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摘要:首先对印制电路板(PCB)的谐振特性、远场辐射发射特性进行了数值仿真预测。并对典型机箱进行了三维建模,研究分析了机箱的谐振特性、辐射特性、屏蔽效能。再将印制电路板作为辐射源加入机载电子设备机箱中,进行电路板与机箱的协同仿真。最后将仿真结果与国军标151A进行比对、分析。提出了一种对设备电磁辐射发射的仿真研究方法,为电路板设计、机箱设计,以及设备总体设计提供理论依据,有效减少复杂电磁环境下机载电子设备的电磁兼容与电磁干扰问题。
关键词:电磁兼容; 机载电子设备; 辐射发射; 印制电路板;
中图分类号:O441.4 文献标识码:A 文章编号:
Abstract: The simulation of resonance characteristics, far field radiation of a piece of PCB is carried out and analyzed. Then, A 3-D modeling and simulation of resonance characteristics, radiation characteristics and shielding characteristics on a typical equipment case is carried out. Afterwards, the PCB is placed inside the case as a radiation source to accomplish a co-simulation to get a result of radiation character of whole sub-system. The simulation results will be contrasted with GJB151A and provide theoretical foundation to the design of sub-system. This methodology
Key words:Electromagnetic Compatibility; Avionics; Radiated Emission; Printed Circuit Board.
0 引言
随着现代电子技术的迅猛发展以及武器作战性能需求的不断提高,在飞行器的有限空间内集成了大量高精度、功能复杂的电子设备,系统的电磁兼容问题越发突出。作为系统的重要质量指标,电磁兼容性是保障系统工作效能和提高系统可靠性的重要因素,为了使系统具有一个良好的电磁兼容性,有效的控制设备的电磁辐射和采取电磁加固措施,对提高系统的电磁兼容性具有重要的意义。
本文以机载电子设备为研究对象,从干扰源出发对设备的辐射发射进行仿真研究。设备产生超标辐射发射的原因可以归结为两方面的问题:一是设备机箱内部PCB产生的信号完整性问题继而产生了EMI;二是设备机箱设计不合理,导致的屏蔽效果差、固有谐振频率与PCB工作频率想重合等因素。本文从这两方面出发,首先对PCB的谐振特性、远场辐射发射进行仿真分析,然后对典型机箱进行建模与分析,最后将PCB与机箱进行协同仿真,最终有效的控制了电子设备的辐射发射。
1 理论分析
1.1 PCB的辐射发射
PCB 的辐射发射源主要是PCB板上的走线和接插件电缆。由于电缆的辐射效率相对较高,因此往往电缆辐射是更主要的辐射贡献者。但归根到底,电缆的辐射信号的干扰源来自于PCB板。PCB 板上的辐射发射有两种方式: 共模辐射和差模辐射。
3 结论
本文通过仿真得出了PCB的谐振特性,并对谐振较为严重的部分进行去耦。通过利用场路协同仿真,将PCB的远场辐射发射作为激励源加入机箱中,得到机箱外50cm处的电场强度。将仿真数据与GJB151-A中的RE102辐射发射极限值进行对比,发现未经优化的单孔机箱辐射发射存在少量的超标,而经优化的相同面积的散热孔阵列则可以优化机箱的屏蔽效能,最终达到RE102中的极限值要求。场路协同仿真为PCB设计、机箱屏蔽设计,以及设备总体设计提供理论依据,能够有效减少电磁兼容与电磁干扰问题。
参考文献
[1] 张戟,石娟,杨腾飞.PCB的辐射发射诊断方法及抑制措施分析[J].佳木斯大学学报(自然科学版),2012,v.30;No.12005:706-709+713.
[2] 赵阳,颜伟,赵波,罗永超,李世锦.电路辐射干扰机理诊断与特性估计[J].电工技术学报,2010,v.2510:6-13.
[3] 阮星.PCB的电磁辐射研究[J]. 质量技术监督研究,2011,No.1806:51-54.
[4] 尹建.PCB的电磁兼容性研究[D].电子科技大学,2006.
[5] 孙大伟.导体机箱孔缝的电磁辐射仿真研究[D].重庆大学,2005.
