【摘 要】
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在传统的PCB开发中,研发人员往往会先根据设计经验以及某些规则进行PCB的设计,待板子制作出成品之后再进行电磁敏感度测试,出现问题后再进行反复的测试整改,这样会耗费大量人力物力成本并使得产品研发周期变长。另外,随着PCB工作频率越来越高、所处电磁环境越来越复杂,高速PCB的电磁传导敏感性问题的也变得越来越严峻,SI/PI/EMI与EMS之间的互相制约互相影响的关系也越来越突出,因此在产品设计阶段对
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在传统的PCB开发中,研发人员往往会先根据设计经验以及某些规则进行PCB的设计,待板子制作出成品之后再进行电磁敏感度测试,出现问题后再进行反复的测试整改,这样会耗费大量人力物力成本并使得产品研发周期变长。另外,随着PCB工作频率越来越高、所处电磁环境越来越复杂,高速PCB的电磁传导敏感性问题的也变得越来越严峻,SI/PI/EMI与EMS之间的互相制约互相影响的关系也越来越突出,因此在产品设计阶段对高速PCB的电磁敏感性进行仿真研究,并将结果反馈给设计人员进行设计上的调整显得至关重要。本文通过软件建模仿真的方法研究了强电磁脉冲下高速PCB的电磁传导敏感特性,主要的工作内容及成果如下:(1)从电磁兼容三要素角度出发,分析了高速PCB的外界干扰源:强电磁脉冲的时频域特征以及干扰耦合机理;设计了数据采集板卡并分析了该数据采集卡的功能模块,提出了该数据采集卡传导电磁敏感电路的辨识方法。以数据采集卡PCB为研究对象,根据干扰耦合途径和耦合机理提出了“场路协同”的仿真方法。(2)研究了外界干扰源即强电磁脉冲在PCB外接线缆的“场-线耦合”建模方法。通过软件建模仿真的方法得到了两种强电磁脉冲HEMP和HPM-UWB在PCB外接线缆的场—线耦合仿真结果,将这一结果作为PCB传导敏感度仿真的干扰等效源模型,为之后的PCB传导敏感度仿真做准备;探究了外接线缆的线长、距地高度以及编织线缆屏蔽层的编织密度对场—线耦合结果的影响。(3)对高速PCB内部传导干扰链路的建模方法进行了研究。研究了传输链路、无源器件以及有源器件的建模方法,并导入外部干扰等效源搭建了传导敏感度仿真电路,根据仿真结果分析了数据采集卡PCB的电磁传导敏感度。(4)研究了高速PCB电磁传导敏感度和SI/PI/EMI之间的关联性。首先从高速PCB的两个典型问题:信号完整性(SI)和电源完整性(PI)角度出发,分别研究了PCB的走线、电源/地平面的谐振以及地平面阻抗对高速PCB电磁传导敏感度的影响。仿真结果表明,较好的信号传输质量以及PDN性能可以增强高速PCB的抗扰能力;接着通过仿真的方法研究了高速PCB的传导电磁敏感性能对其电磁辐射发射的影响,仿真结果表明提高高速PCB的抗扰能力可以降低其辐射发射强度。最后根据研究结果提出了高速PCB板级的电磁传导干扰抗扰方案。
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