PCB电磁兼容仿真分析及预测

电磁兼容性EMC仿真

设计早期对电磁兼容性(EMC)问题的考虑 随着产品复杂性与密集度的提高以及设计周期的不断缩短,在设计周期的后期解决电磁兼容性(EMC)问题变得越来越不切合实际。在较高的频率下,您通常用来计算EMC的经验法则不再适用,而且您还可能容易误用这些经验法则。结果,70%～90%的新设计都没有通过第一次EMC测试,从而使后期重设计成本很高,如果制造商延误产品发货日期,损失的销售费用就更大。为了以低得多的成本确定并解决问题,设计师应该考虑在设计过程中及早采用协作式的、基于概念分析的EMC 仿真。 较高的时钟速率会加大满足电磁兼容性需求的难度。在千兆赫兹领域,机壳谐振次数增加会增强电磁辐射,使得孔径与缝隙都成了问题;专用集成电路(ASIC)散热片也会加大电磁辐射。此外,管理机构正在制定规章来保证越来越高的频率下的顺应性。再则,当工程师打算把辐射器设计到系统中时,对集成无线功能(如Wi-Fi、蓝牙、WiMax、UWB)这一趋势提出了进一步的挑战。 传统的电磁兼容设计方法 正常情况下,电气硬件设计人员与机械设计人员在考虑电磁兼容问题时各自为政,彼此之间根本不沟通或很少沟通。她们在设计期间经常使用经验法则,希望这些法则足以满足其设计的器件要求。在设计达到较高频率从而在测试中导致失败时,这些电磁兼容设计规则有不少变得陈旧过时。 在设计阶段之后,设计师制造原型并对其进行电磁兼容性测试。当设计中考虑电磁兼容性太晚时,这一过程往往会出现种种EMC问题。

对设计进行昂贵的修复通常就是唯一可行的选择。当设计从系统概念设计转入具体设计再到验证阶段时,设计修改常常会增加一个数量级以上。所以,对设计作出一次修改,在概念设计阶段只耗费100美元,到了测试阶段可能要耗费几十万美元以上,更不用提对面市时间的负面影响了。 电磁兼容仿真的挑战 为了在实验室中一次通过电磁兼容性测试并保证在预算内按时交货,把电磁兼容设计作为产品生产周期不可分割的一部分就是非常必要的。设计师可借助麦克斯韦(Maxwell)方程的3D解法就能达到这一目的。麦克斯韦方程就是对电磁相互作用的简明数学表达。但就是,电磁兼容仿真就是计算电磁学的其它领域中并不常见的难题。 典型的EMC问题与机壳有关,而机壳对EMC影响要比对EMC性能十分重要的插槽、孔与缆线等要大。精确建模要求模型包含大大小小的细节。这一要求导致很大的纵横比(最大特征尺寸与最小特征尺寸之比),从而又要求用精细栅格来解析最精细的细节。压缩模型技术可使您在仿真中包含大大小小的结构,而无需过多的仿真次数。 另一个难题就是您必须在一个很宽的频率范围内完成EMC的特性化。在每一采样频率下计算电磁场所需的时间可能就是令人望而却步的。诸如传输线方法(TLM)等的时域方法可在时域内采用宽带激励来计算电磁场,从而能在一个仿真过程中得出整个频段的数据。空间被划分为在正交传输线交点处建模的单元。电压脉冲就是在每一单元被发射与散射。您可以每隔一定的时间,根据传输线上的电压与电流计算出电场与磁场。

ANSYS电磁兼容仿真软件解析

ANSYS电磁兼容仿真设计软件 用途：用于电子系统电磁兼容分析，包括PCB信号完整性、电源完整性和电磁辐射协同仿真，数模混合电路的噪声分析和抑制，以及机箱系统屏蔽效能和电磁泄漏仿真，确保系统的电磁干扰和电磁兼容性能满足要求。 一、购置理由 1现代电子系统设计面临越来越恶劣的电磁工作环境，一方面电子系统包括了电源模块、信号处理、计算机控制、传感与机电控制、光电系统及天线与微波电路等部分，系统内部相互不发生干扰，正常工作，本身就非常困难；另一方面，在隐身、电子对抗、静放电，雷击和电磁脉冲干扰等恶劣电磁环境下，设备还需要有足够的抗干扰能力，为电路正常工作留有足够的设计裕量。为了确保xx系统的工作可靠性，设备必须通过相关的电磁兼容标准，如国军标GJB151A，GJB152A。 长期以来，设备的电磁兼容设计和仿真一直缺乏必要的仿真设计手段，只能依赖于设备后期试验测试，不仅测量成本高昂，而且，如果EMI测量超标，后续的查找问题和修正问题基本上依赖于经验和猜测。而解决电磁兼容问题，也只能靠经验进行猜想和诊断，采取的措施也只能通过不断的试验进行验证，这已经成为制约我们产品进度的重要原因。。 2目前我所数字电路设计的经验和手段已经有很大改善，我们在复杂PCB布线、高速仿真方面取得了很多的成果和经验，并且已经开

始高速通道设计的预研。在相关PCB布线工具的帮助下，将复杂的多电源系统PCB布通，确保集成电路之间的正确连接已经基本上没有问题。但是随着应用深入，也存在一些困难，特别在模拟数字转换、高速计算与传输PCB和系统的设计中，我们不仅要保证电路板的正常工作，还要提高关键性的技术指标，例如数模转换电路的有效位数、信号传输系统的速率和误码率等，此外，还要满足整个卫星电子系统的电磁兼容/电磁干扰要求，为此，我们迫切需要建立的仿真功能包括： ●高速通道中，连接器，电缆等三维全波精确和建模仿真， 这些结构的寄生效应对于信号的传输性能有至关重要的影 响； ●有效的PCB电源完整性分析工具，对PCB上的电源、地等 直流网络的信号质量进行仿真 ●为提高仿真精度，需要SPICE模型，IBIS模型和S参数模 型的混合仿真 ●需要同时进行时域和频域仿真和设计，观察时域的眼图、 误码率，调整预加重和均衡电路的频域参数，使得信号通道 的物理特性与集成电路和收/发预加重、均衡等相配合，达到 系统性能的最优 ●有效的PCB的辐射控制与仿真手段，确保系统EMI性能达 标。 现在EDA市场上已经有一些SI/PI和EMI/EMC仿真设计工具，但存在多方面的局限性。我们的PCB布线工具虽然能解决一定的问题，

