ANSYS电磁兼容仿真设计软件
用途：用于电子系统电磁兼容分析，包括PCB信号完整性、电源完整性和电磁辐射协同仿真，数模混合电路的噪声分析和抑制，以及机箱系统屏蔽效能和电磁泄漏仿真，确保系统的电磁干扰和电磁兼容性能满足要求。
一、购置理由
1现代电子系统设计面临越来越恶劣的电磁工作环境，一方面电子系统包括了电源模块、信号处理、计算机控制、传感与机电控制、光电系统及天线与微波电路等部分，系统内部相互不发生干扰，正常工作，本身就非常困难；另一方面，在隐身、电子对抗、静放电，雷击和电磁脉冲干扰等恶劣电磁环境下，设备还需要有足够的抗干扰能力，为电路正常工作留有足够的设计裕量。为了确保xx系统的工作可靠性，设备必须通过相关的电磁兼容标准，如国军标GJB151A，GJB152A。
长期以来，设备的电磁兼容设计和仿真一直缺乏必要的仿真设计手段，只能依赖于设备后期试验测试，不仅测量成本高昂，而且，如果EMI测量超标，后续的查找问题和修正问题基本上依赖于经验和猜测。而解决电磁兼容问题，也只能靠经验进行猜想和诊断，采取的措施也只能通过不断的试验进行验证，这已经成为制约我们产品进度的重要原因。。
2目前我所数字电路设计的经验和手段已经有很大改善，我们在复杂PCB 布线、高速仿真方面取得了很多的成果和经验，并且已经开始高速通道设计的预研。在相关PCB布线工具的帮助下，将复杂的多电源系统PCB布通，确保集成电路之间的正确连接已经基本上没有问题。但是随着应用深入，也存在一些困难，特别在模拟数字转换、高速计算与传输PCB和系统的设计中，
我们不仅要保证电路板的正常工作，还要提高关键性的技术指标，例如数模转换电路的有效位数、信号传输系统的速率和误码率等，此外，还要满足整个卫星电子系统的电磁兼容/电磁干扰要求，为此，我们迫切需要建立的仿真功能包括：
●? 高速通道中，连接器，电缆等三维全波精确和建模仿真，这些结
构的寄生效应对于信号的传输性能有至关重要的影响；
●? 有效的PCB电源完整性分析工具，对PCB上的电源、地等直流网
络的信号质量进行仿真
●? 为提高仿真精度，需要SPICE模型，IBIS模型和S参数模型的混
合仿真
●? 需要同时进行时域和频域仿真和设计，观察时域的眼图、误码率，
调整预加重和均衡电路的频域参数，使得信号通道的物理特性与集
成电路和收/发预加重、均衡等相配合，达到系统性能的最优
●? 有效的PCB的辐射控制与仿真手段，确保系统EMI性能达标。
现在EDA市场上已经有一些SI/PI和EMI/EMC仿真设计工具，但存在多方面的局限性。我们的PCB布线工具虽然能解决一定的问题，但是，由于工具本身主要是以布线功能为主，结合规则约束进行设计的，在解决我们上述问题时存在着明显的局限，主要有：
●? 主要以等效电路法建模与仿真，仿真的结构有限制，功能不完备，
如不能仿真非理想的电源/地，不能充分考虑信号线的跨越分割和转
换参考平面等，对于EMI/EMC，只能做规则约束，无法进一步仿真。
●? 基本上都是以单点工具，也就是说，一个公司的工具只能满足部
分设计功能，在工程应用当中，不可避免地会带来接口、仿真结果
一致性等多方面问题，影响软件工具的使用效果。
●? 在高速串行通道的仿真中，由于高速串行通道的信号传输速率较
高，信道中的模型多用S参数建立或由电磁场仿真工具得到，而S
参数的本质是频域的，传统的工具中对于S参数的仿真功能非常有
限，经常仿真不收敛或花费很长时间，无法在工程实际中准确评估
整个信号通道的特性。
●? 对于PCB的辐射，只能给出原则性的规则约束，而实际设计中，
很多因素相互矛盾，只能依赖经验进行取舍，无法考虑电缆、机箱
等三维结构的影响，不能保证最后的设计效果。
●? 仿真结构有限制，对于机箱的屏蔽结构，不能仿真任意形状的屏
蔽网结构，限制了设计思想，或者仿真时间过长，精度不足，缺乏
工程实用价值。
国内外众多成功经验证明，电子产品的SI/PI，EMI/EMC仿真和高速通道性能仿真，需要进行两方面的仿真——即电磁场仿真和电路仿真。电磁场仿真主要是研究结构对系统SI/PI ，EMI/EMC以及高速串行通道的影响，根据机构的物理特性（几何结构和材料特性），通过电磁场计算，提取PCB、连接器、线缆等的寄生效应，生成S参数或Spice等效电路模型，或者直接得到结构的辐射特性和串扰特性，用于设计指导和性能改进。在电磁场仿真的同时，电路仿真也是必不可少的。一方面，电路仿真工具能够将非线性器件和电磁场仿真得到的结构等效电路结合到一起，通过仿真得到信号的波形和频谱，包括时钟线、数据线和电源/地平面的波形、串行通道的眼图和浴盆
曲线等，直观地考察系统的SI/PI和传导EMI特性。另一方面，对于辐射干扰来说，EMI辐射的强度不仅与结构相关（通过电磁场仿真进行研究），还与参与辐射的信号频谱强度相关，频谱强度必须通过电路仿真才能得到。
3由于系统电磁兼容设计牵扯到电路设计、结构设计很多细节，出于保密和知识产权保护，无法与通过外包或第三方合作方式解决。通过建立电磁兼容仿真平台进行电磁兼容设计，不仅可以提高设计可靠性和效率，也可以帮助设计师增加电磁兼容的知识和经验，提高设计能力。以往这种经验和能力仅限在一两设计的文档中，或者个别个设计师个人电脑中，无法更大范围的共享，造成大量知识和经验丢失。
二、技术要求及设备选型情况
1．技术要求
系统电磁兼容仿真软件需要能够同时提供高性能电路仿真和电磁场仿真的软件供应商，同时，电路和电磁场仿真工具还能集成在一起，实现双向调用，为设计带来极大方便，仿真软件主要功能包括：
电源完整性设计仿真
仿真多层、任意形状的电源和地层,快速得到整个电源和地结构的谐振频率和谐振状态下的电压分布，用于优化退耦电容和关键性元器件的布局；仿真板上放置去耦电容的作用及布局，不仅可以计算任意的电源/地形状，还可以考虑退耦电容的寄生效应，软件可以通过多种方式定义退耦电容：并联测试RLC 等效电路、串联测试RLC等效电路或S参数文件；软件提供世界主流厂商的贴片电容元件库，可以非常方便地加入用户自定义器件模型。支持埋容层和频变材料特性；能够仿真分割的电源/地平面之间的耦合与隔离；
直接得到任意电源/地平面的特性阻抗等参数，用于改进设计。
●信号完整性设计与参数抽取
拥有完备的信号完整性仿真能力，通过电磁场方法直接得到PCB上信号线的真实传输特性，充分考虑PCB信号线的各种不连续性效应，包括信号的传输与反射、迟延，拐角、过孔效应，过孔耦合、信号线换层或跨越分割的参考平面，信号线与电源/地之间的噪声耦合等各种效应，直接得到信号线真实的S参数特性，并且可以输出S参数模型包括差分S参数模型，同时支持多种Spice等效电路模型输出，用于进一步的时域仿真。具有虚拟时域反射/传输测量功能，能够得到信号的时域传输与反射，耦合与串扰特性，用于信号完整性设计。
●直流压降仿真与可靠性验证
能够仿真供电系统的直流特性，直观地显示整个PCB上电流的流向和电路密度、直流压降等特性，通过设置阈值，能够自动诊断PCB上的过孔和信号线，进行可靠性验证，标示出电流密度超标的过孔和信号线，避免由于局部电流过大造成的PCB失效，或者由于直流压降过大造成的工作不正常。还能降电流产生的损耗与热仿真工具工具结合仿真系统通风和散热。
●PCB辐射仿真
能够方便地定义电压源和电流源，用于PCB的辐射特性仿真，包括进场和远场特性、得到空间辐射分布、最大辐射场强随频率变化曲线等关键性EMI/EMC数据。辐射计算时，不仅能定义理想信号源，还可以通过文本格式导入信号幅度随频率变化的频变信号源，或者通过与Designer SI 的双向数据交换，直接导入电路仿真得到的真实信号源，精确仿真PCB的真实辐射特
性。
●多种参数模型，和多种仿真方法
