EMC分析方法與計算模型

內(nèi)容概要

電磁兼容是一門既年長又年輕的學科，說它年長是因為當100多年前第一次使用無線電通信時就提出了射頻干擾問題。然而只是到了最近的20～25年間，由于數(shù)值計算技術(shù)的發(fā)展，科學家和工程師們才不僅能為電磁干擾現(xiàn)象進行物理建模，而且還可以應用物理模型針對這些電磁干擾物理現(xiàn)象給出更形象化的、更好的推斷，以及給出更有效地減小于擾影響的措施。    模型的發(fā)展和利用已經(jīng)成為人類能動性的、極其核心的內(nèi)容，下面引用Peter Johns（TLM模型的提出者）最近的演講來說明時下建模分析的發(fā)展。    “縱觀歷史，人類一直在為觀察到的物理現(xiàn)象進行建模，從巖洞壁畫到超現(xiàn)實主義藝術(shù)，從原子模型到宇宙模型，都是在試圖努力于進行具體的分析或者是與人們進行思想交流上。作為工程師，針對具體的工程設(shè)計理念建立或選用數(shù)學模型，必須能夠特別精通。一個理想分析模型的特性看起來是明確的，例如加強需要的、相關(guān)內(nèi)容的分析，剔除不相關(guān)的內(nèi)容。然而，由于計算器或者計算機的普及使專業(yè)工程師唾手可得的計算能力大大加強。因此，建立分析模型的方法也變化了，這意味著我們過去已經(jīng)選用的分析模型對現(xiàn)在或者將來可能并不是最好的。”    盡管數(shù)值模型對我們理解電氣現(xiàn)象很有用，但數(shù)值模型具有內(nèi)在的限制性不能預測所有我們希望的，如Johns指出的，有時為了建立模型需要引進數(shù)學基本理論而進行的基本假設(shè)就是對實際情況的近似，因此，基于這些近似假設(shè)的模型就限定了有效使用范圍。另一種建模面臨的情況（也就是“實際的”隋況）會很復雜，以至于精確的建模變得很困難，如果并非不可能，也很難執(zhí)行。這時，人們經(jīng)常設(shè)計測量或者實驗來分析理解物理現(xiàn)象。

書籍目錄

第一部分  開篇語　第1章  電磁兼容分析與建模概述  　1.1　建模的概念　  1.2　模型的可應用性  　  1.2.1　實驗模型的可用性舉例　    1.2.2　用非實驗方法驗證模型的可用性　  1.3　電磁學分析建模  　1.4　EMC建模：歷史回顧　  1.5　EMC建模的考慮  　  1.5.1　EMC問題分類　    1.5.2　EMC模型中的信號類型　    1.5.3　建模限制　  1.6　什么問題該建模，建模對什么問題有用　  參考文獻  　習題　第2章　EMC建模中的系統(tǒng)分解  　2.1　將建模分析方法應用于EMC　    2.1.1　系統(tǒng)設(shè)計階段　    2.1.2　系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計階段　    2.1.3　EMC驗證階段　    2.1.4　模型分析應用總結(jié)　  2.2　系統(tǒng)拓撲描述  　  2.2.1　電磁拓撲　    2.2.2　系統(tǒng)間電磁影響　    2.2.3　基于電磁拓撲的EMC邏輯設(shè)計的一般原理　  2.3　建模精確度  　  2.3.1　分析中的固有誤差　    2.3.2　分析中的精度均衡  　參考文獻　  習題第二部分　低頻電路模型　第3章　集總參數(shù)電路模型  　3.1　概述　  3.2　電路中的傳導干擾  　  3.2.1　戴維南定理和諾頓定理　    3.2.2　無源二端網(wǎng)絡(luò)　    3.2.3　有源電路的二端口模型　    3.2.4　多端口網(wǎng)絡(luò)　    3.2.5  電力系統(tǒng)中的傳導干擾舉例　  3.3　電磁場在電路中引起的干擾　    3.3.1　磁場耦合　    3.3.2　電場耦合　    3.3.3　低頻電磁場耦合  　  3.3.4　減小低頻干擾耦合的一般方法　    3.3.5　減小電容耦合的具體方法  　  3.3.6　減小電感耦合的具體方法　  3.4　公共接地回路引起的干擾  　3.5　電路模型的高頻推廣　  參考文獻  　習題第三部分  高頻寬帶耦合模型　第4章　線天線的輻射模型  　4.1　概述　  4.2　時諧輻射電磁場  　  4.2.1　總論　    4.2.2　單元輻射　    4.2.3　分布源輻射  　  4.2.4　環(huán)境中存在其他物體時的偶極子輻射　    4.2.5　磁場分量的估算　　4.3　頻域電磁場的接收與散射    　4.3.1　一般出發(fā)點　    4.3.2　細導線近似解　　4.4　電場時域積分方程    　4.4.1　概述……第四部分　傳輸線模型　第五部分　屏蔽建模附錄

