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我们接着讲第25讲

电磁兼容性预测的方法

这个图给出了电磁兼容预测的流程图

在目标层

我们首先要确定要解决的问题

以及相关的标准

然后我们得出它的相关参数的限值

另外我们要确定它的电磁环境的特征

在分析层

首先我们要得到系统的结构

以及它的一些关键的参数

通过参数提取以及场量的求解来建立电路模型

场路耦合模型

或者电磁场的模型

通过分析来获得它的这些关键参数

然后与这些关键参数的限值来进行比较

看是不是满足电磁兼容的要求

如果不能满足要求

我们就要对它的结构调整和修改

直到它达到要求为准

电磁兼容和电磁干扰模型的问题

可以分为两大类

第一类问题是参数提取问题

通过计算多个导体间的等效电路

来获得它的元件的参数

参数通常以矩阵形式输出

矩阵元素

表示为各导体间的等效电阻

电感和电容值等

在EMC分析中还需要提取辐射电阻

以表示电路以天线的方式向外辐射的能量

其次是场量求解问题

通过分析获得源与辐射的电磁场之间的关系

另外在数字模型中要考虑几个问题

一个是二维和三维的问题

三维模型求解有六个量

二维模型只需三个即可

即一个磁场分量和两个电场分量

或者是一个电场分量

两个磁场分量

其次是准静态场的技术

如果计算问题的尺度远远小于

所研究问题的电磁波的波长

就可以采用准静态技术

在准静态理论中

电场和磁场是不相互耦合的

第三是全波技术

可以计算各种尺度的电磁场问题

具有更大的通用性

另外通过傅立叶变换

可以实现时域和频域数据的相互的转换

基于时域有限差分的算法

包括如下一些步骤

首先是定义模型的网格尺寸

网格的尺寸应该是最小波长的1/10

其次是选择合适的吸收边界条件

定义计算的场域

输入材料的属性

施加激励源

以及输入点的信息

然后根据仿真结果获得相关的参数

对于有限元的问题

时域有限差分算法

能处理的问题

有限元方法其实都能够处理

在时域中

有限元方法不如时域有限差分有效

而在频域中

有限元方法比时域有限差分方法更为有效

在频率谐振附近

有限元法的数值稳定性比FDTD更高

有限元方法的计算步骤

包括输入模型的尺寸和材料属性

施加激励源

选择合适的吸收边界条件

划分网格

输入计算场点等

电磁干扰问题

具有复杂 隐蔽性和随机性

难以分析

形成了电磁干扰预测无从下手的看法

其实电磁干扰也是有其规律的

只要将复杂系统分层次

按步骤地分解

就能够由小到大

由繁到简地进行计算

在层次方面可以分为5层

系统级 分系统级 设备级 部件级 元件级

在步骤方面

骚扰源和敏感器

可以一一对应地逐个分析

对一个系统的预测工作

首先必须制定一个划分层次

划分分系统的方案

然后逐层展开 逐项进行分析

实际的电气 电子系统存在的骚扰对数量很大

有20个收发设备组成的系统

骚扰对将超过100万对

对工作中往往采用先粗后细的原则

剔除那些能够肯定的问题

对剩下的问题采用不同的分析模型进行处理

处理方法包括幅度筛选

可以把占多数的入骚扰与少数的强干扰分开

从而大大缩小分析问题的范围

其实是频率筛选方法

通过考虑附加的骚扰抑制度

来详细处理频率变量之间的相互关系

最后采用详细的筛选方法

确定骚扰概率分布和时间依从关系来进行统计

在进行系统级的预测时

我们可以选择一个敏感器Ri

然后选定一个骚扰源G1

分析确定G1接下来可能存在的所有的耦合途径

对所有耦合途径

逐个分析计算G1传输到Ri的干扰量

然后对所有干扰源G2到GN

分别重复上面的计算

这样对敏感器Ri

接收到的所有电磁干扰量进行综合处理

来判断敏感器在此环境中是否兼容

并确定对敏感器Ri

干扰起决定作用的主要骚扰源

另外在系统内预测方面

除了需要考虑天线对天线的辐射耦合以外

还需要考虑线间耦合

天线对线缆的耦合

以及共阻抗耦合

机壳泄露等影响因素

在设备级预测

主要以两个设备之间的耦合分析为基本内容

在电磁兼容预测方面有很多软件可供使用

如Ansoft

ANSYS

NEC

PSCAD

Pspice等

各个软件有其使用范围

大家可以根据需要来采用

最后我们给出一下航空EMC预测软件的功能

在骚扰特性方面

它涵盖了各种电压和电流的骚扰源

在传播耦合特性方面

传导耦合考虑到传导性的耦合和感性的耦合

在辐射耦合方面

包括了自由空间的传播

金属壳体的透射

孔隙的泄露等

另外在设备的电路特性方面

考虑了敏感度特性的描述

等值阻抗的计算

以及电拓扑结构的描述等

以上是我们这一讲内容

谢谢各位