针对现代电路和PCB特点，提供并支持多种器件模型，包括IBIS，Spice，S参数，AMI模型等。对于高速通道常用的频域S参数模型，软件不仅支持卷积法仿真，还支持状态空间法仿真，从而确保了仿真的因果性，降低了对S参数文件数据的要求，同时又保证了求解的速度和精度，同时，可以实现了模型自动语法检查和复用，对于同一个参数模型文件，只需进行一次模型的导入，再次仿真直接调用状态空间模型，从而大大提高运行效率。
●多种种眼图算法
现代设计的高速通道仿真，需要快速得到串行通道的误码率。软件能够读入Spice网表模型和子电路、电磁场仿真模型、测量或输入的S参数模型、文本格式的数据波形、文本格式的码流文件等，进行线性和非线性电路的时域瞬态仿真，具备收敛算法和自动时间步长功能，确保仿真的速度和精确性。具有瞬态眼图、快速眼图和眼图验证三种眼图算法，能够相互验证，支持串扰眼图，确保仿真的正确性和理论基础，得到信号波形、误码率、统计眼图、浴盆曲线、等高线眼图等结果，从而实现高速通道的快速准确仿真。
●系统/整机的EMI/EMC设计仿真
通过精确的三维结构的电磁场仿真，得到电磁场强度分布和辐射特性，谐振模式等；从而可以准确的研究评估电子设备/系统的EMI/EMC，比如：设备的电磁泄漏，机箱机柜屏蔽效应设计，天线布局和互耦效应，辐射强度等。
●高速关键路径/复杂的三维高速结构的EMI/EMC/SI设计仿真
对于高速关键路径，如：子电路板/背板的高速信号线、过孔，电缆、
封装、连接器等，可以仿真得到S参数等，分析信号的传输，反射，匹配特性，计算辐射和色散、模式转换和材料频变效应等对信号传输的影响，并进一步设计和优化。
与第三方工具流畅的接口
可以方便导入各种PCB和结构设计数据，加以仿真。
2. 设备调研及选型情况
针对电磁兼容仿真平台，我们对多家厂商的产品也进行了调研，包括美国ANSYS和Cadence公司。
美国ANSYS公司是全球最大的CAE仿真软件提供商，其产品涉及领域跨电磁，流体，结构和热等多个领域。其中电磁仿真软件覆盖射频微波、PCB SI/PI/EMC、芯片设计验证、机电系统等领域。ANSYS 公司具备完备的系统电磁兼容仿真平台，包括：高速设计环境和仿真平台Designer SI(包含瞬态非线性电路仿真和快速眼图、眼图验证和瞬态眼图)，专门针对PCB整版全波仿真的SIwave，高频结构仿真工具HFSS，用于机箱屏蔽设计和系统EMI/EMC仿真，优化和参数扫描模块Optimetrics，以及和EDA工具的接口Ansoftlinks for EDA，多处理器模块等，构成基本软件平台。针对不同类型的结构，利用针对性的电磁场进行仿真合抽取，并组装到电路仿真工具Designer SI中进行瞬态仿真，得到模型、频谱和眼图，仿真的频谱还可以用于PCB的辐射分析，并进一步仿真PCB经机箱屏蔽后的辐射强度，从而全面、精确、快速地实现系统SI/PI 和EMI/EMC设计。
美国Cadence公司的主要产品是全定制IC设计仿真，数模混合IC设计仿真，封装和SiP设计仿真软件提供商，PCB仿真软件是其中很小的一部分。
Cadence 能够同时提供从芯片到封装、再到PCB设计仿真的全流程工具，其PCB仿真工具Allegro SI/SQPI与PCB布板工具Allegro结合紧密，使用简单，仿真速度快。仿真得到的结果可以直接转化为设计约束，反标回PCB设计，作为布局布线的设计规则。但是，Cadence公司没有电磁场仿真工具，只有时域而没有频域分析能力。无论SI还是PI仿真，都基于电路法的时域分析。仿真精度差，对器件有源模型依赖度高。Cadence的信号完整性和电源完整性相对独立，无法反映二者之间的相互作用。缺少电磁场仿真功能。
Cadence工具的特点：
●PCB仿真工具Allegro SI/SQPI与PCB布板工具Allegro结合紧密，
时域信号完整性仿真简单易用。
●适合几百兆以内的高速信号完整性分析，但是缺乏电磁场仿真功能，
频域仿真功能较弱。
●Cadence的信号完整性和电源完整性相对独立,没有协同设计能力，其
电磁兼容仿真只是做设计规则检查，并不能仿真实际电路布局布线
影响EMI效果。
三、设备描述
1、美国ANSYS公司是全球最大的CAE仿真软件提供商，其产品涉及领域跨电磁，流体，结构和热等多个领域。其中电磁仿真软件覆盖射频微波、PCB SI/PI/EMC、芯片设计验证、机电系统等领域。其中的PCB 寄生参数提取和SI/PI/EMI分析工具SIwave，高频结构仿真工具HFSS作为电磁场仿真的标准工具，是高速通道设计和系统电磁兼容设计仿真的必备软件。电磁场工具之间和不同的电磁场仿真模型之间也可以互相调用，能够大大简化和加
快EMI/EMC问题的仿真和定位，给出设计指导，这是其他任何厂商所不具备的。 ANSYS的电磁仿真设计软件方案，已经在国内的中兴、华为、中电14所、航天一院12所，14所，航天4院17所，航天5院501所，502所，504所，513所， Nokia中国研发中心和Rockwell、Marvell，HP、Motorola、LG、Sumsung等得到了成功应用，这些单位，既有军工研究所，还有商业企业和着名的跨国公司。
2、所选产品的详细说明
ANSYS的电磁仿真环境，由ANSYS工具与第三方EDA工具的接口AnsoftLinks，PCB电磁场仿真工具SIwave，三维高频结构全波电磁场仿真工具HFSS，信号完整性电路仿真分析工具Designer SI，电磁兼容自动优化模块PI Advisor组成。
软件模块描述
DesignerSI：ANSYS高速电路、系统仿真工具。
DesignerSI将电路设计，PCB版图和三维电磁场仿真工具无缝地集成到同一个环境的设计工具, 将高速设计所需的电路/系统时频域仿真技术和电磁场模型提取无缝地集成到一个自动化的设计环境中,在电路设计中全面考虑PCB、线缆等的影响，,为系统协同设计与验证提供了一套最完整的系统级解决方案。DesignerSI独有的"按需求解"的技术,它使你能够根据需要选择求解器,从而实现对设计过程的变量扫描，得到满足EMI相关标准的PCB布线，电缆选型和排布方式，开孔位置和大小等规则，从而指到电路和电气设计。DesignerSI提供了多种仿真技术，包括频域和时域系统仿真器、线性电路仿真器、谐波平衡仿真器、包络仿真器、瞬态仿真器、矩量法多层平面结
构电磁场仿真器等，方便对高速电路和EMI问题进行时域和频域的仿真分析。SIwave：PCB高速电路和电磁兼容仿真优化工具。
SIwave基于快速有限元法的PCB电磁场全波仿真算法，彻底突破了PCB 布线工具和加工工艺的种种限制，能够提取实际三维结构、包括非理想的电源/地平面在内的全波通道参数，精确仿真信号线的真实工作特性，精确度可以达到50GHz以上。此外，SIwave还可以仿真分析整个PCB的全波效应，对于真实复杂的PCB设计，包括多层、任意形状的电源和信号线, 可快速仿真整个电源和地结构的谐振频率，用来考察PCB板上关键器件的位置和关键网络的布线路径中潜藏辐射干扰源，并模拟放置去耦电容后对谐振的作用及影响；可以通过在电源和地等直流网络上设置端口，可以考察电源供电阻抗，了解电源分配系统（PDS）性能，并模拟放置去耦电容后对电源阻抗的影响；考察信号线和电源或地之间的耦合，了解同步开关噪声，仿真PCB电源完整性；可以添加独立源和频率变化的受控源做扫频分析，模拟数字电源或者数字信号对于敏感信号和敏感位置以及整个PCB的影响，从而评估电路中的干扰分布；可以做近场和远场的辐射分析，考察PCB的辐射特性。SIwave的DC直流分析，可以仿真走线和平面甚至过孔上的电流分布密度和直流压降。SIwave的仿真结果可以二维或三维图形显示，并可输出Spice等效电路模型用于时域仿真和系统的频域分析。SIwave支持Windows，Linux和Solaries 操作系统，支持多CPU的64位超线程计算机系统。