PCB电磁兼容性设计报告样本

PCB电磁兼容性设计报告 学科专业: 测控技术与仪器 本科生: 张亚新 学号: 1002445 班号: 232121 指导教师: 宋恒力

中国地质大学( 武汉) 自动化学院 10月24号

PCB电磁兼容性设计 摘要: 随着信息化社会的发展, 电子设备已被广泛应用于各个领域。各种电了产品趋向于小型化、智能化, 电子元器件也趋向于体积更小、速度更高、集成度更大, 这也导致了她们在其周围空间产生的电磁场点评的不断增加。由此带来的电磁兼容问题也日益严重。因此, 电磁兼容问题也就成为一个电工系统能否正常工作的关键。同样, 随着电子技术的飞速发展, 印刷电路板( PCB) 的密度越来越高, 其设计的好坏对电路的干扰及抗干扰能力影响很大。因此, 对PCB进行电磁兼容性(EMC)设计是非常重要的, 保证PCB的电磁兼容性是整个系统设计的关键。本文就EMC的历史发展及其在未来电子信息时代中的应用进行分析, 介绍电磁干扰的产生机理和 原因, 并提出了相应抗干扰设计的措施。 关键词: 信息化; 电磁兼容( EMC) ; 电磁兼容性; PCB;

一: 引言 .......................................................................... 错误!未定义书签。二: 电磁干扰与电磁兼容概述. (4) 1、早期历史概述 (5) 2、EMC 技术是随着干扰问题的日趋严重而发展的 (6) 3、电磁干扰对电子计算机等系统设施的危害 (6) 4、EMC在军事领域的发展状况 (7) 三: 电磁兼容学科的发展历史 (5) 四: 中国EMC技术的发展状况 (8) 五: 抗干扰措施与电磁兼容性研究 (8) 1、电路板设计的一般规则 (9) 2、电路板及电路抗干扰措施 (9) 六: 电磁兼容学科发展趋势 (10) 七: 小结 (12) 参考文献 (13) 一、引言 电磁干扰是现代电路工业面正确一个主要问题, 为了克服干扰, 电路设计者不得不赶走干扰源, 或者是设法保护电路不受到干扰源的干扰, 其目的都是为了让电路按照预期的目标开工作——

电磁兼容性分析

电磁兼容性(EMC，即Electromagnetic Compatibility)是指设备或系统在其电磁环境中符 合要求运行并不对其环境中的任何设备产生无法忍受的电磁骚扰的能力。因此，EMC包括两个方面的要求:一方面是指设备在正常运行过程中对所在环境产生的电磁骚扰(Electromagnetic Disturbance)不能超过一定的限值;另一方面是指设备对所在环境中存在的电磁骚扰具有一定程度的抗扰度，即电磁敏感性(Electromagnetic Susceptibility，即EMS)。 自从电子系统降噪技术在70年代中期出现以来，主要由于美国联邦通讯委员会在1990年和欧盟在1992提出了对商业数码产品的有关规章，这些规章要求各个公司确保它们的产品符合严格的磁化系数和发射准则。符合这些规章的产品称为具有电磁兼容性EMC(Electromagnetic Compatibility)。 电磁兼容性electromagnetic compatibility(EMC) 设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中的任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力。(GB/T 4365-1995中1.7节) 干扰的形成 1、折叠干扰源与受干扰源 无论何种情况下电磁相容的问题出现总是存在两个互补的方面: 一个是干扰发射源和一个为此干扰敏感的受干扰设备。 如果一个干扰源与受干扰设备都处在同一设备中称为系统内部的EMC 情况。 不同设备间所产生的干扰状况称为系统间的EMC 情况。 大多数的设备中都有类似天线的特性的零件如电缆线、PCB 布线、内部配线、机械结构等这些零件透过电路相耦合的电场、磁场或电磁场而将能量转移。 实际情况下设备间和设备内部的耦合受到了屏蔽与绝缘材料的限制而绝缘材料的吸收与导体相比的影响是微不足道的。 电缆线对电缆线的耦合既可以是电容性也可以是电感性并且取决于方位、长度及接近程度的影响。 2、折叠公共阻抗的耦合 公共阻抗耦合线路是干扰源与受干扰设备共用电路阻抗所引起的。 公共导线也因两个电流环之间的互感而引起或因两个电压节点之间的互容耦合而引起。 对于传导性的公共阻抗耦合的解决是将连接线分离使系统各自独立避免形成公共阻抗。 折叠发射 来自PCB 的发射:在大多数设备中主要的电流源是流入PCB 板上的电路中这些能量借由PCB 板所模拟成的天线而将干扰辐射出去。 来自电缆线的辐射:干扰电流以共模形式产生于在PCB 和设备内部其他位置形成的对地噪声并沿着导体或者屏蔽电缆的屏蔽层流动。 传导发射:干扰也可能从其他电缆以感性或容性方式偶合到电缆线上。 产生的干扰可能以差模(在火线与中线或在信号线之间)或共模(在火线/中线/信号线与接地

