板級(jí)電磁輻射偶極子陣列等效建模研究.pdf

1、近年來，高速集成電路(high-speed IC)迅速發(fā)展，電路復(fù)雜程度以及時(shí)鐘頻率不斷升高帶來了日趨嚴(yán)重的電磁兼容（Electromagnetic Compatibility, EMC）問題。電磁兼容問題成為了高速電路設(shè)計(jì)以及電子產(chǎn)品研發(fā)面臨的不可忽視的主要問題之一?？梢灶A(yù)測(cè)，在未來十年，這個(gè)問題會(huì)因?yàn)楦叩念l率和集成度而變得更加棘手。其中，印刷電路板(PCB)級(jí)電磁干擾(Electromagnetic Interference，EM

2、I)預(yù)測(cè)問題是EMC領(lǐng)域內(nèi)一個(gè)非常具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的工程問題。傳統(tǒng)的全波分析方法常被用于定量分析PCB的EMI輻射，但由于PCB電路結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，該方法過大的計(jì)算量使計(jì)算機(jī)難以承受。此外，使用全波分析方法必須具備PCB所有具體的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)，否則便會(huì)一籌莫展。鑒于此，一些學(xué)者提出了使用基于近場(chǎng)掃描的偶極子陣列模型來進(jìn)行PCB的EMI預(yù)測(cè)，它的基本思想是使用近場(chǎng)掃描的方法測(cè)量PCB的近場(chǎng)輻射場(chǎng)，然后通過理論計(jì)算構(gòu)建偶極子陣列等效輻射源模型，之

3、后使用等效模型結(jié)合基于有限元法的三維電磁仿真軟件來預(yù)測(cè)輻射源的電磁輻射。由于近場(chǎng)掃描精度高，測(cè)量方便，實(shí)驗(yàn)條件相對(duì)簡(jiǎn)單，再加上該方法無需考慮具體的PCB結(jié)構(gòu)，測(cè)量周期短，所以特別適合當(dāng)下周期越來越短的電子產(chǎn)品研發(fā)。本論文主要從以下幾個(gè)方面對(duì)該等效輻射源方法進(jìn)行了研究:
　　1.本文使用偶極子陣列作為等效輻射源對(duì)自由空間內(nèi)PCB的輻射場(chǎng)干擾進(jìn)行預(yù)測(cè)。創(chuàng)新性地提出了偶極子陣列優(yōu)化方法，在保證輻射源重構(gòu)精確度的前提下顯著減少仿真計(jì)算時(shí)間

4、，使得該等效輻射源模型不僅能夠有效，而且能有效率地預(yù)測(cè)自由空間內(nèi)PCB的輻射場(chǎng)干擾，從而大大增強(qiáng)了該方法的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
　　2.使用等效偶極子陣列模型對(duì)PCB在屏蔽盒作用下的電磁輻射情況進(jìn)行預(yù)測(cè)，選取切向磁偶極子分量和法向電偶極子分量作為等效輻射源，使得構(gòu)建出的等效偶極子陣列能刻畫出PCB上電壓和電流的分布情況，精確性得到提升。
　　3.使用等效偶極子陣列模型預(yù)測(cè)三維結(jié)構(gòu)PCB的電磁輻射，創(chuàng)新性地提出了基于近場(chǎng)幅度和相位掃