电磁兼容自动优化模块PI-Advisor
电磁兼容自动优化工具，用于PCB或SiP设计前和设计后的电源完整性优化策略，可以在PCB设计前，根据信号工作的频率和噪声要求，选取合适
的电容类型和数量；在PCB设计后期，评估去耦电容的效果，并根据性能、成本、电容种类等指标自动优化PCB上的退耦电容，达到抑制噪声的目的。HFSS三维高频结构电磁场仿真器
计算任意三维无源结构的高频电磁场仿真软件。它应用切向矢量有限元法求解射频、微波器件的电磁场分布，计算由于材料和辐射带来的损耗。可直接得到特征阻抗、传播系数、S参数及电磁场、辐射场、天线方向图等结果。可进行器件级和系统级EMI/EMC以及系统天线布局评估，研究机箱/机柜的屏蔽效应和汽车、卫星、飞机、舰船等各种平台系统天线间的互耦影响，计算无线系统中数字和射频信号之间的相互干扰。
AnsoftLinks接口软件
AnsoftLinks是 Ansoft工具和其他CAD、EDA设计工具的接口。通过AnsoftLinks，可以分析包括Protel，PowerPCB，BoardStation，ExpeditionPCB，Allegro和CR-5000在内的多种PCB格式数据；也可以导入AutoCAD，Pro/E，STEP，IGES，ACIS等机械结构设计文件。
软件模块特点：
功能完备：我们的电子设备涵盖了高速数字电路、数模混合电路、微波射频电路，和电源与控制系统等多个专业部门。这些部分通过PCB，线缆，连接器实现互联，装配在一起。ANSYS电磁兼容仿真平台能够满足高速数字电路、数模混合电路、微波射频电路，和电源与控制系统的仿真能力，具备PCB、电路、线缆连接器、电源、机箱的建模和仿真能力。而且这些工具可以相互调用，协同仿真，满足系统的需要。
集成化：电磁兼容的三要素包含了辐射源、辐射路径和被干扰体。单纯
的从一个要素入手，比如降低辐射源，或者保护被干扰体，都不是最合理的办法。ANSYS电磁兼容设计的关键之一是前期的合理指标分配，在辐射源、辐射路径和被干扰体之间找到平衡，合理分配各个子系统的电磁辐射指标，以及线缆孔缝的电磁泄露或隔离度。从而在设计后期，减小设计的电磁兼容压力，避免问题在最后一刻爆发带来的风险的设计延迟。ANSYS的电磁兼容仿真设计软件还可以与ANSYS公司的结构、流体和热仿真工具集成在统一环境下，相互调用，实现多物理场耦合仿真。
流程和标准化：电磁兼容仿真尽管可以减小设计反复次数，但是一次仿真，需搜集模型或者自建模型和仿真，也需要花费大量时间和精力。随着设备系列化以及设计任务的增加，建立电磁兼容设计流程势在必行。依靠规范固定的电磁兼容设计流程，不仅可以将复杂的系统电磁兼容建模仿真工作简单化，降低对设计师对仿真的畏难情绪，还可以降低每次建模仿真的工作量，复用以前的仿真结果，极大提高设计仿真效率。ANSYS基于电磁兼容仿真平台，提供一套完备的EMI设计仿真流程。
四、价格
ANSYS电磁兼容仿真设计平台
Total: $
设计早期对电磁兼容性(EMC)问题的考虑 随着产品复杂性与密集度的提高以及设计周期的不断缩短,在设计周期的后期解决电磁兼容性(EMC)问题变得越来越不切合实际。在较高的频率下,您通常用来计算EMC的经验法则不再适用,而且您还可能容易误用这些经验法则。结果,70%～90%的新设计都没有通过第一次EMC测试,从而使后期重设计成本很高,如果制造商延误产品发货日期,损失的销售费用就更大。为了以低得多的成本确定并解决问题,设计师应该考虑在设计过程中及早采用协作式的、基于概念分析的EMC 仿真。 较高的时钟速率会加大满足电磁兼容性需求的难度。在千兆赫兹领域,机壳谐振次数增加会增强电磁辐射,使得孔径与缝隙都成了问题;专用集成电路(ASIC)散热片也会加大电磁辐射。此外,管理机构正在制定规章来保证越来越高的频率下的顺应性。再则,当工程师打算把辐射器设计到系统中时,对集成无线功能(如Wi-Fi、蓝牙、WiMax、UWB)这一趋势提出了进一步的挑战。 传统的电磁兼容设计方法 正常情况下,电气硬件设计人员与机械设计人员在考虑电磁兼容问题时各自为政,彼此之间根本不沟通或很少沟通。她们在设计期间经常使用经验法则,希望这些法则足以满足其设计的器件要求。在设计达到较高频率从而在测试中导致失败时,这些电磁兼容设计规则有不少变得陈旧过时。 在设计阶段之后,设计师制造原型并对其进行电磁兼容性测试。当设计中考虑电磁兼容性太晚时,这一过程往往会出现种种EMC问题。
对设计进行昂贵的修复通常就是唯一可行的选择。当设计从系统概念设计转入具体设计再到验证阶段时,设计修改常常会增加一个数量级以上。所以,对设计作出一次修改,在概念设计阶段只耗费100美元,到了测试阶段可能要耗费几十万美元以上,更不用提对面市时间的负面影响了。 电磁兼容仿真的挑战 为了在实验室中一次通过电磁兼容性测试并保证在预算内按时交货,把电磁兼容设计作为产品生产周期不可分割的一部分就是非常必要的。设计师可借助麦克斯韦(Maxwell)方程的3D解法就能达到这一目的。麦克斯韦方程就是对电磁相互作用的简明数学表达。但就是,电磁兼容仿真就是计算电磁学的其它领域中并不常见的难题。 典型的EMC问题与机壳有关,而机壳对EMC影响要比对EMC性能十分重要的插槽、孔与缆线等要大。精确建模要求模型包含大大小小的细节。这一要求导致很大的纵横比(最大特征尺寸与最小特征尺寸之比),从而又要求用精细栅格来解析最精细的细节。压缩模型技术可使您在仿真中包含大大小小的结构,而无需过多的仿真次数。 另一个难题就是您必须在一个很宽的频率范围内完成EMC的特性化。在每一采样频率下计算电磁场所需的时间可能就是令人望而却步的。诸如传输线方法(TLM)等的时域方法可在时域内采用宽带激励来计算电磁场,从而能在一个仿真过程中得出整个频段的数据。空间被划分为在正交传输线交点处建模的单元。电压脉冲就是在每一单元被发射与散射。您可以每隔一定的时间,根据传输线上的电压与电流计算出电场与磁场。
ANSYS电磁兼容仿真设计软件 用途：用于电子系统电磁兼容分析，包括PCB信号完整性、电源完整性和电磁辐射协同仿真，数模混合电路的噪声分析和抑制，以及机箱系统屏蔽效能和电磁泄漏仿真，确保系统的电磁干扰和电磁兼容性能满足要求。 一、购置理由 1现代电子系统设计面临越来越恶劣的电磁工作环境，一方面电子系统包括了电源模块、信号处理、计算机控制、传感与机电控制、光电系统及天线与微波电路等部分，系统内部相互不发生干扰，正常工作，本身就非常困难；另一方面，在隐身、电子对抗、静放电，雷击和电磁脉冲干扰等恶劣电磁环境下，设备还需要有足够的抗干扰能力，为电路正常工作留有足够的设计裕量。为了确保xx系统的工作可靠性，设备必须通过相关的电磁兼容标准，如国军标GJB151A，GJB152A。 长期以来，设备的电磁兼容设计和仿真一直缺乏必要的仿真设计手段，只能依赖于设备后期试验测试，不仅测量成本高昂，而且，如果EMI测量超标，后续的查找问题和修正问题基本上依赖于经验和猜测。而解决电磁兼容问题，也只能靠经验进行猜想和诊断，采取的措施也只能通过不断的试验进行验证，这已经成为制约我们产品进度的重要原因。。 2目前我所数字电路设计的经验和手段已经有很大改善，我们在复杂PCB布线、高速仿真方面取得了很多的成果和经验，并且已经开