通信电源电磁兼容性分析与测试

通信电源电磁兼容性分析与测试 1 引言 为保证通信设备稳定可靠工作，电源在现代通信系统中的作用愈来愈重要。为此，国内外通信电源研发和制造者作出了积极努力，各种通信电源不断涌现，且趋向智能化，小型化、低功耗、高效率、长寿命，以满足通信和信息产业发展的需要。近年来，国内开始对通信电源的电磁兼容性提出一定要求，而欧美等工业发达国家已于90年代初期开始强制对电子产品及电气设备进行电磁兼容性能检测和改进，以减少电磁环境污染，保证电子设备正常可靠运转，保护人类良好生态环境。我国于80年代中期开始建立军用电磁兼容的测试手段，制定了相应标准。随着民用电子工业、信息产业的迅猛发展，为适应国际市场要求，90年代我国民用电磁兼容检测机构应运而生。到目前已基本建立了能适应国内外需求，满足不同行业技术标准要求的检测手段，为提高我国电子产品电磁兼容性能奠定了良好基础。通信电源作为通信电子产品的重要分支，其电磁兼容性能已引起国内外同行广泛关注，我国也制定了相应的技术标准。通信电源广泛用于通信网络，为保证通信设备、广播电视等系统可靠运行，提高通信电源的电磁兼容性能势在必行。 2 通信电源电磁兼容标准及限值 我国通信电源执行的电磁兼容标准基本参照了IEC61000系列、EN55022、 EN50091-2：1996等国际和欧洲标准。 我国对通信电源电磁兼容执行的标准有： GB9254-1998“信息技术设备的无线电骚扰限值和测量方法” YD/T983-1998“通信电源设备电磁兼容性限值及测量方法” GB/T14745-93“信息技术设备不间断电源通用技术条件” 说明：国内外标准对高频开关电源、电磁兼容性的抗扰度及传导和辐射骚扰均给出了明确的技术要求和限制。对UPS不间断电源，目前我国的国标仅对小型UPS提出传导和辐射骚扰电压限值，抗扰度等级和判定准则尚未明确规定。

电磁兼容测试技术分析

电磁兼容测试技术分析 发表时间：2017-01-12T14:19:29.953Z 来源：《基层建设》2016年30期作者：梁世林彭金生[导读] 摘要；阐述了电磁兼容涉及的领域及测试的重要性。广东省东莞市标检产品检测有限公司 523770 摘要；阐述了电磁兼容涉及的领域及测试的重要性。以一些测量标准为依据，详细讨论了电磁兼容测试的测量仪器设备、测试场地；环境电平、辐射和电源端传导干扰电压!电流等物理量的直接测试方法；还讨论了电磁兼容的替代测试方法及自动测量方法。最后说明了我国电磁兼容试验技术的现状和发展情况。 关键词；电磁兼容；测试技术 城市人口的迅速增长及人们在生产生活中使用的电气及电子设备的数量与日俱增,汽车、通信、计算机与电子、电气设备大量进人家庭,空间人为电磁能量急剧增长,电磁环境日益恶化。在这种复杂的电磁环境中,如何减少相互间的电磁干扰,使各种设备正常运转,是一个巫待解决的问题;另一方面,如何降低恶劣的电磁环境对人体及生态产生的不良影响,也是一个不容忽视的问题。世界各国都十分重视愈来愈复杂的电磁环境及其广泛的影响,从而促使环境电磁学及电磁兼容技术成为迅速发展的学科领域。 1.电磁兼容的基本概念和设计原则 电磁兼容性, 简称”EMC”, 是英文”Electro-magnetic compatibility”的缩写, 基本含义是, 能保证设备 ( 包括系统和分系统)在共同的电磁环境中执行各自功能的共存状态而互不干扰。造成设备性能降级或失效的电磁干扰必须同时具备三个要素:首先是有一个电磁发射源, 其次是有对电磁干扰敏感的设备;第三要存在一条电磁干扰的耦合通路,把能量从电磁发射源传递到对干扰敏感的设备。 因此, 对于一个设备( 假如设备是一个分系统)来说, 基本的电磁兼容设计原则是: ①使设备对外的电磁干扰减小到最低限度,不影响其他系统工作。 ②将设备的抗干扰能力提高到最大程度。 ③切断设备和其他系统的电磁耦合通路。本着这三个设计原则, 就可以使设备的电磁兼容性满足要求。 2.测量仪器设备和测试场地 （1）测量仪器 在测试仪器方面，以频谱分析仪为核心的自动检测系统，可以快捷、准确地提供EMC有关参数。新型的EMC扫描仪与频谱仪相结合，实现了电磁辐射的可视化。可对系统的单个元器件、PCB板、整机与电缆等进行全方位的三维测试，显示真实的电磁辐射状况。 采用带有准峰值和平均值检波器的干扰接收机，其性能应符合CISPRl6-1或对应国标GB/T6113.1(《无线电干扰和抗扰度测量设备规范》)的要求。在传导干扰测量时，干扰接收机的频率范围为10 kHz～30 MHz；在辐射干扰测量时，干扰接收机的频率范围为30～1000MHz。 （2）线性阻抗稳定网络 线性阻抗稳定网络(LISN：line impedancestabilization network)又称为人工电源网络。在做电源端传导干扰电压/电流测试时，应采用阻抗为50Ω/50μH的LISN(V型网络)，其特性应符合CISPRl6-1和GB/T 6113.1的要求。联接LISN有两个作用：其一，对EUT(equipment under test待检设备)的电源输入端口，在高频谐波时提供一个标准线性阻抗，这样当连接到同一电源的其它设备发生变化时，不会影响EUT输入的电源阻抗；其二，LISN可以滤去来自电网电源的EMI，给开关电源提供一个“干净”的电网交流电源，不会影响对EUT本身传导干扰的测量结果。 （3）测试场地 作为EMC测试的实验室大体有两种类型：一种是经过EMC权威机构审定和质量体系认证，而且具有法定测试资格的综合性设计与测试实验室或检测中心。另一种类型就是根据本单位的实际需要和经费情况而建立的具有一定测试功能的EMC实验室。 用开阔场测量辐射干扰时，10 kHz～1 000 MHz频段的辐射测试场地应该是一个空旷、平坦的场地，在其边界范围内无架空线，附近无反射结构物(如钢筋水泥建筑和高大树木等)，而且具有足够大的尺寸，使天线、试品和反射结构物之间能充分分开。满足标准的辐射测试场地应该是一个由长轴等于两倍焦距(F)、短轴等于√3倍焦距的椭圆所包围的场地。试验时，EUT和测量天线将分别处在两个焦点上。 为了获得稳定的电波传输特性，必须有一个固定的、相当大的反射地面(或称接地平板)。反射面用金属材料制成，如钢板(包括镀锌钢板)和金属丝网等。板与板之间要用电焊连接，无大的漏缝或孔洞。金属网孔径的最大尺寸必须小于波长的1/10(对1 000 MHz，孔径应小于3 cm)。另外，场地表面必须平整，同时要考虑排水设施。 传导干扰电压/电流的测试可以在辐射试验场地内进行，也可以在屏蔽室内进行。 3. 电磁兼容设计 电磁兼容设计理论在很多书中已全面、系统地论述过了, 这里不再细述。下面结合具体情况, 介绍一下在实际中行之有效的电磁兼容设计方法。 （1）安装电源滤波器 安装电源滤波器,这是任何一个设备或系统满足电磁兼容要求的一个最基本的方法。当设备在干扰的作用下发生误动作时,人们往往将注意力集中在屏蔽、接地等其他措施上,然而效果总是不理想,可以说,这些措施是必不可少的,但不是从根本上解决问题,实际上,在电源上,叠加着各种各样的干扰电压,既有mV级的连续干扰,也有数百伏甚至上千伏的瞬态干扰,这些干扰会对电网中的设备产生不同程度上的、根本性的影响。因此,安装电源滤波器是非常重要的。 电源滤波器是一种低通滤波器,它允许直流或50Hz工作电流通过,而不允许频率较高的工作电流通过。它的作用是双向的,既能防止电网上的干扰进入设备,使设备满足传导敏感度的要求,又能防止设备内的电磁干扰通过电源线传到电网上,使设备满足传导发射的要求;它的作用也是全面的,除了上述所说的使设备能够满足电磁兼容标准中对传导敏感度和传导发射的要求,实际上,它对抑制设备产生较强的辐射干扰也很重要,这个作用,在电磁兼容的测试现场,我们可以非常直观地看到,在测试设备的”传导发射”这项时,如果不加电源滤波器,我们可以看到设备”传导发射”的曲线远远在标准限制值曲线之上,安装电源滤波器后,则”传导发射”的曲线的大部分落在了标准限制值曲线之下,如果对电源滤波器精心选型,对安装位置精心调整,则效果会更佳。

