计算机设备电磁兼容特性的数值仿真

摘要

随着现代社会的发展，电子设备的应用越来越广泛，同时也产生了一个日益复杂的电磁环境。为了优化电子设备设计，缩短设计周期，降低设计成本，工程技术人员需要对电子设备的电磁干扰进行分析预测。从国际上来看，电磁兼容仿真己经成为电子设备设计时必须的一个步骤。通过仿真电磁兼容预测可以在设备投入生产之前就发现问题、解决电磁兼容问题，从而大大缩短产品研发周期，提高电子设备成品率，加快上市速度，是电子设备行业必然的趋势。本文应用传输线矩阵法，对电子设备的电磁兼容特性的建模和仿真方法进行研究，主要工作有：
　　（1）研究传输线矩阵法建模理论。分析了并联节点二维 TLM单元和对称凝缩节点（SCN）的三维TLM单元算法进行孔缝建模仿真的原理
　　（2）采用传输线矩阵法（TLM）对立式机箱孔缝电磁屏蔽效能进行仿真研究。提出使用耦合微带线的辐射场作为辐射源，对机箱孔阵、接缝、风扇等结构进行了近场和远场电磁泄漏仿真分析；采用平面波辐射场进行远场电磁干扰的数值仿真；并对机箱结构改进措施的进行仿真设计研究。
　　（3）针对等效电路法孔缝屏蔽腔屏蔽效能公式没有考虑到多种孔阵共处一侧及腔体两侧开孔的情况，本文完整分析和推导入射平面波为任意极化方向条件下，等效电路法的混合孔阵及前后开孔的修正屏蔽效能计算公式，更引入了Konefal模型和Farhana模型对修正屏蔽效能计算公式进行验证。通过解析计算与数值仿真地分析，研究了极化角、观测点位置和孔缝位置这些因素对屏蔽效能的影响。
　　（4）阐述了静电放电的等效电路建模理论，采用基于传输线矩阵法的仿真软件对静电放电辐射场进行仿真研究。讨论了静电放电辐射场与2U伺服器各侧面电磁泄漏结构的耦合特性，并针对孔型、双层屏蔽结构与静电放电辐射场的耦合关系进行研究，讨论了静电辐射场作用下孔阵屏蔽效能特点。

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第一章 前 言

1.1 课题的提出背景和意义

1.2 电磁兼容研究的主要内容

1.3 国内外研究现状

1.4 本文主要研究内容和结构安排

1.5 创新性

第二章 电磁场理论及数值仿真方法

2.1 电磁场基本理论概述

2.2 传输线矩阵法建模理论

2.3 屏蔽理论

第三章 基于TLM的机箱孔缝屏蔽效能数值分析

3.1 TLM孔缝建模原理

3.2 机箱几何建模分析

3.3 基于内部辐射的不同屏蔽结构的屏蔽效果对比分析

3.4 基于外部干扰的屏蔽效果对比分析

3.5 提高屏蔽效果的措施应用分析

3.6 本章小结

第四章 基于等效电路法和TLM的2U伺服器及孔阵屏蔽特性分析

4.1 2U伺服器电磁兼容分析

4.2 等效电路法理论（robinson模型法）及其修正公式的提出

4.3 本章小结

第五章 机箱静电放电耦合特性仿真研究

5.1 ESD静电放电模型介绍

5.2 ESD仿真模型建立

5.3 机箱静电耦合场数值仿真

5.4 本章小结

第六章 结论与展望

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果