始高速通道设计的预研。在相关PCB布线工具的帮助下，将复杂的多电源系统PCB布通，确保集成电路之间的正确连接已经基本上没有问题。但是随着应用深入，也存在一些困难，特别在模拟数字转换、高速计算与传输PCB和系统的设计中，我们不仅要保证电路板的正常工作，还要提高关键性的技术指标，例如数模转换电路的有效位数、信号传输系统的速率和误码率等，此外，还要满足整个卫星电子系统的电磁兼容/电磁干扰要求，为此，我们迫切需要建立的仿真功能包括： ●高速通道中，连接器，电缆等三维全波精确和建模仿真， 这些结构的寄生效应对于信号的传输性能有至关重要的影 响； ●有效的PCB电源完整性分析工具，对PCB上的电源、地等 直流网络的信号质量进行仿真 ●为提高仿真精度，需要SPICE模型，IBIS模型和S参数模 型的混合仿真 ●需要同时进行时域和频域仿真和设计，观察时域的眼图、 误码率，调整预加重和均衡电路的频域参数，使得信号通道 的物理特性与集成电路和收/发预加重、均衡等相配合，达到 系统性能的最优 ●有效的PCB的辐射控制与仿真手段，确保系统EMI性能达 标。 现在EDA市场上已经有一些SI/PI和EMI/EMC仿真设计工具，但存在多方面的局限性。我们的PCB布线工具虽然能解决一定的问题，
电磁兼容性(EMC，即Electromagnetic Compatibility)是指设备或系统在其电磁环境中符 合要求运行并不对其环境中的任何设备产生无法忍受的电磁骚扰的能力。因此，EMC包括两个方面的要求:一方面是指设备在正常运行过程中对所在环境产生的电磁骚扰(Electromagnetic Disturbance)不能超过一定的限值;另一方面是指设备对所在环境中存在的电磁骚扰具有一定程度的抗扰度，即电磁敏感性(Electromagnetic Susceptibility，即EMS)。 自从电子系统降噪技术在70年代中期出现以来，主要由于美国联邦通讯委员会在1990年和欧盟在1992提出了对商业数码产品的有关规章，这些规章要求各个公司确保它们的产品符合严格的磁化系数和发射准则。符合这些规章的产品称为具有电磁兼容性EMC(Electromagnetic Compatibility)。 电磁兼容性electromagnetic compatibility(EMC) 设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中的任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力。(GB/T 4365-1995中1.7节) 干扰的形成 1、折叠干扰源与受干扰源 无论何种情况下电磁相容的问题出现总是存在两个互补的方面: 一个是干扰发射源和一个为此干扰敏感的受干扰设备。 如果一个干扰源与受干扰设备都处在同一设备中称为系统内部的EMC 情况。 不同设备间所产生的干扰状况称为系统间的EMC 情况。 大多数的设备中都有类似天线的特性的零件如电缆线、PCB 布线、内部配线、机械结构等这些零件透过电路相耦合的电场、磁场或电磁场而将能量转移。 实际情况下设备间和设备内部的耦合受到了屏蔽与绝缘材料的限制而绝缘材料的吸收与导体相比的影响是微不足道的。 电缆线对电缆线的耦合既可以是电容性也可以是电感性并且取决于方位、长度及接近程度的影响。 2、折叠公共阻抗的耦合 公共阻抗耦合线路是干扰源与受干扰设备共用电路阻抗所引起的。 公共导线也因两个电流环之间的互感而引起或因两个电压节点之间的互容耦合而引起。 对于传导性的公共阻抗耦合的解决是将连接线分离使系统各自独立避免形成公共阻抗。 折叠发射 来自PCB 的发射:在大多数设备中主要的电流源是流入PCB 板上的电路中这些能量借由PCB 板所模拟成的天线而将干扰辐射出去。 来自电缆线的辐射:干扰电流以共模形式产生于在PCB 和设备内部其他位置形成的对地噪声并沿着导体或者屏蔽电缆的屏蔽层流动。 传导发射:干扰也可能从其他电缆以感性或容性方式偶合到电缆线上。 产生的干扰可能以差模(在火线与中线或在信号线之间)或共模(在火线/中线/信号线与接地
通信电源电磁兼容性分析与测试 1 引言 为保证通信设备稳定可靠工作，电源在现代通信系统中的作用愈来愈重要。为此，国内外通信电源研发和制造者作出了积极努力，各种通信电源不断涌现，且趋向智能化，小型化、低功耗、高效率、长寿命，以满足通信和信息产业发展的需要。近年来，国内开始对通信电源的电磁兼容性提出一定要求，而欧美等工业发达国家已于90年代初期开始强制对电子产品及电气设备进行电磁兼容性能检测和改进，以减少电磁环境污染，保证电子设备正常可靠运转，保护人类良好生态环境。我国于80年代中期开始建立军用电磁兼容的测试手段，制定了相应标准。随着民用电子工业、信息产业的迅猛发展，为适应国际市场要求，90年代我国民用电磁兼容检测机构应运而生。到目前已基本建立了能适应国内外需求，满足不同行业技术标准要求的检测手段，为提高我国电子产品电磁兼容性能奠定了良好基础。通信电源作为通信电子产品的重要分支，其电磁兼容性能已引起国内外同行广泛关注，我国也制定了相应的技术标准。通信电源广泛用于通信网络，为保证通信设备、广播电视等系统可靠运行，提高通信电源的电磁兼容性能势在必行。 2 通信电源电磁兼容标准及限值 我国通信电源执行的电磁兼容标准基本参照了IEC61000系列、EN55022、 EN50091-2：1996等国际和欧洲标准。 我国对通信电源电磁兼容执行的标准有： GB9254-1998“信息技术设备的无线电骚扰限值和测量方法” YD/T983-1998“通信电源设备电磁兼容性限值及测量方法” GB/T14745-93“信息技术设备不间断电源通用技术条件” 说明：国内外标准对高频开关电源、电磁兼容性的抗扰度及传导和辐射骚扰均给出了明确的技术要求和限制。对UPS不间断电源，目前我国的国标仅对小型UPS提出传导和辐射骚扰电压限值，抗扰度等级和判定准则尚未明确规定。
电磁兼容测试技术分析 发表时间：2017-01-12T14:19:29.953Z 来源：《基层建设》2016年30期作者：梁世林彭金生[导读] 摘要；阐述了电磁兼容涉及的领域及测试的重要性。广东省东莞市标检产品检测有限公司 523770 摘要；阐述了电磁兼容涉及的领域及测试的重要性。以一些测量标准为依据，详细讨论了电磁兼容测试的测量仪器设备、测试场地；环境电平、辐射和电源端传导干扰电压!电流等物理量的直接测试方法；还讨论了电磁兼容的替代测试方法及自动测量方法。最后说明了我国电磁兼容试验技术的现状和发展情况。 关键词；电磁兼容；测试技术 城市人口的迅速增长及人们在生产生活中使用的电气及电子设备的数量与日俱增,汽车、通信、计算机与电子、电气设备大量进人家庭,空间人为电磁能量急剧增长,电磁环境日益恶化。在这种复杂的电磁环境中,如何减少相互间的电磁干扰,使各种设备正常运转,是一个巫待解决的问题;另一方面,如何降低恶劣的电磁环境对人体及生态产生的不良影响,也是一个不容忽视的问题。世界各国都十分重视愈来愈复杂的电磁环境及其广泛的影响,从而促使环境电磁学及电磁兼容技术成为迅速发展的学科领域。 1.电磁兼容的基本概念和设计原则 电磁兼容性, 简称”EMC”, 是英文”Electro-magnetic compatibility”的缩写, 基本含义是, 能保证设备 ( 包括系统和分系统)在共同的电磁环境中执行各自功能的共存状态而互不干扰。造成设备性能降级或失效的电磁干扰必须同时具备三个要素:首先是有一个电磁发射源, 其次是有对电磁干扰敏感的设备;第三要存在一条电磁干扰的耦合通路,把能量从电磁发射源传递到对干扰敏感的设备。 因此, 对于一个设备( 假如设备是一个分系统)来说, 基本的电磁兼容设计原则是: ①使设备对外的电磁干扰减小到最低限度,不影响其他系统工作。 ②将设备的抗干扰能力提高到最大程度。 ③切断设备和其他系统的电磁耦合通路。本着这三个设计原则, 就可以使设备的电磁兼容性满足要求。 2.测量仪器设备和测试场地 （1）测量仪器 在测试仪器方面，以频谱分析仪为核心的自动检测系统，可以快捷、准确地提供EMC有关参数。新型的EMC扫描仪与频谱仪相结合，实现了电磁辐射的可视化。可对系统的单个元器件、PCB板、整机与电缆等进行全方位的三维测试，显示真实的电磁辐射状况。 