隨著產(chǎn)品復(fù)雜性和密度的提高以及設(shè)計(jì)周期的不斷縮短，電磁兼容性可以在設(shè)計(jì)周期的后期得到解決（EMC）問題變得越來越不切實(shí)際。在較高的頻率下，你通常用它來計(jì)算EMC經(jīng)驗(yàn)法則不再適用，你可能很容易誤用這些經(jīng)驗(yàn)法則。結(jié)果，70%~90%的新設(shè)計(jì)沒有通過第一次EMC測(cè)試使得后期重新設(shè)計(jì)的成本非常高。如果制造商延遲交貨日期，損失的銷售成本將更大。為了以更低的成本確定和解決問題，設(shè)計(jì)師應(yīng)考慮在設(shè)計(jì)過程中盡早采用基于概念分析的協(xié)作風(fēng)格EMC仿真。

較高的時(shí)鐘速度將增加滿足電磁兼容性需求的難度。在千兆赫茲領(lǐng)域，增加外殼共振次數(shù)會(huì)增強(qiáng)電磁輻射，使孔徑和間隙成為問題；特殊集成電路（ASIC）散熱器也會(huì)增加電磁輻射。此外，管理機(jī)構(gòu)正在制定規(guī)則，以確保在越來越高的頻率下的合規(guī)性。此外，當(dāng)工程師計(jì)劃在系統(tǒng)中設(shè)計(jì)輻射器時(shí)，對(duì)于集成的無線功能(例如Wi-Fi，藍(lán)牙，WiMax，UWB）這一趨勢(shì)提出了進(jìn)一步的挑戰(zhàn)。

傳統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計(jì)方法

在正常情況下，電氣硬件設(shè)計(jì)師和機(jī)械設(shè)計(jì)師在考慮電磁兼容性問題時(shí)獨(dú)立行事，彼此之間沒有交流或很少交流。他們經(jīng)常在設(shè)計(jì)過程中使用經(jīng)驗(yàn)規(guī)則，希望這些規(guī)則足以滿足他們?cè)O(shè)計(jì)的設(shè)備要求。當(dāng)設(shè)計(jì)達(dá)到高頻，導(dǎo)致測(cè)試失敗時(shí)，許多電磁兼容設(shè)計(jì)規(guī)則已經(jīng)過時(shí)。

設(shè)計(jì)階段結(jié)束后，設(shè)計(jì)師制作原型并測(cè)試電磁兼容性。當(dāng)設(shè)計(jì)中考慮電磁兼容性太晚時(shí)，這個(gè)過程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)各種情況EMC問題。昂貴的設(shè)計(jì)修復(fù)通常是唯一可行的選擇。當(dāng)設(shè)計(jì)從系統(tǒng)概念設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)移到特定設(shè)計(jì)到驗(yàn)證階段時(shí)，設(shè)計(jì)修改通常會(huì)增加一個(gè)以上的數(shù)量級(jí)。因此，在概念設(shè)計(jì)階段修改設(shè)計(jì)只需100美元，在測(cè)試階段可能需要數(shù)十萬美元，更不用說對(duì)市場(chǎng)時(shí)間的負(fù)面影響了。

電磁兼容模擬的挑戰(zhàn)

為了在實(shí)驗(yàn)室通過電磁兼容性測(cè)試，并確保在預(yù)算內(nèi)按時(shí)交付，非常有必要將電磁兼容性設(shè)計(jì)作為產(chǎn)品生產(chǎn)周期中不可分割的一部分。設(shè)計(jì)師可以使用麥克斯韋（Maxwell）方程的3D解決方案可以實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。麥克斯韋方程是一種簡(jiǎn)單的電磁相互作用的數(shù)學(xué)表達(dá)。然而，電磁兼容模擬在計(jì)算電磁學(xué)的其他領(lǐng)域并不是一個(gè)常見的問題。

典型的EMC問題與外殼有關(guān)，而外殼與外殼有關(guān)EMC影響要比對(duì)EMC對(duì)于性能非常重要的插槽，孔和電纜應(yīng)該很大。精確的建模要求模型包含大大小小的細(xì)節(jié)。這一要求導(dǎo)致了一個(gè)很大的垂直和水平比（最大特征尺寸和最小特征尺寸的比率），這需要使用精細(xì)的網(wǎng)格來分析最精細(xì)的細(xì)節(jié)。壓縮模型技術(shù)允許您在模擬中包含大大小小的結(jié)構(gòu)，而無需太多的模擬時(shí)間。

