基于Slwave和Designer的某航行灯PCB仿真设计与分析

为了优化某航行灯PCB的电磁兼容性问题,提出了基于ANSYS的仿真试验.通过对PCB进行噪音成因分析,并依托SIwave和Designer模块进行场路协同仿真,分析恒流模块的EMI噪声.随后采用阻抗匹配、去耦滤波等方式优化PCB板的谐振问题和近场辐射问题.实测结果表明,整改后,PCB板的近场辐射水平显著降低.     

VFTO 空间场对腔体耦合试验研究*

采用基于时域有限差分法(FDTD)的电磁仿真软件,建立了在VFTO空间辐射场下的二次设备外壳仿真模型,分析了该外壳内不同开孔及孔阵部位耦合场特性。然后通过现场测试,研究了在1000k V GIS变电站中,VFTO空间场辐射下的二次设备内耦合场特性。结果表明:二次设备外壳上的孔阵及缝隙阵对VFTO空间场辐射有明显的抑制作用,且耦合场在腔体内的持续时间要明显大于VFTO空间场在自由空间中的持续时间;二次设备内的PCB板对腔体内的耦合场有一定的抑制作用,因而当腔体内存在PCB时,腔体内耦合场幅值将比空腔时要小,同时由于介质板对高频振荡的抑制作用,耦合场的持续振荡时间也会有所缩短,且发现腔体内的PCB会改变原有空腔内耦合场的主频分布。     

微弱信号检测电路PCB的电磁抗干扰仿真分析

微弱信号检测设备因其自身的特点,对电磁干扰非常敏感。首先对PCB中电磁干扰源以及微弱信号检测电路PCB的抗干扰设计进行分析,然后使用Ansoft Designer对PCB的电磁场进行仿真,得到PCB在50 MHz和100 MHz的近场分布图,最后根据仿真结果对PCB的布局布线进行调整。调整后在50 MHz,电场辐射最大值降低了48%,磁场辐射最大值降低了38%;在100 MHz,电场辐射最大值降低了55%,磁场辐射最大值降低了54%。仿真分析有利于减弱PCB的电磁辐射,从而提高微弱信号检测设备的电磁抗干扰能力。     

基于有限元法的高频开关电源PCB电磁兼容设计与仿真

在高频开关电源的设计中,功率开关器件在高频下的通断会产生强大的EMI,所以不可避免的会出现电磁兼容问题。这篇文章应用有限元法分别对自动布线后的高频开关电源PCB与按照电磁兼容设计规则布线后的PCB进行仿真,得到其在200 MHz、600 MHz、1 GHz频率处的近场辐射参数。仿真结果表明:自动布线生成的高频开关电源PCB近场辐射的范围和数值均较大,电磁干扰较强。根据电磁兼容的相关规则对PCB进行优化后,近场辐射的范围和数值均有所减小,提高了PCB板的电磁兼容性。     

一种近场调制型芯片天线特性的研究

近场直接天线调制（NFDAM）技术是新近出现的一种高安全性宽频带调制技术,它改善了传统调制技术中系统结构复杂、通信的安全性差等特点。应用NFDAM 技术所设计的近场调制型芯片天线能够发射一种与方向相关的信号,所辐射的远场信号由于天线近场电磁边界条件的改变而进行调制,本论文通过在主天线附近放置具有开关的反射器的方式实现改变天线辐射特性,开关的闭合和断开的控制改变反射器的反射特性,从而形成不同组合的天线形式。本文设计完成了一个工作在60GHz 的最简化近场调制型芯片天线,利用CST 电磁仿真软件和MATLAB 软件对天线远场的辐射特性进行了仿真和分析,对近场调制型芯片天线的调制作用及通信的安全性进行了验证。     

基于有限元法的电机软起动控制模块PCB电磁兼容设计与仿真

电机软起动控制模块PCB板载DSP芯片并运行于300 MHz以内的高频和2 ns以内的信号边沿速率。为解决由于高边沿速率带来的电磁兼容性问题,应用有限元法分别对自动布线和电磁兼容手工布线后的软启动控制模块PCB进行仿真,得到300 MHz、900 MHz和1.5 GHz下PCB的近场辐射值。仿真表明,PCB手工布线后其电场和磁场近场辐射在各频点下的最大值分别有42%~81%和41%~84%的改善。说明通过电磁兼容手工布线提高了PCB的电磁兼容性。     

基于三相感应电机的小型化超低频发射天线研究

针对低频电磁传输中天线尺寸过大的问题，设计了一种基于三相感应电机的小型化超低频发射天线.电机工作时产生了时变低频电磁场，可作为超低频发射天线.为有效分析其电磁场分布，文章建立旋转磁偶极子数学模型以等效电机内部旋转时产生的磁场.首先，对电机内部磁场和旋转磁偶极子的关系进行阐述，利用麦克斯韦方程组，得到旋转磁偶极子的电磁场分布.其次，通过电磁仿真软件验证旋转磁偶极子的近场分布特性和远场辐射特性.最后，通过实验对电机近场的磁场分布进行验证.仿真和实测结果表明，三相感应电机具有超低频天线的辐射特性.     