[6] 诸邦田.机箱的散热设计与屏蔽效果[J]. 电子制作,1995,11:12-13.
[7] 张茂磊.电磁脉冲对屏蔽机箱孔缝耦合及毁伤效应研究[D].南京理工大学,2009.
关键词:电磁兼容; 机载电子设备; 辐射发射; 印制电路板;
中图分类号:O441.4 文献标识码:A 文章编号:
Abstract: The simulation of resonance characteristics, far field radiation of a piece of PCB is carried out and analyzed. Then, A 3-D modeling and simulation of resonance characteristics, radiation characteristics and shielding characteristics on a typical equipment case is carried out. Afterwards, the PCB is placed inside the case as a radiation source to accomplish a co-simulation to get a result of radiation character of whole sub-system. The simulation results will be contrasted with GJB151A and provide theoretical foundation to the design of sub-system. This methodology
Key words:Electromagnetic Compatibility; Avionics; Radiated Emission; Printed Circuit Board.
0 引言
随着现代电子技术的迅猛发展以及武器作战性能需求的不断提高,在飞行器的有限空间内集成了大量高精度、功能复杂的电子设备,系统的电磁兼容问题越发突出。作为系统的重要质量指标,电磁兼容性是保障系统工作效能和提高系统可靠性的重要因素,为了使系统具有一个良好的电磁兼容性,有效的控制设备的电磁辐射和采取电磁加固措施,对提高系统的电磁兼容性具有重要的意义。
本文以机载电子设备为研究对象,从干扰源出发对设备的辐射发射进行仿真研究。设备产生超标辐射发射的原因可以归结为两方面的问题:一是设备机箱内部PCB产生的信号完整性问题继而产生了EMI;二是设备机箱设计不合理,导致的屏蔽效果差、固有谐振频率与PCB工作频率想重合等因素。本文从这两方面出发,首先对PCB的谐振特性、远场辐射发射进行仿真分析,然后对典型机箱进行建模与分析,最后将PCB与机箱进行协同仿真,最终有效的控制了电子设备的辐射发射。
1 理论分析
1.1 PCB的辐射发射
PCB 的辐射发射源主要是PCB板上的走线和接插件电缆。由于电缆的辐射效率相对较高,因此往往电缆辐射是更主要的辐射贡献者。但归根到底,电缆的辐射信号的干扰源来自于PCB板。PCB 板上的辐射发射有两种方式: 共模辐射和差模辐射。
3 结论
本文通过仿真得出了PCB的谐振特性,并对谐振较为严重的部分进行去耦。通过利用场路协同仿真,将PCB的远场辐射发射作为激励源加入机箱中,得到机箱外50cm处的电场强度。将仿真数据与GJB151-A中的RE102辐射发射极限值进行对比,发现未经优化的单孔机箱辐射发射存在少量的超标,而经优化的相同面积的散热孔阵列则可以优化机箱的屏蔽效能,最终达到RE102中的极限值要求。场路协同仿真为PCB设计、机箱屏蔽设计,以及设备总体设计提供理论依据,能够有效减少电磁兼容与电磁干扰问题。
参考文献
[1] 张戟,石娟,杨腾飞.PCB的辐射发射诊断方法及抑制措施分析[J].佳木斯大学学报(自然科学版),2012,v.30;No.12005:706-709+713.
[2] 赵阳,颜伟,赵波,罗永超,李世锦.电路辐射干扰机理诊断与特性估计[J].电工技术学报,2010,v.2510:6-13.
[3] 阮星.PCB的电磁辐射研究[J]. 质量技术监督研究,2011,No.1806:51-54.
[4] 尹建.PCB的电磁兼容性研究[D].电子科技大学,2006.
[5] 孙大伟.导体机箱孔缝的电磁辐射仿真研究[D].重庆大学,2005.
[6] 诸邦田.机箱的散热设计与屏蔽效果[J]. 电子制作,1995,11:12-13.
[7] 张茂磊.电磁脉冲对屏蔽机箱孔缝耦合及毁伤效应研究[D].南京理工大学,2009.