采用带有准峰值和平均值检波器的干扰接收机，其性能应符合CISPRl6-1或对应国标GB/T6113.1(《无线电干扰和抗扰度测量设备规范》)的要求。在传导干扰测量时，干扰接收机的频率范围为10 kHz～30 MHz；在辐射干扰测量时，干扰接收机的频率范围为30～1000MHz。 （2）线性阻抗稳定网络 线性阻抗稳定网络(LISN：line impedancestabilization network)又称为人工电源网络。在做电源端传导干扰电压/电流测试时，应采用阻抗为50Ω/50μH的LISN(V型网络)，其特性应符合CISPRl6-1和GB/T 6113.1的要求。联接LISN有两个作用：其一，对EUT(equipment under test待检设备)的电源输入端口，在高频谐波时提供一个标准线性阻抗，这样当连接到同一电源的其它设备发生变化时，不会影响EUT输入的电源阻抗；其二，LISN可以滤去来自电网电源的EMI，给开关电源提供一个“干净”的电网交流电源，不会影响对EUT本身传导干扰的测量结果。 （3）测试场地 作为EMC测试的实验室大体有两种类型：一种是经过EMC权威机构审定和质量体系认证，而且具有法定测试资格的综合性设计与测试实验室或检测中心。另一种类型就是根据本单位的实际需要和经费情况而建立的具有一定测试功能的EMC实验室。 用开阔场测量辐射干扰时，10 kHz～1 000 MHz频段的辐射测试场地应该是一个空旷、平坦的场地，在其边界范围内无架空线，附近无反射结构物(如钢筋水泥建筑和高大树木等)，而且具有足够大的尺寸，使天线、试品和反射结构物之间能充分分开。满足标准的辐射测试场地应该是一个由长轴等于两倍焦距(F)、短轴等于√3倍焦距的椭圆所包围的场地。试验时，EUT和测量天线将分别处在两个焦点上。 为了获得稳定的电波传输特性，必须有一个固定的、相当大的反射地面(或称接地平板)。反射面用金属材料制成，如钢板(包括镀锌钢板)和金属丝网等。板与板之间要用电焊连接，无大的漏缝或孔洞。金属网孔径的最大尺寸必须小于波长的1/10(对1 000 MHz，孔径应小于3 cm)。另外，场地表面必须平整，同时要考虑排水设施。 传导干扰电压/电流的测试可以在辐射试验场地内进行，也可以在屏蔽室内进行。 3. 电磁兼容设计 电磁兼容设计理论在很多书中已全面、系统地论述过了, 这里不再细述。下面结合具体情况, 介绍一下在实际中行之有效的电磁兼容设计方法。 （1）安装电源滤波器 安装电源滤波器,这是任何一个设备或系统满足电磁兼容要求的一个最基本的方法。当设备在干扰的作用下发生误动作时,人们往往将注意力集中在屏蔽、接地等其他措施上,然而效果总是不理想,可以说,这些措施是必不可少的,但不是从根本上解决问题,实际上,在电源上,叠加着各种各样的干扰电压,既有mV级的连续干扰,也有数百伏甚至上千伏的瞬态干扰,这些干扰会对电网中的设备产生不同程度上的、根本性的影响。因此,安装电源滤波器是非常重要的。 电源滤波器是一种低通滤波器,它允许直流或50Hz工作电流通过,而不允许频率较高的工作电流通过。它的作用是双向的,既能防止电网上的干扰进入设备,使设备满足传导敏感度的要求,又能防止设备内的电磁干扰通过电源线传到电网上,使设备满足传导发射的要求;它的作用也是全面的,除了上述所说的使设备能够满足电磁兼容标准中对传导敏感度和传导发射的要求,实际上,它对抑制设备产生较强的辐射干扰也很重要,这个作用,在电磁兼容的测试现场,我们可以非常直观地看到,在测试设备的”传导发射”这项时,如果不加电源滤波器,我们可以看到设备”传导发射”的曲线远远在标准限制值曲线之上,安装电源滤波器后,则”传导发射”的曲线的大部分落在了标准限制值曲线之下,如果对电源滤波器精心选型,对安装位置精心调整,则效果会更佳。
电磁场与电磁兼容 实验报告 学号： 姓名： 院系： 专业： 教师： 05月20日
半波对称振子天线阵最大辐射方向控制 实验工具 ?Expert MININEC Classic电磁场数值仿真软件 实验目的 根据要求的参数，利用仿真软件设计和分析自由空间或地面上的细、直线天线的电磁场数值，并完成以下要求： ?改变每幅天线馈电电流的相位控制最大增益的方向：要求的最大增益方向是：1. 00 ；2. 400；3. 800 （选择与自己学号后2位数最近的度数） ?根据运行结果指出： 1.增益方向性图； 2.最大增益； 3.最大增益方向。 实验参数 ?频率 f = 300MHz，波长λ = 1m ?四分之一波长单极子天线L=λ，四个半波长对称振子排列在一条直线上，相邻两幅天线的间隔是四分之一波长 实验过程 ?建立几何模型：点—> 线，尺寸，环境，坐标等 半波对称振子放在 YOZ 平面内，相邻振子的间距是四分之一波长。
图1 问题描述图2 –图4 几何模型 图3 图4 ?定义电特性：频率，电压，当前节点 ZENITH(DEG) 对应球坐标系中的θ， AZIMUTH (DEG) 对应球坐标系中的φ 图5 电特性—频率图6 馈电电流相位设置
图7 球坐标参数θ、ψ以及间隔设置 ?选择模式：辐射模式 ?求解项：近场 ?调试、运行 表格中出现“No detected violations ”表明设置正确 图8 选择运行平面图9 调试结果 ?显示结果 3D display 显示所设计天线的图形 天线增益方向性图中给出了最大增益值和最大增益方向、以及半功率增益带宽的计算结果。
本文就旁路电容、电源、地线设计、电压误差和由PCB布线引起的电磁干扰(EMI)等几个方面，讨论模拟和数字布线的基本相似之处及差别。 工程领域中的数字设计人员和数字电路板设计专家在不断增加，这反映了行业的发展趋势。尽管对数字设计的重视带来了电子产品的重大发展，但仍然存在，而且还会一直存在一部分与模拟或现实环境接口的电路设计。模拟和数字领域的布线策略有一些类似之处，但要获得更好的结果时，由于其布线策略不同，简单电路布线设计就不再是最优方案了。本文就旁路电容、电源、地线设计、电压误差和由PCB布线引起的电磁干扰(EMI)等几个方面，讨论模拟和数字布线的基本相似之处及差别。 模拟和数字布线策略的相似之处 旁路或去耦电容 在布线时，模拟器件和数字器件都需要这些类型的电容，都需要靠近其电源引脚连接一个电容，此电容值通常为0.1uF。系统供电电源侧需要另一类电容，通常此电容值大约为10uF。 在电路板上加旁路或去耦电容，以及这些电容在板上的位置，对于数字和模拟设计来说都属于常识。但有趣的是，其原因却有所不同。在模拟布线设计中，旁路电容通常用于旁路电源上的高频信号，如果不加旁路电容，这些高频信号可能通过电源引脚进入敏感的模拟芯片。一般来说，这些高频信号的频率超出模拟器件抑制高频信号的能力。如果在模拟电路中不使用旁路电容的话，就可能在信号路径上引入噪声，更严重的情况甚至会引起振动。 对于控制器和处理器这样的数字器件，同样需要去耦电容，但原因不同。这些电容的一个功能是用作“微型”电荷库。在数字电路中，执行门状态的切换通常需要很大的电流。由于开关时芯片上产生开关瞬态电流并流经电路板，有额外的“备用”电荷是有利的。如果执行开关动作时没有足够的电荷，会造成电源电压发生很大变化。电压变化太大，会导致数字信号电平进入不确定状态，并很可能引起数字器件中的状态机错误运行。流经电路板走线的开关电流将引起电压发生变化，电路板走线存在寄生电感，可采用如下公式计算电压的变化：V = LdI/dt 其中，V = 电压的变化;L = 电路板走线感抗;dI = 流经走线的电流变化;dt =电流变化的时间。 因此，基于多种原因，在供电电源处或有源器件的电源引脚处施加旁路(或去耦)电容是较好的做法。 电源线和地线要布在一起 此电路板上，设计出的环路面积为697cm2。采用图3所示的方法，电路板上或电路板外的辐射噪声在环路中感应电压的可能性可大为降低。 模拟和数字领域布线策略的不同之处 地平面是个难题 电路板布线的基本知识既适用于模拟电路，也适用于数字电路。一个基本的经验准则是使用不间断的地平面，这一常识降低了数字电路中的dI/dt(电流随时间的变