章節(jié)摘錄

　　在確定S1之后，需要在S1上尋找電磁能量異常的區(qū)域：如透人、孔縫、天線、電纜等，再由這些能量導管深入到內(nèi)層并確定內(nèi)層電磁能量關(guān)系（區(qū)域關(guān)系及聯(lián)接關(guān)系），如此，像剝離玉米的皮一樣進行層層分析，直到系統(tǒng)中要分析的部位?！　≈?，再對每一個點和面的能量轉(zhuǎn)移過程進行分析，要對每一個區(qū)域的能量分布關(guān)系進行理論或數(shù)值建模?！　≡趯嶋H情形中，屏蔽表面或電磁屏障總不可能完美無缺，系統(tǒng)需要供電、送出數(shù)據(jù)、通風、機械開口和裝配，不完美的屏蔽特性就形成許多EM能量透入點，如同在氣球或車輪內(nèi)胎上刺孔，會產(chǎn)生漏氣點一樣。一般都是經(jīng)導線、孔縫和屏蔽透人。通常總是做些簡化的模型，針對典型的簡單模型進行樣板分析（模型分析），然后，再應用這些樣板分析和結(jié)果去分析屏蔽內(nèi)部的情況?！　∵@種屏蔽拓撲的概念和方法可以應用到許許多多系統(tǒng)中去。對不同系統(tǒng)有一個很重要的問題是系統(tǒng)的尺寸，一般地說，EMC響應的頻譜反比于系統(tǒng)的尺寸。因此，如果系統(tǒng)尺寸減小100倍，則EMC頻率響應范圍會增大100倍。這是應用于不同系統(tǒng)時要注意的。實際上，采用電磁拓撲方法分析一個系統(tǒng)的主要思想就是要把一個大的復雜的系統(tǒng)分割為數(shù)個子單元，而每個子單元是可以采用理論樣板研究單獨進行分析的，進行數(shù)值分析時通?？梢灾苯右美碚摻Y(jié)果?！　±?，考慮位于電站附近的一個接地的通信設(shè)備。電站的電閘動作會產(chǎn)生干擾并沿電線進入通信機房，同時，電閘火花輻射會經(jīng)機房天線和電線系統(tǒng)耦合進入通信設(shè)備。在這種情況下，主要的能量透入點是經(jīng)電線渠道，其他的還有經(jīng)門窗（孔縫）進入，經(jīng)水管、氣管（傳導途徑）進入，或經(jīng)通信機房墻壁透入，這些都可能存在。但是它們并非直接進入通信機房的通信設(shè)備的，只是間接影響，所以只是次要原因。找到主要原因和主要渠道是非常重要的事，理論結(jié)合實際的能力需要相當?shù)慕?jīng)驗和技巧的積累，以及細致入微的觀察測試實驗。當然如果發(fā)現(xiàn)頻率很高的干擾，并且處于遠區(qū)頻段，那就一定是輻射影響，那么主要能量饋人點就應當為孔縫或線間串音。　　3.EMC設(shè)計　　一旦系統(tǒng)防護EMI的電磁屏障或屏蔽表面清晰地確定之后，防護設(shè)計思想就確定了：將電磁屏蔽上的所有重要的能量進入點（POE）都配置一定類型的防護器件，限制EMI經(jīng)由這些POE進入系統(tǒng)。防護器件可以是濾波器、限流二極管、各種開關(guān)、屏蔽網(wǎng)、EMI密封圈等。一個POE可能會有多個防護設(shè)計選擇，取決于對技術(shù)和經(jīng)濟方面的選擇。　　但實際情況往往很復雜，沒有辦法劃分為各自可以獨立進行分析的子系統(tǒng)。系統(tǒng)的大多數(shù)組成部分以復雜的方式交互連在一起，導致必須要對整個系統(tǒng)進行分析。在復雜系統(tǒng)中有一種較為簡單的方法是可以采用互耦合順序圖來進行分析。誤差估計非常重要，必須有測試配合。這個系統(tǒng)的各個部分相互之間錯綜復雜，相互關(guān)聯(lián)，如何切分為部分，要考慮切斷點處能量交換關(guān)系，因此必須進行分析。要分析能量流動的渠道和順序，同時還要分析時間和作用的疊加關(guān)系，如果系統(tǒng)很復雜，采用上述分析方法時會發(fā)現(xiàn)，能產(chǎn)生很大的偏差或誤差，而且很難構(gòu)造電磁拓撲關(guān)系，不僅沒有一個清晰的思路或方向進行EMC設(shè)計，而且也沒有一個方法去驗證或推證整個系統(tǒng)的EMC程度。但是，不管系統(tǒng)多么復雜，如果心中清楚地有一個電磁屏蔽拓撲，就有可能采用部分測試的方法，而不必對整個系統(tǒng)分析或測試，去檢查每一個透入點和相關(guān)的防護器件解決電磁兼容設(shè)計問題。

圖書封面

圖書標簽Tags

無

評論、評分、閱讀與下載

---

    EMC分析方法與計算模型 PDF格式下載

---