另一個(gè)問題是，您必須在非常寬的頻率范圍內(nèi)完成EMC特點(diǎn)。在每個(gè)采樣頻率下計(jì)算電磁場(chǎng)所需的時(shí)間可能令人望而卻步。如傳輸方法（TLM）時(shí)域方法可以使用寬帶激勵(lì)來計(jì)算時(shí)域內(nèi)的電磁場(chǎng)，從而在模擬過程中獲得整個(gè)頻段的數(shù)據(jù)。該空間被劃分為在正交傳輸線交叉處建模的單元。電壓脈沖在每個(gè)單元中發(fā)射和散射。您可以根據(jù)傳輸線上的電壓和電流計(jì)算電場(chǎng)和磁場(chǎng)。

EMC模擬可以得到準(zhǔn)確的結(jié)果。圖1比較了安裝在一個(gè)底板上的三個(gè)模塊的輻射功率計(jì)算值(塊)的輻射功率計(jì)算值(紅色)和輻射功率測(cè)量結(jié)果(藍(lán)色)(參考文獻(xiàn)1)。輻射功率計(jì)算值為1nw為基準(zhǔn)，單位為dB。您可以將多個(gè)模塊配置的諧振峰值位置的小差異歸因于在測(cè)量過程中難以準(zhǔn)確對(duì)齊多個(gè)模塊。值得注意的是，由于三種配置的輸入功率相同，輻射功率的諧振峰值和振幅的差異僅由不同的系統(tǒng)布局引起。

潛在應(yīng)用領(lǐng)域

EMC模擬可用于檢測(cè)元件和子系統(tǒng)，如散熱器接地的輻射分布對(duì)頻率特性的影響，或評(píng)估接地技術(shù)、散熱器形狀和其他因素的影響。此外，您還可以比較不同通風(fēng)口尺寸和形狀以及金屬厚度的屏蔽效果。在這一領(lǐng)域的最新應(yīng)用中，有一項(xiàng)研究工作是通過放置兩個(gè)背靠背間隔很小的板來評(píng)估屏蔽效果。

EMC為了計(jì)算寬帶屏蔽效果，寬帶電磁輻射優(yōu)化，從而計(jì)算寬帶屏蔽效果，寬帶電磁輻射，33-D遠(yuǎn)場(chǎng)輻射圖，用于模擬圓柱形近場(chǎng)電磁輻射的轉(zhuǎn)盤測(cè)量和可視化，有助于確定電磁與熱點(diǎn)位置的電流和電磁場(chǎng)分布。典型的系統(tǒng)級(jí)EMC應(yīng)用包括:保證最大屏蔽效果的外殼設(shè)計(jì)、外殼內(nèi)部元件的分布位置EMC系統(tǒng)內(nèi)外電纜耦合的效果評(píng)價(jià)、計(jì)算及電纜輻射效果的檢測(cè)。EMC模擬還有助于在外殼和子系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)有害電磁波的機(jī)理，如空腔共振、穿孔、插槽、接頭和其他座椅開口處的電磁輻射，通過電纜傳導(dǎo)輻射，與散熱器和其他元件的耦合，以及光學(xué)元件和顯示器，LED固有寄生波導(dǎo)以及其他安裝在底座上的元件。

接頭類型對(duì)EMC的影響

您可以使用一個(gè)簡(jiǎn)單而快速的外殼模型來設(shè)計(jì)接頭配置。圖2評(píng)估了對(duì)接接頭產(chǎn)生的輻射和重疊外殼接頭產(chǎn)生的輻射。通過相對(duì)的屏蔽水平，工程師可以根據(jù)外殼進(jìn)行評(píng)估EMC決定預(yù)算和實(shí)現(xiàn)特定設(shè)計(jì)配置的成本。在模擬過程中添加內(nèi)部元件對(duì)模擬時(shí)間時(shí)間產(chǎn)生很小的影響，因此設(shè)計(jì)者可以很容易地評(píng)估接頭屏蔽效果，從而導(dǎo)致插槽諧振耦合、諧振腔模式和與內(nèi)部結(jié)構(gòu)的交互。插槽泄漏的設(shè)計(jì)規(guī)則不適用于上述因素，這將導(dǎo)致高成本的過度設(shè)計(jì)和欠款設(shè)計(jì)。