FLO/EMC电磁兼容仿真分析软件 为什么要重视电磁兼容性（EMC）的分析 众所周知,仅在几年前,EMC问题在整个设计流程中还只是个次要的问题。而今天,EMC设计问题扩展到传统设计流程的各个阶段。市场开拓者们要将大量资金和数周时间花费在屏蔽室,以谋求能顺利通过电磁兼容性测试。 这种现象不是偶然的,我们知道： ·EMI已经成为一个很严重的且在日益恶化的环境污染源 ·越来越多电器设备的投入使用 ·IC时钟频率的越来越高 ·辐射源辐射功率的增大 ·抗干扰性的减弱 ·无线通信的发展 诸如此类的原因导致了我们为了使同一环境中各种设备都能正常工作又互不干扰变得越来越困难,同时这种电磁环境对人类及生物也产生了越来越大的危害,解决电磁兼容性问题也变得越来越紧迫。 拿一个简单的例子,对于一台pc电脑来说,在EMC方面需要满足以下标准： 1．辐射性能方面（Emissions） a. EN 61000-3-2(Harmonics) b. EN 61000-3-3(Voltage Fluctuations and Flicker) c. EN 55022(Conducted Emissions) d. EN 55022(Radiated Emissions) 2．抗干扰性能标准EN55024（Immunity） a. EN 61000-4-2(Electrostatic Discharge) b. EN 61000-4-3(Radiated Electric Field) c. EN 61000-4-4(Fast Transients) d. EN 61000-4-5(High Energy Surges) e. EN 61000-4-6(Conducted RF) f. EN 61000-4-8(Radiated Magnetic Field) g. EN 61000-4-11(Voltage Dips and Interrupts) 而通常来说,整个测试的代价是需要4000美元和3天的时间。 在20世纪90年代前期,国内企业的产品在出口欧美等国市场时,必须出具电磁兼容合格报告才能获得市场准入,但是由于企业往往在产品设计和研发阶段没有考虑相关问题或是不了解国外的电磁兼容技术法规要求而导致不能顺利投放海外市场或花费很大的代价来满足国外相应的电磁兼容性能要求,这与国内的设计模式是分不开的,传统的设计方式遵循的是设计—样品生产—测试的模式,一旦测试不能通过测试标准,就必需按照设计流程重新开始！无疑,这样做的代价是冗长的设计周期和昂贵的设计成本。与此同时,国内缺乏相关技术标准,也缺乏相关的试验手段和条件来检测进口产品的电磁兼容性能。使得我国的电磁兼容技术远远落后于欧美等发达国家。 在90年代后期,国家和相关行业纷纷对产品的设备的电磁兼容性能制订标准规范,并制订了相关的认证实施措施;兴建了大量的电磁兼容实验室,规范国内外产品的电磁兼容性能。 在科学技术日益发展的今天,针对传统设计模式中解决电磁兼容性问题的弊端,国外企业纷纷引入电磁兼容分析软件,利用计算机在设计前期对系统电磁兼容性能进行模拟分析,即所
ANSYS 电磁兼容仿真设计软件 用途：用于电子系统电磁兼容分析，包括PCB信号完整性、电源完整性和电磁辐射协同仿真，数模混合电路的噪声分析和抑制，以及 机箱系统屏蔽效能和电磁泄漏仿真，确保系统的电磁干扰和电磁兼容性能满足要求。 一、购置理由 1 现代电子系统设计面临越来越恶劣的电磁工作环境，一方面电子系统包括了电源模块、信号处理、计算机控制、传感与机电控制、光电系统及天线与微波电路等部分，系统内部相互不发生干扰，正常工作，本身就非常困难；另一方面，在隐身、电子对抗、静放电，雷击和 电磁脉冲干扰等恶劣电磁环境下，设备还需要有足够的抗干扰能力，为电路正常工作留有足够的设计裕量。为了确保xx 系统的工作可靠性，设备必须通过相关的电磁兼容标准，如国军标 GJB151A，GJB152A。 长期以来，设备的电磁兼容设计和仿真一直缺乏必要的仿真设计 手段，只能依赖于设备后期试验测试，不仅测量成本高昂，而且，如 果EMI 测量超标，后续的查找问题和修正问题基本上依赖于经验和猜测。而解决电磁兼容问题，也只能靠经验进行猜想和诊断，采取的 措施也只能通过不断的试验进行验证，这已经成为制约我们产品进度的重要原因。 2 目前我所数字电路设计的经验和手段已经有很大改善，我们在复杂PCB布线、高速仿真方面取得了很多的成果和经验，并且已经
开始高速通道设计的预研。在相关PCB 布线工具的帮助下，将复杂 的多电源系统PCB布通，确保集成电路之间的正确连接已经基本上 没有问题。但是随着应用深入，也存在一些困难，特别在模拟数字转换、高速计算与传输PCB和系统的设计中，我们不仅要保证电路板 的正常工作，还要提高关键性的技术指标，例如数模转换电路的有效 位数、信号传输系统的速率和误码率等，此外，还要满足整个卫星电子系统的电磁兼容/电磁干扰要求，为此，我们迫切需要建立的仿真功能包括： ● 高速通道中，连接器，电缆等三维全波精确和建模仿真，这 些结构的寄生效应对于信号的传输性能有至关重要的影响； ● 有效的PCB电源完整性分析工具，对PCB 上的电源、地等 直流网络的信号质量进行仿真 ●为提高仿真精度，需要SPICE 模型，IBIS模型和S 参数模 型的混合仿真 ●需要同时进行时域和频域仿真和设计，观察时域的眼图、 误码率，调整预加重和均衡电路的频域参数，使得信号通道 的物理特性与集成电路和收/发预加重、均衡等相配合，达到 系统性能的最优 ● 有效的PCB的辐射控制与仿真手段，确保系统EMI性能 达标。 现在EDA 市场上已经有一些SI/PI 和EMI/EMC 仿真设计工具，但存在多方面的局限性。我们的PCB 布线工具虽然能解决一定的问
ANSYSt磁兼容仿真设计软件 用途：用于电子系统电磁兼容分析，包括PCB言号完整性、电源完整性和电磁辐射协同仿真，数模混合电路的噪声分析和抑制，以及机箱系统屏蔽效能和电磁泄漏仿真，确保系统的电磁干扰和电磁兼容性能满足要求。 一、购置理由 1 现代电子系统设计面临越来越恶劣的电磁工作环境，一方面电 子系统包括了电源模块、信号处理、计算机控制、传感与机电控制、光电系统及天线与微波电路等部分，系统内部相互不发生干扰，正常工作，本身就非常困难；另一方面，在隐身、电子对抗、静放电，雷击和电磁脉冲干扰等恶劣电磁环境下，设备还需要有足够的抗干扰能力，为电路正常工作留有足够的设计裕量。为了确保xx 系统的工作可靠性，设备必须通过相关的电磁兼容标准，如国军标GJB151A，GJB152A。 长期以来，设备的电磁兼容设计和仿真一直缺乏必要的仿真设计手段，只能依赖于设备后期试验测试，不仅测量成本高昂，而且，如果EMI测量超标，后续的查找问题和修正问题基本上依赖于经验和猜测。而解决电磁兼容问题，也只能靠经验进行猜想和诊断，采取的措施也只能通过不断的试验进行验证，这已经成为制约我们产品进度的重要原因。。 2 目前我所数字电路设计的经验和手段已经有很大改善，我们在复杂PCB布线、高速仿真方面取得了很多的成果和经验，并且已经开始高速通道设计的预研。在相关PCB布线工具的帮助下，将复杂的多电源系统PCB布通，确保集成电路之间的正确连接已经基本上没有问题。但是随着应用深
