[发明专利]一种分析PCB板级和系统级噪声源辐射干扰的方法

说明书

本发明涉及一种分析PCB板级和系统级噪声源辐射干扰的方法，包括下列步骤：1)对PCB进行近场仿真，将近场仿真数据等效成与PCB具有相同尺寸的表面辐射源；2)将表面辐射源导入到HFSS中，对近场数据进行远场仿真分析；3)将屏蔽外壳导入仿真模型中，进行远场仿真分析；4)采用HFSS仿真软件对上述两种情况建模并进行仿真，得出噪声源的电磁干扰辐射情况。

技术领域

本发明属于电磁兼容的领域，是一种将电路板近场仿真数据转化成辐射源，通过仿真软件观测PCB板级和系统级噪声源辐射干扰的方法。

背景技术

随着电子产品的发展及广泛应用，各种电子产品已是人们工作与生活中不可缺少的工具。对于电子技术的应用，在提升产品的多功能性、经济性、智能性、安全性的同时，也带来了新的问题，即对外界的电磁干扰随之增大。在电子的设计、开发生产、使用和维护的整个周期中，相关的电磁兼容问题也就越来越多，越来越复杂。如果不能很好的规划、设计电子产品的电磁兼容问题，那产品会存在严重的电磁兼容问题：性能恶化、相互干扰、相互破坏、危害健康，因此电磁兼容性(EMC)已经成为必须考虑的一环。

现在的电子技术，必须解决一些关键的电磁兼容问题，使该技术的发展建立在一个合理的基础结构之上，既兼顾到各种电子技术不同种类之间的电磁兼容性问题，也兼顾到今天和将来技术持续发展的电磁兼容问题。解决产品的电磁兼容的方法分为三种：实验测试，经验分析，电磁仿真。电磁仿真对产品噪声源的干扰具有预判作用，对产品的研发起到指导作用。通过电磁仿真技术对电路板进行近场仿真，将近场数据转化成辐射源进行远场仿真，可以快速分析PCB板级和系统级的电磁干扰情况。

发明内容

本专利的目的是提供一种能够快速分析PCB板级和系统级噪声源辐射干扰的方法，可以清晰地分析系统级的屏蔽外壳对PCB噪声源辐射干扰的影响。技术方案如下：

一种分析PCB板级和系统级噪声源辐射干扰的方法，包括下列步骤：

1)对PCB进行近场仿真，将近场仿真数据等效成与PCB具有相同尺寸的表面辐射源；

2)将表面辐射源导入到HFSS中，对近场数据进行远场仿真分析；

3)将屏蔽外壳导入仿真模型中，进行远场仿真分析；

4)采用HFSS仿真软件对上述两种情况建模并进行仿真，得出噪声源的电磁干扰辐射情况。

附图说明

图1PCB仿真模型示意图

图2PCB在1.6GHz下的近场仿真数据

图3远场仿真数据与实验数据对比图

图4系统的仿真模型示意图

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行说明。

1、PCB为FR4基板，其中长宽高分别为a，b，h，介质参数ε_r＝4.5，示意图如图1所示。通过仿真软件SIWave进行近场仿真，近场数据如图2所示，此处的工作频率f₀＝1.6GHz。

2、将近场仿真数据导入至三维仿真软件HFSS中，进行远场仿真，PCB的远场仿真结果如图3所示。

3、导入系统的屏蔽外壳，屏蔽外壳与电路板的模型立体图如图4所示，该图介绍了FR4电路板与屏蔽外壳的位置关系，其中屏蔽外壳的尺寸为a×b×l，电路板距离屏蔽外壳hmm。进行系统级的远场仿真，仿真结果如图3所示。

4、对仿真结果和实验结果图3进行对比，PCB板级的仿真数据与实验数据的平均误差为2.4dBμV，该方法进行PCB远场仿真精度很高，且数据一致性较好，可以快速分析PCB的电磁干扰情况。加入屏蔽外壳之后，当与系统的屏蔽外壳协同仿真之后，仿真数据与系统级的EMI实验数据的平均误差为4.1dBμV，但是在频率1.4GHz处的误差为10.9dBμV，数据一致性虽然不如PCB板级的远场仿真，但是可在工程中可以定性分析系统级的EMI情况。该仿真方法不需要再对PCB上的参数进行计算，因此仿真速度较快，具有很高的工程价值。