EMI近场扫描系统的电路建模与分析

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随着高密度集成技术的不断发展以及电路系统工作速率的持续提高,不同的芯片和组件之间会产生电磁干扰(EMI),严重危害电路系统的电磁兼容性。使用EMI近场扫描系统获取辐射源的电磁辐射信息并准确定位辐射源,是研究电磁干扰问题的一种重要途径。近场扫描系统主要包含了探针、线缆、放大器及测量仪器等器件。计算得到近场扫描系统的系统因子是将测量电压转换为待测场强的关键。近场扫描系统的系统因子被定义为在不同频率点探针位置处的仿真场强与测量电压的比值。测量电压超出近场扫描系统的线性动态范围会导致系统因子的失真,进而影响到电磁探测的准确性。因此,对EMI近场扫描系统进行电路建模并分析其线性动态范围是EMI测量的关键技术。论文主要工作包括两个方面:一、研究了EMI近场扫描系统的电路建模方法,建立了探针、线缆、放大器和测量接收机的电路模型,分析了噪声系数、增益、1d B压缩点对近场扫描系统灵敏度和线性动态范围的影响,推导了近场扫描系统线性动态范围的计算公式,为近场扫描系统的设计搭建提供了理论指导。在此基础上,选用环形磁场探针、高频电缆、宽带放大器、频谱分析仪搭建了近场扫描系统,实现了高性能的近场电磁探测。二、研究了EMI近场扫描系统中系统因子的计算方法。首先,基于标准微带线校准件的测量与仿真,计算得到了近场扫描系统不同频率下线性动态范围内的系统因子,并分析了该系统的工作频率范围;其次,采用普通微带线作为待测件,分析了近磁场的仿真与测量结果,验证了系统因子计算公式的准确性;最后,利用近场扫描系统测量了FPGA开发板上方的磁场强度,并绘制了二维磁场分布图。
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