电磁兼容天线仿真实验报告

电磁场与电磁兼容 实验报告 学号： 姓名： 院系： 专业： 教师： 05月20日

半波对称振子天线阵最大辐射方向控制 实验工具 ?Expert MININEC Classic电磁场数值仿真软件 实验目的 根据要求的参数，利用仿真软件设计和分析自由空间或地面上的细、直线天线的电磁场数值，并完成以下要求： ?改变每幅天线馈电电流的相位控制最大增益的方向：要求的最大增益方向是：1. 00 ；2. 400；3. 800 （选择与自己学号后2位数最近的度数） ?根据运行结果指出： 1.增益方向性图； 2.最大增益； 3.最大增益方向。 实验参数 ?频率 f = 300MHz，波长λ = 1m ?四分之一波长单极子天线L=λ，四个半波长对称振子排列在一条直线上，相邻两幅天线的间隔是四分之一波长 实验过程 ?建立几何模型：点—> 线，尺寸，环境，坐标等 半波对称振子放在 YOZ 平面内，相邻振子的间距是四分之一波长。

图1 问题描述图2 –图4 几何模型 图3 图4 ?定义电特性：频率，电压，当前节点 ZENITH(DEG) 对应球坐标系中的θ， AZIMUTH (DEG) 对应球坐标系中的φ 图5 电特性—频率图6 馈电电流相位设置

图7 球坐标参数θ、ψ以及间隔设置 ?选择模式：辐射模式 ?求解项：近场 ?调试、运行 表格中出现“No detected violations ”表明设置正确 图8 选择运行平面图9 调试结果 ?显示结果 3D display 显示所设计天线的图形 天线增益方向性图中给出了最大增益值和最大增益方向、以及半功率增益带宽的计算结果。

emc电磁兼容分析

本文就旁路电容、电源、地线设计、电压误差和由PCB布线引起的电磁干扰(EMI)等几个方面，讨论模拟和数字布线的基本相似之处及差别。 工程领域中的数字设计人员和数字电路板设计专家在不断增加，这反映了行业的发展趋势。尽管对数字设计的重视带来了电子产品的重大发展，但仍然存在，而且还会一直存在一部分与模拟或现实环境接口的电路设计。模拟和数字领域的布线策略有一些类似之处，但要获得更好的结果时，由于其布线策略不同，简单电路布线设计就不再是最优方案了。本文就旁路电容、电源、地线设计、电压误差和由PCB布线引起的电磁干扰(EMI)等几个方面，讨论模拟和数字布线的基本相似之处及差别。 模拟和数字布线策略的相似之处 旁路或去耦电容 在布线时，模拟器件和数字器件都需要这些类型的电容，都需要靠近其电源引脚连接一个电容，此电容值通常为0.1uF。系统供电电源侧需要另一类电容，通常此电容值大约为10uF。 在电路板上加旁路或去耦电容，以及这些电容在板上的位置，对于数字和模拟设计来说都属于常识。但有趣的是，其原因却有所不同。在模拟布线设计中，旁路电容通常用于旁路电源上的高频信号，如果不加旁路电容，这些高频信号可能通过电源引脚进入敏感的模拟芯片。一般来说，这些高频信号的频率超出模拟器件抑制高频信号的能力。如果在模拟电路中不使用旁路电容的话，就可能在信号路径上引入噪声，更严重的情况甚至会引起振动。 对于控制器和处理器这样的数字器件，同样需要去耦电容，但原因不同。这些电容的一个功能是用作“微型”电荷库。在数字电路中，执行门状态的切换通常需要很大的电流。由于开关时芯片上产生开关瞬态电流并流经电路板，有额外的“备用”电荷是有利的。如果执行开关动作时没有足够的电荷，会造成电源电压发生很大变化。电压变化太大，会导致数字信号电平进入不确定状态，并很可能引起数字器件中的状态机错误运行。流经电路板走线的开关电流将引起电压发生变化，电路板走线存在寄生电感，可采用如下公式计算电压的变化：V = LdI/dt 其中，V = 电压的变化;L = 电路板走线感抗;dI = 流经走线的电流变化;dt =电流变化的时间。 因此，基于多种原因，在供电电源处或有源器件的电源引脚处施加旁路(或去耦)电容是较好的做法。 电源线和地线要布在一起 此电路板上，设计出的环路面积为697cm2。采用图3所示的方法，电路板上或电路板外的辐射噪声在环路中感应电压的可能性可大为降低。 模拟和数字领域布线策略的不同之处 地平面是个难题 电路板布线的基本知识既适用于模拟电路，也适用于数字电路。一个基本的经验准则是使用不间断的地平面，这一常识降低了数字电路中的dI/dt(电流随时间的变