基于场路协同仿真的机载设备电磁干扰分析

飞机平台中有高功率的发射设备和高灵敏度的接收设备,电磁干扰问题是飞机设计中需要重点考虑的问题。为了对发射设备和接收设备间的电磁干扰问题进行较准确的分析,本文提出了场路协同仿真的分析方法。在仿真过程中综合考虑电磁场和电路对仿真结果的影响,采用ADS进行射频电路建模,利用FEKO等电磁计算软件,对设备的辐射特性进行仿真。最后利用Matlab将场的计算结果封装成一个电路模块,在ADS中实现场路协同仿真分析。从而完成设备干扰情况的完整链路分析,更准确的进行预测分析。     

某型网络交换机辐射发射超标的分析与整改

针对某网络交换机产品的辐射发射超标问题,论述了辐射发射超标问题的整改方法和思路。依据EMC三要素,结合SI/EMC仿真及相关仪器设备(频谱仪、示波器、近场探头),对问题进行了详细的定位分析,最终确定了P12引脚的时钟频率信号是造成产品辐射发射超标的原因。在P12电路上增加10Ω匹配电阻后,产品的辐射发射测试结果符合GB 9254-2008 Class B的标准限值要求。     

键盘按键信息的近场截获研究

计算机键盘在正常工作时会伴随产生电磁骚扰噪声,未授权人员若窃取这些电磁噪声经分析处理便可还原键盘的按键信息.经测试发现键盘的电磁辐射主要来自键盘内的印制电路板(Printed Circuit Board,PCB)及接口电缆互连结构,在连接处产生共模电压源并激励PCB板和接口电缆构成的共模回路向外发射电磁波.通过建立理论模型,分析了键盘产生伴随电磁辐射的机理,并基于该模型对PCB板-电缆互连结构进行了定量计算及电磁全波仿真.用实验的方法在近场截获了键盘的按键信息.实验结果表明:计算机键盘伴随产生的电磁骚扰噪声中含有按键信息并可在近场被截获.     

A genetic algorithm based method for source identification andfar-field radiated emissions prediction from near-field measurements forPCB characterization

A new method for predicting the far-field radiated emissions and for finding the radiation sources of a device from near-field measurements is presented. It is based on the substitution of the original device by an equivalent set of elemental dipoles, placed over the main radiating sources, which radiate the same near-field (and therefore, far-field). This equivalent set of elemental dipoles is generated using a genetic algorithm. From the position and type of the equivalent elemental dipoles, the position of the actual radiating sources is determined. Since the field produced by an elemental dipole is known, the far-field radiation of the actual radiating source can be calculated. The new method has been tested using synthetic data and real measurements from the radiation generated by a modem PCB demonstrating its viability and usefulness     

Direct Analysis Technique for Long-Finger HBT by Electromagnetic and Device Co-Simulation

This paper presents a direct-analysis technique for transistors with a long-finger structure. The analysis technique is an incorporated simulation between the finite-difference time-domain electromagnetic (EM) and semiconductor device simulations. The co-simulation method can consider various EM couplings and phase shifts on finger electrodes of transistors. The method was applied for InGaP/GaAs HBTs with various finger lengths to investigate gain degradation characteristics as a function of the finger length. As the first step, circuit simulations were done instead of a semiconductor device simulation using SPICE models of the HBT. Both large- and small-signal equivalent-circuit parameters were extracted by measurements to estimate nonlinear and linear characteristics, respectively. Using the extracted small-signal parameters, the gain degradation was estimated. The co-simulation results showed the same tendency as measurement results. Additionally, it was numerically shown that a resistive loss was mainly affected for the gain degradation from a comparison between gold and lossless electrodes.     

基于未知源域重构的无相位近场测量技术

天线的远场对于研究天线辐射特性具有重大意义,由于远场的直接测量有着诸多限制,近场测量技术计算远场因其简洁准确的特点得到广泛应用. 然而,传统的近场测量技术要求获取近场区的幅度和相位分布才能发挥作用,随着天线频率的升高,人们想要在近场区获取准确的相位信息变得十分困难. 为了解决该技术难题,文中提出一种无相位近场测量技术. 利用一个封闭面上的幅度信息重建或猜测出包围待测天线的球面切向电场分布,并采用遗传算法进行全局优化,其最初为四组随机数据,经过数次优化后将逐渐接近准确结果. 仿真结果表明,本文方法能够在忽略相位信号的前提下,计算出准确的远场辐射特性.     

