PCB电路与结构的EMC协同仿真技术研究

摘要

在传统的电磁兼容仿真领域，结构设计人员和硬件设计人员在解决电磁兼容设计问题时通常各自为政，不能进行有效的协同设计。面对电子设备电磁兼容指标要求日趋严格的形势，本文提出将PCB电路板与结构机箱进行电磁兼容协同仿真，更加准确地评估了含PCB电路板的系统整体电磁兼容性能，所取得的主要研究成果为：
　　1.对PCB电路和结构的EMC特性进行了探讨与总结。为了对PCB电路板的电磁兼容性能做出理论评估，先分析电路板的电磁兼容特性。在引入无源器件的高频特性后，对导致电路板电磁兼容问题的两种典型情况：阻抗突变和返回路径做出理论分析，并通过相关的仿真计算进行验证。在对典型的电子设备结构进行阐述后，总结出其电磁泄漏要素，即孔缝和缝隙对设备结构的电磁兼容特性影响最大。
　　2.对PCB电路板进行了板级EMC仿真分析。PCB电路板的板级电磁兼容问题可以细分为信号完整性、电源完整性两方面，而它们又与电磁兼容是密不可分的。在对比分析了板级电磁兼容仿真软件后，提出板级电磁兼容仿真的流程，对电路板的电源完整性问题，主要是板级谐振及电源地平面阻抗突变做出理论分析与仿真验证；对电路板的信号完整性问题，主要是信号网络间的串扰进行仿真分析。最后仿真得到整板的远近辐射场，评估整板的电磁辐射性能。
　　3.结合电子设备机箱结构对PCB电路板进行了EMC协同仿真分析。对于电子设备机箱的电磁辐射仿真，传统方法是将电路板这个主要辐射源用天线来等效，但这种方法不能很好地体现空间的真实辐射情况。本文提出将电路板板级近场辐射结果通过动态链接的方法，导入到设备机箱模型中作为仿真辐射源，加载在与实际电路板大小尺寸相同的模型上，这样能真实地反映机箱内的实际电磁场辐射情况。通过仿真包含单板和多板机箱结构的电磁场分布，以及结合带导电衬垫的设备机箱屏蔽效能的仿真计算，给出了电路板与设备机箱结构协同仿真的算例，验证了协同仿真的可行性。

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第一章 绪论

1.1 本文研究背景及意义

1.2 电磁兼容仿真技术的发展现状

1.3本文主要研究内容

第二章 PCB电路和结构的EMC特性

2.1 PCB电路的EMC特性

2.2 电子设备结构的EMC特性

2.3本章小结

第三章 PCB的板级EMC仿真

3.1板级SI/PI/EMC仿真的区别和联系

3.2 SI/PI/EMC仿真软件对比

3.3板级EMC仿真的方案流程

3.4 PCB的板级仿真

3.5本章小结

第四章 电子设备机箱与PCB的协同仿真

4.1 传统的机箱PCB辐射源等效

4.2 电子设备机箱与PCB协同仿真方法

4.3 电子设备机箱电磁泄漏协同仿真

4.4 电子设备机箱屏蔽效能协同仿真

4.5 本章小结

第五章 结论与展望

5.1 研究结论

5.2 研究展望

参考文献

致谢

作者简介

1.基本情况

2.教育背景

3.攻读硕士学位期间的研究成果