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怎样建立一个电子设备电磁兼容的仿真模型?

2019年11月02日 文章来源:网络整理 热度:111℃ 作者:刘英

随着电气、电子设备的大量应用,电磁波无处不在,它们对于电子设备而言都是潜在得干扰源。但是,若在一个系统中各种用电设备能和谐地是相互兼容的、正常稳定地工作而不致相互发生电磁干扰,则系统中的用电设备是相互兼容的。电磁兼容具有很多复杂的影响因素,要正确建立模型比其它领域要难的多,针对这种情况,我们对电子设备电磁兼容仿真中关键技术-缝隙进行了研究,提出了缝隙转移阻抗等效建模思想。

1电磁兼容仿真建模技术

电磁兼容建模技术是用于建立输入参数(如辐射源、各种激励等)和输出参数(各种响应)之间关系的一种技术。对于任何电磁场泄漏模型,都可以用下面抽象的表达式来表示:

在实际屏蔽体上不可避免地会存在各种孔洞和缝隙结构,所以通过孔洞和缝隙的电磁场泄漏在所难免。利用现有电磁场仿真软件对电子设备进行电磁兼容性能预测不仅建模方便而且比较通用,但是现在流行的许多电磁场仿真软件都是基于数值算法开发的,由于数值算法需要根据求解的频率和模型的结构尺寸将求解域剖分为有限个子域,才能进行求解,子域划分的越小,计算的结果越精确。为了解决电子设备在电磁兼容仿真中缝隙建模的困难,本文在研究各种孔缝电磁兼容仿真算法特点的基础上,提出了能够解决缝隙仿真建模困难的转移阻抗等效建模方法。

2缝隙转移阻抗等效建模方法

缝隙转移阻抗等效建模方法的具体含义指的是:在求解频率范围内,通过原始缝隙模型和等效缝隙模型之间转移阻抗的等效处理,保证等效模型与实际模型具有相等的屏蔽效能的基础上,将实际缝隙模型等效为一类宽度增加但中间填充一种各向同性物质的缝隙。并规定等效缝隙模型和原始模型具有相同的长度和厚度;中间填充的各向同性物质的

怎样建立一个电子设备电磁兼容的仿真模型?

阻抗为zT1,入射功率为P1,等效缝隙模型的宽度为h2,转移阻抗为ZT2,两种情况下辐射场相同。如何保证两种模型的屏蔽效能相等?首先从屏蔽效能的能量表示形式来看:

怎样建立一个电子设备电磁兼容的仿真模型?

(Q屏蔽体的负载因子,VOL屏蔽体的体积)可以看到屏蔽效能和缝隙的转移阻抗的平方成反比的关系。对于不同的缝隙,如果保持它们的结构参数相同(如缝隙的长度、宽度、厚度),只要它们的转移阻抗彼此相等,则可保证它们的屏蔽效熊相等。从而保证两种情况下观测点的泄漏场相等。从中可以看到在影响缝隙屏蔽效能的计算中转移阻抗占据着举定轻重的地位。所以在该问题中首先假设等效模型和原始模型的转移阻抗保持不变ZT1=ZT2来研究增加宽度对缝隙屏蔽效能的影响。

两种模型中的辐射源相同,则入射功率相P1=P2,在屏蔽体表面感

怎样建立一个电子设备电磁兼容的仿真模型?

即在保证转移阻抗不变的情况下,通过等效缝隙模型泄露的电磁场将随着缝隙宽度的增加而减小,如果缝隙拓宽为原来的10倍,则泄漏场强将减小为原来的l/10。通过缝隙泄漏的电磁场总能量与电场和缝隙的面积的乘积成正比:

怎样建立一个电子设备电磁兼容的仿真模型?

怎样建立一个电子设备电磁兼容的仿真模型?

也就保证了泄漏场强的模值相等。

3结论

本文从缝隙在仿真建模中的困难出发,提出了解决方法———缝隙转移阻抗等效拓宽方法,然后从理论上论证了该方法的可行往和正确性。由于转移阻抗方法,是一个基干测试的方法,只有对各种形式缝隙的转移阻抗有测试积累,才能在仿真中有效地对相应的缝隙进行等效拓宽。所以在日后的工作中不断积累和扩展缝隙的转移阻抗数据库。

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