FLOEMC电磁兼容仿真分析软件

FLO/EMC电磁兼容仿真分析软件 为什么要重视电磁兼容性（EMC）的分析 众所周知,仅在几年前,EMC问题在整个设计流程中还只是个次要的问题。而今天,EMC设计问题扩展到传统设计流程的各个阶段。市场开拓者们要将大量资金和数周时间花费在屏蔽室,以谋求能顺利通过电磁兼容性测试。 这种现象不是偶然的,我们知道： ·EMI已经成为一个很严重的且在日益恶化的环境污染源 ·越来越多电器设备的投入使用 ·IC时钟频率的越来越高 ·辐射源辐射功率的增大 ·抗干扰性的减弱 ·无线通信的发展 诸如此类的原因导致了我们为了使同一环境中各种设备都能正常工作又互不干扰变得越来越困难,同时这种电磁环境对人类及生物也产生了越来越大的危害,解决电磁兼容性问题也变得越来越紧迫。 拿一个简单的例子,对于一台pc电脑来说,在EMC方面需要满足以下标准： 1．辐射性能方面（Emissions） a. EN 61000-3-2(Harmonics) b. EN 61000-3-3(Voltage Fluctuations and Flicker) c. EN 55022(Conducted Emissions) d. EN 55022(Radiated Emissions) 2．抗干扰性能标准EN55024（Immunity） a. EN 61000-4-2(Electrostatic Discharge) b. EN 61000-4-3(Radiated Electric Field) c. EN 61000-4-4(Fast Transients) d. EN 61000-4-5(High Energy Surges) e. EN 61000-4-6(Conducted RF) f. EN 61000-4-8(Radiated Magnetic Field) g. EN 61000-4-11(Voltage Dips and Interrupts) 而通常来说,整个测试的代价是需要4000美元和3天的时间。 在20世纪90年代前期,国内企业的产品在出口欧美等国市场时,必须出具电磁兼容合格报告才能获得市场准入,但是由于企业往往在产品设计和研发阶段没有考虑相关问题或是不了解国外的电磁兼容技术法规要求而导致不能顺利投放海外市场或花费很大的代价来满足国外相应的电磁兼容性能要求,这与国内的设计模式是分不开的,传统的设计方式遵循的是设计—样品生产—测试的模式,一旦测试不能通过测试标准,就必需按照设计流程重新开始！无疑,这样做的代价是冗长的设计周期和昂贵的设计成本。与此同时,国内缺乏相关技术标准,也缺乏相关的试验手段和条件来检测进口产品的电磁兼容性能。使得我国的电磁兼容技术远远落后于欧美等发达国家。 在90年代后期,国家和相关行业纷纷对产品的设备的电磁兼容性能制订标准规范,并制订了相关的认证实施措施;兴建了大量的电磁兼容实验室,规范国内外产品的电磁兼容性能。 在科学技术日益发展的今天,针对传统设计模式中解决电磁兼容性问题的弊端,国外企业纷纷引入电磁兼容分析软件,利用计算机在设计前期对系统电磁兼容性能进行模拟分析,即所

ANSYS电磁兼容仿真软件解析

ANSYS 电磁兼容仿真设计软件 用途：用于电子系统电磁兼容分析，包括PCB信号完整性、电源完整性和电磁辐射协同仿真，数模混合电路的噪声分析和抑制，以及 机箱系统屏蔽效能和电磁泄漏仿真，确保系统的电磁干扰和电磁兼容性能满足要求。 一、购置理由 1 现代电子系统设计面临越来越恶劣的电磁工作环境，一方面电子系统包括了电源模块、信号处理、计算机控制、传感与机电控制、光电系统及天线与微波电路等部分，系统内部相互不发生干扰，正常工作，本身就非常困难；另一方面，在隐身、电子对抗、静放电，雷击和 电磁脉冲干扰等恶劣电磁环境下，设备还需要有足够的抗干扰能力，为电路正常工作留有足够的设计裕量。为了确保xx 系统的工作可靠性，设备必须通过相关的电磁兼容标准，如国军标 GJB151A，GJB152A。 长期以来，设备的电磁兼容设计和仿真一直缺乏必要的仿真设计 手段，只能依赖于设备后期试验测试，不仅测量成本高昂，而且，如 果EMI 测量超标，后续的查找问题和修正问题基本上依赖于经验和猜测。而解决电磁兼容问题，也只能靠经验进行猜想和诊断，采取的 措施也只能通过不断的试验进行验证，这已经成为制约我们产品进度的重要原因。 2 目前我所数字电路设计的经验和手段已经有很大改善，我们在复杂PCB布线、高速仿真方面取得了很多的成果和经验，并且已经