入，也存在一些困难，特别在模拟数字转换、高速计算与传输PCB和系统的设计中，我们不仅要保证电路板的正常工作，还要提高关键性的技术指标，例如数模转换电路的有效位数、信号传输系统的速率和误码率等，此外，还要满足整个卫星电子系统的电磁兼容/电磁干扰要求，为此，我们迫切需要建立的仿真功能包括：高速通道中，连接器，电缆等三维全波精确和建模仿真，这些结构的寄生效应对于信号的传输性能有至关重要的影响； 有效的PCB电源完整性分析工具，对PCB上的电源、地等直流网络的信号质量进行仿真 为提高仿真精度，需要SPICE模型，IBIS模型和S参数模型的混合仿真 需要同时进行时域和频域仿真和设计，观察时域的眼图、误码率，调整预加重和均衡电路的频域参数，使得信号通道的物理特性 与集成电路和收/发预加重、均衡等相配合，达到系统性能的最优有效的PCB的辐射控制与仿真手段，确保系统EMI性能达标。 现在EDA市场上已经有一些SI/PI和EMI/EMC仿真设计工具，但存在多方面的局限性。我们的PCB布线工具虽然能解决一定的问题， 但是，由于工具本身主要是以布线功能为主，结合规则约束进行设计的，在解决我们上述问题时存在着明显的局限，主要有： 主要以等效电路法建模与仿真，仿真的结构有限制，功能不完备，如不能仿真非理想的电源/地，不能充分考虑信号线的跨越 分割和转换参考平面等，对于EMI/EMC只能做规则约束，无法进一 步仿真。
大系统强电磁脉冲综合仿真解决方案 一、必要性 电磁兼容（EMC）已经成为一个日益严重的环境污染源，这是因为： ●越来越多电器设备的投入使用 ●IC时钟频率的越来越高 ●辐射源辐射功率的增大 ●设备抗干扰性的减弱 ●无线通信的迅速发展 诸如此类的原因使得同一环境中各种设备既能正常工作又互不干扰变得越来越困难，同时这种电磁环境对人类的健康产生了越来越大的危害，系统（汽车、飞机、舰船、导弹、卫星等）中的机箱电磁泄露，设备之间的相互干扰导致彼此的器件的误动作，解决电磁兼容性问题已经刻不容缓。解决电磁兼容性问题不能只靠运气和测试，测试的时间成本和费用成本都非常高，利用电磁分析工具可以高效地解决电磁兼容问题，提高产品竞争力。 EMC问题成为电子设备设计流程中一个非常重要的环节，并且贯穿设计流程的各个阶段。人们往往要将大量资金和时间花费在样机生产和EMC测试的循环流程中。而通常来说，整个测试需要花费很长的时间并要支付高额的测试费用，不利于产品的快速研发。 在90年代后期，国家已经明确制订了电子设备的电磁兼容性标准和规范以及严格的认证措施，规范国内外产品的电磁兼容性能。而传统的设计流程依然遵循经验设计——样机生产——测试的模式，也就是常说的Try and Cut方法，一旦测试不能通过，就必需按照设计流程重新开始！无疑，这样做的代价是冗长的设计周期和高昂的成本。 在科学技术日益发展的今天，针对传统设计模式解决电磁兼容性问题的弊端，利用计算机仿真技术在设计前期对系统电磁兼容性能进行模拟分析，即所谓的design-level analysis，找出影响电磁兼容性能的关键因素，有针对性的加以改进，将很多的设计风险扼杀在萌芽状态，从而能大大缩短设计周期和节省设计成本。
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/3218321153.html, 无线电通信中的电磁兼容分析 作者：邓斌 来源：《科技与创新》2015年第17期 摘要：为了保障无线电通信的安全与稳定，需采取电磁兼容分析的方法，明确无线电通 信中潜在的干扰，保障无线电通信的正常进行。无线电通信中的电磁干扰很容易对无线电接收造成干扰，所以要采取电磁兼容分析的方法维护无线电通信的平稳性。 关键词：无线电通信；电磁兼容分析；滤波技术；接地技术 中图分类号：TN03 文献标识码：A DOI：10.15913/https://www.doczj.com/doc/3218321153.html,ki.kjycx.2015.17.116 无线电通信中的干扰因素比较多，导致无线电通信存在着运行负担。干扰在无线电通信中具有很大的破坏性，影响了无线电通信设备的正常运行。结合无线电通信的实际情况，引入电磁兼容的概念，消除无线电通信中潜在的干扰风险，优化无线电通信的环境，最主要的是为无线电通信提供可靠的保障，完善无线电通信的运行系统。 1 无线电通信中的电磁兼容分析 电磁兼容分析是无线电通信运营与管理中的一项工作，对无线电通信进行配置规划时，需要采取电磁兼容分析进行计算，为配置规划提供相关的依据。它可反馈无线电通信的实际情况，例如，电磁兼容分析可明确无线电通信接收机的配置，设计相关的指标，促使接收机能够为无线电通信提供稳定的配置支持。电磁兼容分析能够在无线电通信配置中设计可用的数据库，专门用于存储通信配置与设计的相关信息，这就要求无线电通信人员按照干扰防治的要求，规范执行通信策略。电磁兼容分析是无线电通信中不可缺少的部分，它为工作人员提供了规范配置的依据，有利于消除无线电通信中的干扰，提高无线电通信的可靠性，进而完善无线电通信的系统和环境，提高无线电通信的质量。 2 无线电通信中的电磁兼容控制技术 无线电通信中的电磁兼容控制技术是电磁兼容分析的核心，有利于准确地分析出无线电通信中的干扰问题。电磁兼容控制技术主要可以分为以下五类：①滤波技术。电磁兼容中的滤波技术不仅能够切断无线电通信的路径，预防信号扰动，还可以抑制无线电通信中的传导，辅助分析无线电信号的传播状态。②接地技术。电磁兼容分析对无线电通信接地有一定的影响，所以必须按照电磁兼容的要求分析接地技术中是否存在干扰问题。③屏蔽技术。在电磁兼容控制中，屏蔽技术经常与接地技术相互配合，先根据无线电中电磁兼容分析的结果设计无线电通信的屏蔽层，然后按照屏蔽材料的特性挑选具有屏蔽作用的材料，保护无线电通信。④隔离技术。此类技术用于控制无线电通信中潜在的地环路干扰，也是一项比较关键的技术。⑤平衡传输技术。在无线电通信中，该技术主要是促使通信的信号保持平衡传输的状态，同时采用隔离
ANSYS 2011中国用户大会优秀论文 基于Ansoft电磁兼容软件的电路SI、PI及EMI仿真 关铭张杨钧 北京控制与电子技术研究所 100038 [ 摘要 ] 为了有效地利用仿真软件对高速电路设计中的信号完整性（SI）、电源完整性（PI）及电磁完整性（EMI）进行协同设计和分析。本文对已设计完成的电路板，利用Ansoft电磁兼容软件 完成仿真分析，分析仿真结果对器件选型及电路优化有着重要意义。 [ 关键词]信号完整性、电源完整性、电磁完整性 SI、PI and EMI Simulation Based on Ansoft EMC Software Guan Ming, Zhang Yangjun Beijing Control and Electronic Technology Institute 100038 [ Abstract ] In order to effectively use the simulation software of the circuit design of high speed signal integrity (SI), power supply integrity (PI) and electromagnetic integrity (EMI) for collaborative design and analysis of a problem. In this paper, with the use of Ansoft Emc software, a PCB which has already been designed is simulated. The result of the analysis has important significance on the selection of the instruments and circuit optimization. [ Keyword ] SI, PI, EMI 1前言 随着半导体工艺向高速度、高密度发展，时钟频率日益提高，电路设计中信号完整性（SI）、电源完整性（PI）及电磁完整性（EMI）问题显得更为严重。 SI保证数字电路的正常工作和芯片或系统间的正常通信；PI保证电子系统拥有可靠的系统供电和噪声控制；EMI保证PCB板级电路系统不干扰其他系统或者被其他系统干扰。SI、PI和EMI在设计过程中，必须同时保证，缺一不可。 随着电磁仿真软件的发展，其已具有提取寄生和耦合参数，进行时域和频域的电路和系统仿真的能力。利用电磁和电路仿真软件，对印制电路板（PCB）进行SI、PI和EMI仿真分析，可以有效控制设计成本和设计周期。本文对已设