近场热辐射的最新研究进展

主要从理论数值模拟和近场辐射实验研究的角度介绍了近几年在近场热辐射传热方面的最新研究成果。理论研究的焦点主要集中在石墨烯复合材料、人工加工或合成超材料等方面的传热研究。实验研究的焦点是实验室基于纳米尺度近场热辐射测量的设备制造与方法创新。目前实验上已经实现了最小距离仅为2 nm的极近场热辐射测量。近场热辐射的进一步研究可为热光伏、辐射制冷以及高效能源收集应用提供理论基础。     

飞行器红外物理成像仿真优化计算方法

为满足红外成像探测系统研制过程中的高精度仿真图像需求,建立了飞行器红外物理成像辐射传输模型,并采用光线跟踪方法实现辐射亮度图像仿真。针对飞行器蒙皮反射特性与辐射源分布特性的差异,提出了直接光照多重重要性采样蒙皮辐射亮度计算优化方法;针对飞行器尾焰发射能力强、消光能力弱的特点,提出了混合积分尾焰辐射亮度计算优化方法。通过仿真实验对物理成像模型和计算优化方法的正确性与有效性进行了验证,蒙皮辐射计算相对误差优于0.05%,尾焰辐射计算相对误差优于0.1%,相比于传统光线跟踪方法,计算优化方法具有更快的收敛速度和更强的适应性。对隐身飞机进行了红外成像仿真和辐射特性分析,仿真结果表明,红外隐身技术能够降低中波和长波谱段的辐射强度,会增加短波谱段的反射辐射强度。     

谐振式电能无线传输系统中串串式模型研究

谐振耦合式电能无线传输系统利用磁场通过近场传输,具有辐射小、效率高、传输距离远且方向性强等特点。文中采用等效简化电路方法分析了谐振式电能无线传输系统串串模型的间距、工作频率、负载等参数对传输效率和功率的影响及内在关系,进一步推导出其计算模型。在间距和负载一定的条件下,通过Matlab仿真得到效率最优与功率最大时的工作频率相一致,输出功率对工作频率的变化敏感度更高这一规律。此外,设计了一套串串式结构的谐振式电能无线传输装置,通过实验验证了理论分析的正确性,为研究电能无线传输提供了参考。     

封装器件多应力叠加失效仿真分析与验证

针对某双列直插式(DIP)封装器件在整机温循试验中出现的失效现象,分析在器件与电路板焊接环节、电路板与整机装配环节和整机温循试验环节3个工况下可能的失效原因,对原因分别进行单工况和多工况的失效仿真分析。针对不同仿真模型在不同工况下的叠加仿真难题,提出基于ANSYS Workbench有限元软件的多应力叠加仿真方法,对比单一工况和多种工况下的仿真结果。结果表明,DIP封装器件失效是器件在焊接尺寸不匹配、过定位装配和温循试验三种工况下,机械应力和热应力的叠加使玻璃绝缘子产生裂纹导致的,有限元仿真结果与实验结果基本吻合,为DIP封装器件在多工况下应力叠加失效的故障机理研究提供一种可参考的仿真方法。     

Estimation of Current Distribution on Multilayer Printed Circuit Board by Near-Field Measurement

A method of estimating the current distribution on a microstrip transmission line of a multilayer printed circuit board (PCB) by measuring the near-field distribution is proposed. The microstrip transmission line on the PCB is divided into electrically small segments. An electric field integral equation (EFIE) is established to relate the near field to the current on these segments. The current is estimated by measuring the near field, evaluating the mutual impedance between the current segments, and solving the EFIE. The measurement parameters for near-field measurement are optimized by numerical analysis. Experimental results are presented and compared with the numerical results, confirming the validity of this method.     

X射线辐照下材料电子发射特性的模拟

稳态X射线管是一种重要的X射线辐照模拟装置,在辐照效应等研究领域有重要应用。采用蒙特卡罗模拟方法计算了50 kV,150 kV和225 kV管电压下的X射线能谱,并对X射线辐照下电子发射进行了模拟;研究了准直孔直径分别为2 mm,4 mm和6 mm条件下X射线的焦斑分布和电子发射弥散情况,以及不同能谱的X射线轰击到聚乙烯、聚酰亚胺、Si、SiO₂、Cu、Ta和W等样品上产生的电子发射能谱和电流强度等特性,为X射线辐照下材料电子发射特性的实验研究和设计提供一定的理论基础和指导。