开始高速通道设计的预研。在相关PCB 布线工具的帮助下，将复杂 的多电源系统PCB布通，确保集成电路之间的正确连接已经基本上 没有问题。但是随着应用深入，也存在一些困难，特别在模拟数字转换、高速计算与传输PCB和系统的设计中，我们不仅要保证电路板 的正常工作，还要提高关键性的技术指标，例如数模转换电路的有效 位数、信号传输系统的速率和误码率等，此外，还要满足整个卫星电子系统的电磁兼容/电磁干扰要求，为此，我们迫切需要建立的仿真功能包括： ● 高速通道中，连接器，电缆等三维全波精确和建模仿真，这 些结构的寄生效应对于信号的传输性能有至关重要的影响； ● 有效的PCB电源完整性分析工具，对PCB 上的电源、地等 直流网络的信号质量进行仿真 ●为提高仿真精度，需要SPICE 模型，IBIS模型和S 参数模 型的混合仿真 ●需要同时进行时域和频域仿真和设计，观察时域的眼图、 误码率，调整预加重和均衡电路的频域参数，使得信号通道 的物理特性与集成电路和收/发预加重、均衡等相配合，达到 系统性能的最优 ● 有效的PCB的辐射控制与仿真手段，确保系统EMI性能 达标。 现在EDA 市场上已经有一些SI/PI 和EMI/EMC 仿真设计工具，但存在多方面的局限性。我们的PCB 布线工具虽然能解决一定的问

ANSYS电磁兼容仿真软件

ANSYSt磁兼容仿真设计软件 用途：用于电子系统电磁兼容分析，包括PCB言号完整性、电源完整性和电磁辐射协同仿真，数模混合电路的噪声分析和抑制，以及机箱系统屏蔽效能和电磁泄漏仿真，确保系统的电磁干扰和电磁兼容性能满足要求。 一、购置理由 1 现代电子系统设计面临越来越恶劣的电磁工作环境，一方面电 子系统包括了电源模块、信号处理、计算机控制、传感与机电控制、光电系统及天线与微波电路等部分，系统内部相互不发生干扰，正常工作，本身就非常困难；另一方面，在隐身、电子对抗、静放电，雷击和电磁脉冲干扰等恶劣电磁环境下，设备还需要有足够的抗干扰能力，为电路正常工作留有足够的设计裕量。为了确保xx 系统的工作可靠性，设备必须通过相关的电磁兼容标准，如国军标GJB151A，GJB152A。 长期以来，设备的电磁兼容设计和仿真一直缺乏必要的仿真设计手段，只能依赖于设备后期试验测试，不仅测量成本高昂，而且，如果EMI测量超标，后续的查找问题和修正问题基本上依赖于经验和猜测。而解决电磁兼容问题，也只能靠经验进行猜想和诊断，采取的措施也只能通过不断的试验进行验证，这已经成为制约我们产品进度的重要原因。。 2 目前我所数字电路设计的经验和手段已经有很大改善，我们在复杂PCB布线、高速仿真方面取得了很多的成果和经验，并且已经开始高速通道设计的预研。在相关PCB布线工具的帮助下，将复杂的多电源系统PCB布通，确保集成电路之间的正确连接已经基本上没有问题。但是随着应用深

入，也存在一些困难，特别在模拟数字转换、高速计算与传输PCB和系统的设计中，我们不仅要保证电路板的正常工作，还要提高关键性的技术指标，例如数模转换电路的有效位数、信号传输系统的速率和误码率等，此外，还要满足整个卫星电子系统的电磁兼容/电磁干扰要求，为此，我们迫切需要建立的仿真功能包括：高速通道中，连接器，电缆等三维全波精确和建模仿真，这些结构的寄生效应对于信号的传输性能有至关重要的影响； 有效的PCB电源完整性分析工具，对PCB上的电源、地等直流网络的信号质量进行仿真 为提高仿真精度，需要SPICE模型，IBIS模型和S参数模型的混合仿真 需要同时进行时域和频域仿真和设计，观察时域的眼图、误码率，调整预加重和均衡电路的频域参数，使得信号通道的物理特性 与集成电路和收/发预加重、均衡等相配合，达到系统性能的最优有效的PCB的辐射控制与仿真手段，确保系统EMI性能达标。 现在EDA市场上已经有一些SI/PI和EMI/EMC仿真设计工具，但存在多方面的局限性。我们的PCB布线工具虽然能解决一定的问题， 但是，由于工具本身主要是以布线功能为主，结合规则约束进行设计的，在解决我们上述问题时存在着明显的局限，主要有： 主要以等效电路法建模与仿真，仿真的结构有限制，功能不完备，如不能仿真非理想的电源/地，不能充分考虑信号线的跨越 分割和转换参考平面等，对于EMI/EMC只能做规则约束，无法进一 步仿真。