PCB的EMC设计 印制电路板中的电磁干扰问题包括公共阻抗耦合、串扰、高频载流导线产生的辐射，以及印制线条对高频辐射的感应等。其中的高频辐射的问题最为严重，这是因为电源线和接地线、信号线的阻抗随着频率的增高而增高，较易通过公共阻抗耦合产生干扰；同时，频率增高使得线路间寄生电容的容抗减小，因而串扰更易发生；此外，随着频率的增高，还使走线尺寸达到可以和时钟及其谐波的波长相比拟的程度。因此，高频辐射情况更加明显。高频数字线路设计的另一个问题是由于传输线路阻抗不匹配而导致的信号反射与畸变。 1.PCB中的公共阻抗耦合问题 当模拟电路和数字电路在同一块印制电路板上混装时，若电源与地线共用，则可能产生严重的公共阻抗耦合问题。在地线回路中产生的干扰电压，严重时可能高于接在公共回路中的模拟和数字电路的噪音容限，造成设备工作的不稳定。 较好的印制电路板布线方案是，让模拟和数字电路分别拥有自己的电源和地线通路，这样干扰电压就不会出现在放大器的输入端上。另外，在可能的情况下，应尽量加宽这两部分电路的电源与地线，以便减小电源与地线回路的阻抗，减小任何可能在电源与地线回路中的干扰电压。 一单独工作的PCB的模拟地和数字地可在系统接地点附近单点汇接，如电源电压一致，模拟和数字电路的电源在电源入口单点汇接，如电源电压不一致，在两电源较近处并一1~2nf的电容，给两电源间的信号返回电流提供通路。 如此PCB是插在母板上的，则母板的模拟和数字电路的电源和地也要分开，模拟地和数字地在母板的接地处接地，电源处理与上面一样。 2.PCB的布局 设计建议归结如下： ·当高速、中速和低速数字电路混用时，在印制板上要给它们分配不同的布局区域。 ·对低电平模拟电路和数字逻辑电路要尽可能地分离。 图1是印制板的最佳布局。因为这种布局可以使高频电流在印制板上的走线路径变短，有助于降低线路板内部的串扰、公共阻抗耦合和辐射发射。 图2 则表示了在线路板上有模拟电路的情况。模拟与数字电路要分开；至于线路板上的逻辑电路仍采用图1的类似布局，即让高速逻辑电路尽可能在线路板的边缘。 图1：数字电路印制板的布局图2：数字与模拟电路混合使用时的布局 3.PCB的布线设计 3.1多层印制板设计基础
PCB 的EMC 设计 印制电路板中的电磁干扰问题包括公共阻抗耦合、串扰、高频载流导线产生的辐 射，以及印制线条对高频辐射的感应等。其中的高频辐射的问题最为严重，这是因为电源线 和接地线、信号线的阻抗随着频率的增高而增高，较易通过公共阻抗耦合产生干扰；同时， 频率增高使得线路间寄生电容的容抗减小，因而串扰更易发生；此外，随着频率的增高，还 使走线尺寸达到可以和时钟及其谐波的波长相比拟的程度。因此，高频辐射情况更加明显。 高频数字线路设计的另一个问题是由于传输线路阻抗不匹配而导致的信号反射与畸变。 1. PCB 中的公共阻抗耦合问题 当模拟电路和数字电路在同一块印制电路板上混装时，若电源与地线共用，则可 能产生严重的公共阻抗耦合问题。在地线回路中产生的干扰电压，严重时可能高于接在公共 回路中的模拟和数字电路的噪音容限，造成设备工作的不稳定。 较好的印制电路板布线方案是，让模拟和数字电路分别拥有自己的电源和地线通 路，这样干扰电压就不会出现在放大器的输入端上。另外，在可能的情况下，应尽量加宽这 两部分电路的电源与地线，以便减小电源与地线回路的阻抗，减小任何可能在电源与地线回 路中的干扰电压。 一单独工作的PCB 的模拟地和数字地可在系统接地点附近单点汇接，如电源电压 一致，模拟和数字电路的电源在电源入口单点汇接，如电源电压不一致，在两电源较近处并 一1~2nf 的电容，给两电源间的信号返回电流提供通路。 如此PCB 是插在母板上的，则母板的模拟和数字电路的电源和地也要分开，模拟 地和数字地在母板的接地处接地，电源处理与上面一样。 2. PCB 的布局 设计建议归结如下： ·当高速、中速和低速数字电路混用时，在印制板上要给它们分配不同的布局区 域。 ·对低电平模拟电路和数字逻辑电路要尽可能地分离。 图1是印制板的最佳布局。因为这种布局可以使高频电流在印制板上的走线路径 变短，有助于降低线路板内部的串扰、公共阻抗耦合和辐射发射。 图2 则表示了在线路板上有模拟电路的情况。模拟与数字电路要分开；至于线路 板上的逻辑电路仍采用图1的类似布局，即让高速逻辑电路尽可能在线路板的边缘。 图1：数字电路印制板的布局 图2：数字与模拟电路混合使用时的布局 3. PCB 的布线设计 3.1 多层印制板设计基础
电磁兼容实例分析及抑制策略 电磁兼容实例分析及抑制策略 O引言电磁兼容是研究电磁干扰的一门学科。所谓的电磁兼容是指某些设备或某些系统在包围它的电磁环境中不受其影响，从而确保它们工作的稳定性【1】。同时，也不会受在同一电磁环境中的其它设备对其的影响，它们和谐共处，互不干扰，各自完成自己正常功能。因此，电磁兼容技术受到了格外的重视。1实现电磁兼容的前提条件如果一个系统或设备符合下面三个条件，该系统或设备称之为电磁兼容：(1)对其他系统或设备不产生干扰；(2)对其他系统或设备发射不敏感；(3)对系统或设备本身不产生干扰[21。要想实现以上三个基本条件，首先要弄清楚电磁干扰发生的必备条件，任何一个电磁干扰的发生首先应该具备以下条件：有干扰源(一般分为自然干扰和人为干扰两种)、有传播干扰能量的途径和通道(一般传播方式有两种，一种是传导耦合方式；另一种为辐射耦合方式)、同时还必须有被干扰对象(即敏感设备)的响应。这三个电磁干扰条件也可称之为电磁干扰三要素圈，缺一不可。在解决电磁干扰问题时，最重要的是判断干扰的来源。根据信号的频率确定干扰源是最简单的方法，因为在信号的所有特征中，频率特征值最稳定，并且电路设计人员往往对电路中各个部位的信号频率都十分清楚。因此，只要知道了干扰信号的频率，就能够推测出干扰源位
置。2电磁干扰耦合路径电磁干扰一般可分为传导耦合方式和辐射耦合方式两大类[4】。而任何电磁干扰的发生都必然存在干扰能量的传输和传输路径，通常电磁干扰传输有两种方式：一种是传导传输方式；另一种是辐射传输方式。所谓的传导传输方式是指电磁干扰通过电源线路、接地线或信号线的传播来达到干扰对方设备或仪器。如：雷电冲击源通过电源线传人到达对象的干扰；设备或系统内部某些元件发热，直接影响元件本身或其它元件的稳定性而造成的干扰；信号通过地线、电源和传输导线的阻抗互相耦合或导线之间的互感成的干扰。而辐射传输方式是指通过电磁源空间传播到达敏感设备的干扰。如输电线路电晕产生的无线电干扰；电磁波对电子线路或系统产生的干扰；外部高电压、电源通过绝缘漏电而干扰电子线路、设备或系统等等。因此，对干扰耦合路径的深入研究，是制定抗干扰的有力措施，同时，对消除或抑制干扰有着重要的意义。3典型电磁兼容实例分析及处理方法 (1)当仪器需要在某个频率上输出时(如输出频率为50Hz)，仪器内部的信号产生部分，利用精密振荡器式数字合成法，产生了一个极其稳定准确的50Hz交流信号，这个信号根据要求经过信 号通道进行处理，最后通过功率放大器放大输出。此时，给稳压电源供电的电源，即我们日常使用的电源频率同样也是50Hz，但有士0．5Hz的允许偏差范围，且稳定性不好，经常出现漂移，当它转