[發(fā)明專利]一種分析PCB板級(jí)和系統(tǒng)級(jí)噪聲源輻射干擾的方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010084438.8
• 申請(qǐng)日: 2020-02-10
• 公開（公告）號(hào): CN111353215A
• 公開（公告）日: 2020-06-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 肖夏;楊會(huì)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/20
• 分類號(hào): G06F30/20
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 程毓英

本發(fā)明涉及一種分析PCB板級(jí)和系統(tǒng)級(jí)噪聲源輻射干擾的方法，包括下列步驟：1)對(duì)PCB進(jìn)行近場(chǎng)仿真，將近場(chǎng)仿真數(shù)據(jù)等效成與PCB具有相同尺寸的表面輻射源；2)將表面輻射源導(dǎo)入到HFSS中，對(duì)近場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行遠(yuǎn)場(chǎng)仿真分析；3)將屏蔽外殼導(dǎo)入仿真模型中，進(jìn)行遠(yuǎn)場(chǎng)仿真分析；4)采用HFSS仿真軟件對(duì)上述兩種情況建模并進(jìn)行仿真，得出噪聲源的電磁干擾輻射情況。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電磁兼容的領(lǐng)域，是一種將電路板近場(chǎng)仿真數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成輻射源，通過仿真軟件觀測(cè)PCB板級(jí)和系統(tǒng)級(jí)噪聲源輻射干擾的方法。

背景技術(shù)

隨著電子產(chǎn)品的發(fā)展及廣泛應(yīng)用，各種電子產(chǎn)品已是人們工作與生活中不可缺少的工具。對(duì)于電子技術(shù)的應(yīng)用，在提升產(chǎn)品的多功能性、經(jīng)濟(jì)性、智能性、安全性的同時(shí)，也帶來了新的問題，即對(duì)外界的電磁干擾隨之增大。在電子的設(shè)計(jì)、開發(fā)生產(chǎn)、使用和維護(hù)的整個(gè)周期中，相關(guān)的電磁兼容問題也就越來越多，越來越復(fù)雜。如果不能很好的規(guī)劃、設(shè)計(jì)電子產(chǎn)品的電磁兼容問題，那產(chǎn)品會(huì)存在嚴(yán)重的電磁兼容問題：性能惡化、相互干擾、相互破壞、危害健康，因此電磁兼容性(EMC)已經(jīng)成為必須考慮的一環(huán)。

現(xiàn)在的電子技術(shù)，必須解決一些關(guān)鍵的電磁兼容問題，使該技術(shù)的發(fā)展建立在一個(gè)合理的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)之上，既兼顧到各種電子技術(shù)不同種類之間的電磁兼容性問題，也兼顧到今天和將來技術(shù)持續(xù)發(fā)展的電磁兼容問題。解決產(chǎn)品的電磁兼容的方法分為三種：實(shí)驗(yàn)測(cè)試，經(jīng)驗(yàn)分析，電磁仿真。電磁仿真對(duì)產(chǎn)品噪聲源的干擾具有預(yù)判作用，對(duì)產(chǎn)品的研發(fā)起到指導(dǎo)作用。通過電磁仿真技術(shù)對(duì)電路板進(jìn)行近場(chǎng)仿真，將近場(chǎng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成輻射源進(jìn)行遠(yuǎn)場(chǎng)仿真，可以快速分析PCB板級(jí)和系統(tǒng)級(jí)的電磁干擾情況。

發(fā)明內(nèi)容

本專利的目的是提供一種能夠快速分析PCB板級(jí)和系統(tǒng)級(jí)噪聲源輻射干擾的方法，可以清晰地分析系統(tǒng)級(jí)的屏蔽外殼對(duì)PCB噪聲源輻射干擾的影響。技術(shù)方案如下：

一種分析PCB板級(jí)和系統(tǒng)級(jí)噪聲源輻射干擾的方法，包括下列步驟：

1)對(duì)PCB進(jìn)行近場(chǎng)仿真，將近場(chǎng)仿真數(shù)據(jù)等效成與PCB具有相同尺寸的表面輻射源；

2)將表面輻射源導(dǎo)入到HFSS中，對(duì)近場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行遠(yuǎn)場(chǎng)仿真分析；

3)將屏蔽外殼導(dǎo)入仿真模型中，進(jìn)行遠(yuǎn)場(chǎng)仿真分析；

4)采用HFSS仿真軟件對(duì)上述兩種情況建模并進(jìn)行仿真，得出噪聲源的電磁干擾輻射情況。

附圖說明

圖1PCB仿真模型示意圖

圖2PCB在1.6GHz下的近場(chǎng)仿真數(shù)據(jù)

圖3遠(yuǎn)場(chǎng)仿真數(shù)據(jù)與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比圖

圖4系統(tǒng)的仿真模型示意圖

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說明。

1、PCB為FR4基板，其中長(zhǎng)寬高分別為a，b，h，介質(zhì)參數(shù)ε_r＝4.5，示意圖如圖1所示。通過仿真軟件SIWave進(jìn)行近場(chǎng)仿真，近場(chǎng)數(shù)據(jù)如圖2所示，此處的工作頻率f₀＝1.6GHz。

2、將近場(chǎng)仿真數(shù)據(jù)導(dǎo)入至三維仿真軟件HFSS中，進(jìn)行遠(yuǎn)場(chǎng)仿真，PCB的遠(yuǎn)場(chǎng)仿真結(jié)果如圖3所示。

3、導(dǎo)入系統(tǒng)的屏蔽外殼，屏蔽外殼與電路板的模型立體圖如圖4所示，該圖介紹了FR4電路板與屏蔽外殼的位置關(guān)系，其中屏蔽外殼的尺寸為a×b×l，電路板距離屏蔽外殼hmm。進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)的遠(yuǎn)場(chǎng)仿真，仿真結(jié)果如圖3所示。

4、對(duì)仿真結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖3進(jìn)行對(duì)比，PCB板級(jí)的仿真數(shù)據(jù)與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的平均誤差為2.4dBμV，該方法進(jìn)行PCB遠(yuǎn)場(chǎng)仿真精度很高，且數(shù)據(jù)一致性較好，可以快速分析PCB的電磁干擾情況。加入屏蔽外殼之后，當(dāng)與系統(tǒng)的屏蔽外殼協(xié)同仿真之后，仿真數(shù)據(jù)與系統(tǒng)級(jí)的EMI實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的平均誤差為4.1dBμV，但是在頻率1.4GHz處的誤差為10.9dBμV，數(shù)據(jù)一致性雖然不如PCB板級(jí)的遠(yuǎn)場(chǎng)仿真，但是可在工程中可以定性分析系統(tǒng)級(jí)的EMI情況。該仿真方法不需要再對(duì)PCB上的參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，因此仿真速度較快，具有很高的工程價(jià)值。