印制电路板PCB的电磁兼容设计

线路板（PCB ）级的电磁兼容设计 1．引言 印制线路板（PCB ）是电子产品中电路元件和器件的支撑件，它提供电路元件和器件之间的电气连接，它是各种电子设备最基本的组成部分，它的性能直接关系到电子设备质量的好坏。随着信息化社会的发展，各种电子产品经常在一起工作，它们之间的干扰越来越严重，所以，电磁兼容问题也就成为一个电子系统能否正常工作的关键。同样，随着电于技术的发展，PCB 的密度越来越高，PCB 设计的好坏对电路的干扰及抗干扰能力影响很大。要使电子电路获得最佳性能，除了元器件的选择和电路设计之外，良好的PCB 布线在电磁兼容性中也是一个非常重要的因素。 既然PCB 是系统的固有成分，在PCB 布线中增强电磁兼容性不会给产品的最终完成带来附加费用。但是，在印制线路板设计中，产品设计师往往只注重提高密度，减小占用空间，制作简单，或追求美观，布局均匀，忽视了线路布局对电磁兼容性的影响，使大量的信号辐射到空间形成骚扰。一个拙劣的PCB 布线能导致更多的电磁兼容问题，而不是消除这些问题。在很多例子中，就算加上滤波器和元器件也不能解决这些问题。到最后，不得不对整个板子重新布线。因此，在开始时养成良好的PCB 布线习惯是最省钱的办法。 有一点需要注意，PCB 布线没有严格的规定，也没有能覆盖所有PCB 布线的专门的规则。大多数PCB 布线受限于线路板的大小和覆铜板的层数。一些布线技术可以应用于一种电路，却不能用于另外一种，这便主要依赖于布线工程师的经验。然而还是有一些普遍的规则存在，下面将对其进行探讨。 为了设计质量好、造价低的PCB ，应遵循以下一般原则： 2．PCB 上元器件布局 首先，要考虑PCB 尺寸 大小。PCB 尺寸过大时，印 制线条长，阻抗增加，抗噪 声能力下降，成本也增加； 过小，则散热不好，且邻近 线条易受干扰。在确定PCB 尺寸后．再确定特殊元件的 位置。最后，根据电路的功 能单元，对电路的全部元器 件进行布局。 电子设备中数字电路、模拟电路以及电源电路的元件布局和布线其特点各不相同，它们产生的干扰以及抑制干扰的方法不相同。此外高频、低频电路由于频率不同，其干扰以及抑制干扰的方法也不相同。所以在元件布局时，应该将数字电路、模拟电路以及电源电路分别放置，将高频电路与低频电路分开。有条件的应使之各自隔离或单独做成一块电路板。此外，布局中还应特别注意强、弱信号的器件分布及信号传输方向途径等问题。 在印制板布置高速、中速和低速逻辑电路时，应按照图1－①的方式排列元器件。 在元器件布置方面与其它逻辑电路一样，应把相互有关的器件尽量放得靠近些，这样可以获得较好的抗噪声效果。元件在印刷线路板上排列的位置要充分考虑抗电磁干扰问题。原则之一是各部件之间的引线要尽量短。在布局上，要把模拟信号部分，高速数字电路部分，噪声源部分（如继电器，大电流开关等）这三部分合理地分开，使相互间的信号耦合为最小。如图1－②所示。 时钟发生器、晶振和CPU 的时钟输入端都易产生噪声，要相互靠近些。易产生噪声的器件、小电流电路、大电流电路等应尽量远离逻辑电路。如有可能，应另做电路板，这一点十分重要。 2.1 在确定特殊元件的位置时要遵守以下原则： (1) 尽可能缩短高频元器件之间的连线，设法减少它们的分布参数和相互间的电磁干扰。易受干扰的元器件不能相互挨得太近，输入和输出元件应尽量远离。 (2) 某些元器件或导线之间可能有较高的电位差，应加大它们之间的距离，以免放电引出意外短路。带高电压的元器件应尽量布置在调试时手不易触及的地方。 (3) 重量超过15g 的元器件、应当用支架加以固定，然后焊接。那些又大又重、发热量多的元器件，不宜装在印制板上，而应装在整机的机箱底板上，且应考虑散热问题。热敏元件应远离发热元件。 (4) 对于电位器、可调电感线圈、可变电容器、微动开关等可调元件的布局应考虑整机的结构要求。若是机内调节，应放在印制板上方便于调节的地方；若是机外调节，其位置要与调节旋钮在机箱面板上的位置相适应。 图1：印制板元器件布置图

大系统强电磁脉冲综合仿真解决方案

大系统强电磁脉冲综合仿真解决方案 一、必要性 电磁兼容（EMC）已经成为一个日益严重的环境污染源，这是因为： ●越来越多电器设备的投入使用 ●IC时钟频率的越来越高 ●辐射源辐射功率的增大 ●设备抗干扰性的减弱 ●无线通信的迅速发展 诸如此类的原因使得同一环境中各种设备既能正常工作又互不干扰变得越来越困难，同时这种电磁环境对人类的健康产生了越来越大的危害，系统（汽车、飞机、舰船、导弹、卫星等）中的机箱电磁泄露，设备之间的相互干扰导致彼此的器件的误动作，解决电磁兼容性问题已经刻不容缓。解决电磁兼容性问题不能只靠运气和测试，测试的时间成本和费用成本都非常高，利用电磁分析工具可以高效地解决电磁兼容问题，提高产品竞争力。 EMC问题成为电子设备设计流程中一个非常重要的环节，并且贯穿设计流程的各个阶段。人们往往要将大量资金和时间花费在样机生产和EMC测试的循环流程中。而通常来说，整个测试需要花费很长的时间并要支付高额的测试费用，不利于产品的快速研发。 在90年代后期，国家已经明确制订了电子设备的电磁兼容性标准和规范以及严格的认证措施，规范国内外产品的电磁兼容性能。而传统的设计流程依然遵循经验设计——样机生产——测试的模式，也就是常说的Try and Cut方法，一旦测试不能通过，就必需按照设计流程重新开始！无疑，这样做的代价是冗长的设计周期和高昂的成本。 在科学技术日益发展的今天，针对传统设计模式解决电磁兼容性问题的弊端，利用计算机仿真技术在设计前期对系统电磁兼容性能进行模拟分析，即所谓的design-level analysis，找出影响电磁兼容性能的关键因素，有针对性的加以改进，将很多的设计风险扼杀在萌芽状态，从而能大大缩短设计周期和节省设计成本。

电磁兼容PCB

PCB的EMC设计 PCB是构成电子设备的基础，保证PCB的电磁兼容性是整个系统设计的关键， 合理正确的PCB的布线和设计应该使得: (l)板上的各部分电路相互间无干扰，都能正常工作; (2)PcB对外的传导发射和辐射发射尽可能降低，达到有关标准要求; (3)外部传导干扰和辐射干扰对PCB上的电路基本无影响。 1.1 PCB设计理论基础 1.电磁兼容设计的带宽 在数字电路系统中，电磁兼容设计的带宽与数字电路的工作频率是两个不同的概念，数字系统的工作频率是由信号的重复周期决定的，而电磁兼容性设计的带宽是由信号的上升沿、下降沿决定。器件对电磁辐射的贡献不是取决于系统的工作频率，而是取决于边沿速率。理论研究表明,在进行电磁兼容设计时，主要考虑信号上升沿的十倍频，如公式4一1所示。 式中fmax为谐波频率，fr为需要考虑的电磁兼容性的带宽。 快速的信号切换时间(边沿速率)将导致回流、串扰、阻尼振荡(振铃)及反射等问题的增加。信号的边沿速率与信号的工作频率是两个不同的概念，高的边沿速率不一定是高的频率。例如在实际的应用中，可能系统的工作频率并不高。但如果信号的上升速率过快的话，将会产生较大振铃现象，同样会带来信号完整性的问题。当振铃信号达到器件所能容忍的极限值时会使器件内部的半导体 特性发生变化(电子迁移)、器件发热及功耗加大等现象，造成系统的可靠性降低，并且较快的边沿速率其功耗也越大。 信号的边沿速率与器件的输出强度(输出驱动电流)有直接的关系，过强的输出驱动电流除了能够提高信号的边沿速率之外，还会对周围的器件及传输线造成干扰(Crosstalk)。因此对电磁兼容性(EMI)非常敏感的系统，信号边沿速率是重点需要考虑的，而系统的时钟频率反而放在第二位考虑。 2.器件的分布参数 系统工作在低频情况下，电阻、电感、电容主要表现为集总参数，但当系统的工作频率较高时，元器件特性就较为复杂，这时候的元件就有很大的分布参数存在，比如分布电感、分布电容、分布互感、分布互电容等。在高频情况下电阻、电感、电容的等效电路如表4一1所示:

