《電子技術(shù)應(yīng)用》
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電子設(shè)備電磁兼容仿真模型
摘要: 針對(duì)引起電磁干擾的主要因素--縫隙,本文提出了縫隙轉(zhuǎn)移阻抗等效建模方法,并在文中詳細(xì)論述,為快速、正確預(yù)測(cè)電子設(shè)備中電磁兼容的性能提供方法和理論依據(jù)。
Abstract:
Key words :

 

隨著電氣、電子設(shè)備的大量應(yīng)用,電磁波無(wú)處不在,它們對(duì)于電子設(shè)備而言都是潛在得干擾源。但是,若在一個(gè)系統(tǒng)中各種用電設(shè)備能和諧地是相互兼容的、正常穩(wěn)定地工作而不致相互發(fā)生電磁干擾,則系統(tǒng)中的用電設(shè)備是相互兼容的。電磁兼容具有很多復(fù)雜的影響因素,要正確建立模型比其它領(lǐng)域要難的多,針對(duì)這種情況,我們對(duì)電子設(shè)備電磁兼容仿真中關(guān)鍵技術(shù)-縫隙進(jìn)行了研究,提出了縫隙轉(zhuǎn)移阻抗等效建模思想。
1電磁兼容仿真建模技術(shù)
電磁兼容建模技術(shù)是用于建立輸入?yún)?shù)(如輻射源、各種激勵(lì)等)和輸出參數(shù)(各種響應(yīng))之間關(guān)系的一種技術(shù)。對(duì)于任何電磁場(chǎng)泄漏模型,都可以用下面抽象的表達(dá)式來(lái)表示:

在實(shí)際屏蔽體上不可避免地會(huì)存在各種孔洞和縫隙結(jié)構(gòu),所以通過(guò)孔洞和縫隙的電磁場(chǎng)泄漏在所難免。利用現(xiàn)有電磁場(chǎng)仿真軟件對(duì)電子設(shè)備進(jìn)行電磁兼容性能預(yù)測(cè)不僅建模方便而且比較通用,但是現(xiàn)在流行的許多電磁場(chǎng)仿真軟件都是基于數(shù)值算法開(kāi)發(fā)的,由于數(shù)值算法需要根據(jù)求解的頻率和模型的結(jié)構(gòu)尺寸將求解域剖分為有限個(gè)子域,才能進(jìn)行求解,子域劃分的越小,計(jì)算的結(jié)果越精確。為了解決電子設(shè)備在電磁兼容仿真中縫隙建模的困難,本文在研究各種孔縫電磁兼容仿真算法特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,提出了能夠解決縫隙仿真建模困難的轉(zhuǎn)移阻抗等效建模方法。
2縫隙轉(zhuǎn)移阻抗等效建模方法
縫隙轉(zhuǎn)移阻抗等效建模方法的具體含義指的是:在求解頻率范圍內(nèi),通過(guò)原始縫隙模型和等效縫隙模型之間轉(zhuǎn)移阻抗的等效處理,保證等效模型與實(shí)際模型具有相等的屏蔽效能的基礎(chǔ)上,將實(shí)際縫隙模型等效為一類(lèi)寬度增加但中間填充一種各向同性物質(zhì)的縫隙。并規(guī)定等效縫隙模型和原始模型具有相同的長(zhǎng)度和厚度;中間填充的各向同性物質(zhì)的

阻抗為zT1,入射功率為P1,等效縫隙模型的寬度為h2,轉(zhuǎn)移阻抗為ZT2,兩種情況下輻射場(chǎng)相同。如何保證兩種模型的屏蔽效能相等?首先從屏蔽效能的能量表示形式來(lái)看:

(Q屏蔽體的負(fù)載因子,VOL屏蔽體的體積)可以看到屏蔽效能和縫隙的轉(zhuǎn)移阻抗的平方成反比的關(guān)系。對(duì)于不同的縫隙,如果保持它們的結(jié)構(gòu)參數(shù)相同(如縫隙的長(zhǎng)度、寬度、厚度),只要它們的轉(zhuǎn)移阻抗彼此相等,則可保證它們的屏蔽效熊相等。從而保證兩種情況下觀測(cè)點(diǎn)的泄漏場(chǎng)相等。從中可以看到在影響縫隙屏蔽效能的計(jì)算中轉(zhuǎn)移阻抗占據(jù)著舉定輕重的地位。所以在該問(wèn)題中首先假設(shè)等效模型和原始模型的轉(zhuǎn)移阻抗保持不變ZT1=ZT2來(lái)研究增加寬度對(duì)縫隙屏蔽效能的影響。
兩種模型中的輻射源相同,則入射功率相P1=P2,在屏蔽體表面感

即在保證轉(zhuǎn)移阻抗不變的情況下,通過(guò)等效縫隙模型泄露的電磁場(chǎng)將隨著縫隙寬度的增加而減小,如果縫隙拓寬為原來(lái)的10倍,則泄漏場(chǎng)強(qiáng)將減小為原來(lái)的l/10。通過(guò)縫隙泄漏的電磁場(chǎng)總能量與電場(chǎng)和縫隙的面積的乘積成正比:

也就保證了泄漏場(chǎng)強(qiáng)的模值相等。
3結(jié)論
本文從縫隙在仿真建模中的困難出發(fā),提出了解決方法———縫隙轉(zhuǎn)移阻抗等效拓寬方法,然后從理論上論證了該方法的可行往和正確性。由于轉(zhuǎn)移阻抗方法,是一個(gè)基干測(cè)試的方法,只有對(duì)各種形式縫隙的轉(zhuǎn)移阻抗有測(cè)試積累,才能在仿真中有效地對(duì)相應(yīng)的縫隙進(jìn)行等效拓寬。所以在日后的工作中不斷積累和擴(kuò)展縫隙的轉(zhuǎn)移阻抗數(shù)據(jù)庫(kù)。

 

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