxingouhelujing，jiushiyizhongdichengbendejihaofangfa。jutidezuofashi，jiangyixiaokuaituyoudaodianjiaodefangdianciganraodianpiantieyureguandingbusanrepianshang
，zheyangyujikedinggaijiechujiuhuijiyadianpian
，xingchengyigenjiedixian。tu8示(shi)出(chu)了(le)電(dian)磁(ci)輻(fu)射(she)圖(tu)

，其(qi)中(zhong)包(bao)括(kuo)熱(re)管(guan)接(jie)地(di)後(hou)的(de)結(jie)果(guo)。這(zhe)種(zhong)方(fang)法(fa)使(shi)得(de)輻(fu)射(she)與(yu)原(yuan)來(lai)的(de)情(qing)況(kuang)實(shi)際(ji)上(shang)相(xiang)同(tong)
，從(cong)而(er)在(zai)對(dui)輻(fu)射(she)不(bu)產(chan)生(sheng)負(fu)麵(mian)影(ying)響(xiang)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)改(gai)善(shan)了(le)熱(re)性(xing)能(neng)。

 

在設計過程中盡早采用EMC仿真，可在製造原型前研究和預測關鍵的EMC現象
，從而在滿足EMC要求和提高屏蔽效果兩方麵優化電子產品設計。與先製造原型，再從EMCjiaoduyouhuachanpindezuofaxiangbi，xiandaifangzhengongjukeshishejishipinggugengduodesheji，dadaoqiansuoweiyoudeshuiping。ciwai，zhidezhuyideshi

，nibukeyigulidijinxingEMC 設計

，因為由於EMC原因而進行設計修改常常會影響其他設計問題
，如熱管理。因此，有意義的是，EMC 仿真工具可使設計師綜合考慮EMC 和其他重要設計約束條件
，以使係統總成本和係統性能最佳。

 

 

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