无线电通信中的电磁兼容分析

龙源期刊网 https://www.wendangku.net/doc/b216675076.html, 无线电通信中的电磁兼容分析 作者：邓斌 来源：《科技与创新》2015年第17期 摘要：为了保障无线电通信的安全与稳定，需采取电磁兼容分析的方法，明确无线电通 信中潜在的干扰，保障无线电通信的正常进行。无线电通信中的电磁干扰很容易对无线电接收造成干扰，所以要采取电磁兼容分析的方法维护无线电通信的平稳性。 关键词：无线电通信；电磁兼容分析；滤波技术；接地技术 中图分类号：TN03 文献标识码：A DOI：10.15913/https://www.wendangku.net/doc/b216675076.html,ki.kjycx.2015.17.116 无线电通信中的干扰因素比较多，导致无线电通信存在着运行负担。干扰在无线电通信中具有很大的破坏性，影响了无线电通信设备的正常运行。结合无线电通信的实际情况，引入电磁兼容的概念，消除无线电通信中潜在的干扰风险，优化无线电通信的环境，最主要的是为无线电通信提供可靠的保障，完善无线电通信的运行系统。 1 无线电通信中的电磁兼容分析 电磁兼容分析是无线电通信运营与管理中的一项工作，对无线电通信进行配置规划时，需要采取电磁兼容分析进行计算，为配置规划提供相关的依据。它可反馈无线电通信的实际情况，例如，电磁兼容分析可明确无线电通信接收机的配置，设计相关的指标，促使接收机能够为无线电通信提供稳定的配置支持。电磁兼容分析能够在无线电通信配置中设计可用的数据库，专门用于存储通信配置与设计的相关信息，这就要求无线电通信人员按照干扰防治的要求，规范执行通信策略。电磁兼容分析是无线电通信中不可缺少的部分，它为工作人员提供了规范配置的依据，有利于消除无线电通信中的干扰，提高无线电通信的可靠性，进而完善无线电通信的系统和环境，提高无线电通信的质量。 2 无线电通信中的电磁兼容控制技术 无线电通信中的电磁兼容控制技术是电磁兼容分析的核心，有利于准确地分析出无线电通信中的干扰问题。电磁兼容控制技术主要可以分为以下五类：①滤波技术。电磁兼容中的滤波技术不仅能够切断无线电通信的路径，预防信号扰动，还可以抑制无线电通信中的传导，辅助分析无线电信号的传播状态。②接地技术。电磁兼容分析对无线电通信接地有一定的影响，所以必须按照电磁兼容的要求分析接地技术中是否存在干扰问题。③屏蔽技术。在电磁兼容控制中，屏蔽技术经常与接地技术相互配合，先根据无线电中电磁兼容分析的结果设计无线电通信的屏蔽层，然后按照屏蔽材料的特性挑选具有屏蔽作用的材料，保护无线电通信。④隔离技术。此类技术用于控制无线电通信中潜在的地环路干扰，也是一项比较关键的技术。⑤平衡传输技术。在无线电通信中，该技术主要是促使通信的信号保持平衡传输的状态，同时采用隔离

基于Ansoft电磁兼容软件的电路SI、PI及EMI仿真

ANSYS 2011中国用户大会优秀论文 基于Ansoft电磁兼容软件的电路SI、PI及EMI仿真 关铭张杨钧 北京控制与电子技术研究所 100038 [ 摘要 ] 为了有效地利用仿真软件对高速电路设计中的信号完整性（SI）、电源完整性（PI）及电磁完整性（EMI）进行协同设计和分析。本文对已设计完成的电路板，利用Ansoft电磁兼容软件 完成仿真分析，分析仿真结果对器件选型及电路优化有着重要意义。 [ 关键词]信号完整性、电源完整性、电磁完整性 SI、PI and EMI Simulation Based on Ansoft EMC Software Guan Ming, Zhang Yangjun Beijing Control and Electronic Technology Institute 100038 [ Abstract ] In order to effectively use the simulation software of the circuit design of high speed signal integrity (SI), power supply integrity (PI) and electromagnetic integrity (EMI) for collaborative design and analysis of a problem. In this paper, with the use of Ansoft Emc software, a PCB which has already been designed is simulated. The result of the analysis has important significance on the selection of the instruments and circuit optimization. [ Keyword ] SI, PI, EMI 1前言 随着半导体工艺向高速度、高密度发展，时钟频率日益提高，电路设计中信号完整性（SI）、电源完整性（PI）及电磁完整性（EMI）问题显得更为严重。 SI保证数字电路的正常工作和芯片或系统间的正常通信；PI保证电子系统拥有可靠的系统供电和噪声控制；EMI保证PCB板级电路系统不干扰其他系统或者被其他系统干扰。SI、PI和EMI在设计过程中，必须同时保证，缺一不可。 随着电磁仿真软件的发展，其已具有提取寄生和耦合参数，进行时域和频域的电路和系统仿真的能力。利用电磁和电路仿真软件，对印制电路板（PCB）进行SI、PI和EMI仿真分析，可以有效控制设计成本和设计周期。本文对已设