基于仿真软件的系统EMC设计解析
基于EMC2的并联运动机床的控制系统设计与仿真
２１ ０ ０年 ８月
文 章 编 号 ：０ １ ３ ９ （０ ０ ０ — １ １ ０ １ ０ — ９ ７ ２ １ ）８ ０ ７ — ２
机 械 设 计 与 制 造
Ｍ ａ ｈ ｎｅ ｙ Ｄｅ ｉ ｎ ｃ ｉ ｒ ｓｇ ＆ Ｍａ ｕａ ｔ ｅ ｎ ｆ ｃｕｒ １ ７１
基 于 Ｅ ２的 并联 运 动机 床 的控 制 系统设 计 与仿 真 ＭＣ
Ｖ ＿
６ ａｉ ａ ｐ ￣ ｒ ｅ ｒｕ ｈｉｔ ｄ ｃｎ ｅｍ ｄ ｌｎｏＡＤ ｌ ｏ ｗ ｓ ｅ ｏｍ ｄｔ ｏ ｇ ｒ ｕ ｉ ｔ ｏ ｅ ｔ ＡＭＳｗ ｉ ｅ ｏ ｓ ａ ｓ ｈ ｅｉ ｅｓ ｄ ｊ ｔ ｎ ｈ ｎｏ ｇｈ ｉ ｈｃ ｄ ｍ ｎｔ ｅ ａ ｔ ｖ ｒ ｍｏ — ｈ ｒ ｔｔ ｈ ｎ ｅ ｔ
； 要基础 。 ；
；
＾
关键词 ： 并联机床 ； 运动学逆解模开型 ； 开放式控制系统； ＭＣ Ｅ ２
：
＾
｛ 【 ｂｔａｔ ／ａａ ｚｄ６ Ｄ Ｆｐｒｌ ｉ ｍ ｔ ａｈｎ Ｐ Ｍ） ｉ ｍ ｉ ｈｒ ｔ ， ｌ ｄｉ ｛ Ａ ｓ ｃ】ｔ ｎ ｙｅ － Ｏ ａａｅ ｋ ｅ ａｃｍ ｃｉ ｒ ｌ ｌｌｎ ｉ ｅ（Ｋ ｋ ｅ ａｃ ｃａ ｃ ｒ ｏ ｅ ｓ ｎ ｔ ｓ ａｅ ｓｖ ｔ ；ｉ ｅ ｅ ｏｅｖ Ａ Ｌ Ｂ ｏｗ ｅ ｎ ｎｔ ｃ ｄ Ｋ ｏｅ ｕｄｒ Ｇｅｖ ｏｍ ｎ Ｋｎｍ ｉ ｉｕ ； ｎ ｒ ｄｌｉ Ｍ Ｔ Ａ ｊ ａ ｄ ｏｓ ｕｔ Ｍ ｍ ｄｌ ｎ ｅ Ｕ ｉ ｎ ｅｔ ｉ ａ ｃ ｓ － ｖ ｓ ｍ ａ ｓｌ ｒ ａ ｃ ｒ ｅ Ｐ ｔ ｎｒ ． ｅｔ ｓ ｍ
；
Ｃ ～ … …
１
ｌ
Ｉ 】…
Ｋｅ ｒ ｓＰ ｙｗｏｄ ：ＫＭ ； ｎ ｍａｉｓｎ ｅｓ ｄｌＴ ｅｏ ｅ ｕ ｒｃｌ ｏ ｔｏ ｓｅ Ｅ Ｋｉｅ ｔ ｖｒｅｍｏ ｅ； ｈ ｐｎｎ ｍｅｉａ ｃｎｒｌｙｔｍ；ＭＣ２ ｃｉ ｓ
一种系统级EMC预测软件设计与实现
一种系统级EMC预测软件设计与实现
陈丹;杨亮
【期刊名称】《测控技术》
【年(卷),期】2016(035)003
【摘要】介绍了一种新的系统级电磁兼容(EMC)预测仿真的设计思路.分析了实现系统EMC预测与仿真的框架结构,重点阐述了支撑框架的各个模块工作机理以及系统整体电磁兼容预测的工作流程.最后,通过一算例分析表明该软件能够实现完整系统电磁兼容预测.
【总页数】5页(P113-117)
【作者】陈丹;杨亮
【作者单位】西安卫星测控中心,陕西西安710043;空间物理实验室,北京100076【正文语种】中文
【中图分类】Q64
【相关文献】
1.基于多端口网络理论的系统级EMC预测方法 [J], 叶城恺;高锋;夏娇妮;汪春华
2.一种用UML和SystemC进行嵌入式系统的系统级建模的方法 [J], 陈科;邓馥郁
3.一种异构多核片上系统的SystemC系统级综合方法 [J], 冯志华;陈曦;高社生
4.一种基于单机EMC试验结果的航天器系统级电磁兼容性分析方法 [J], 刘岩;陈瑞勋;孙犇
5.应用SystemC的AMBA总线系统级模型的设计与实现 [J], 王兆菊;张洵颖;龚龙庆
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于ANSYS列车弓网系统EMC仿真研究
式（1）中，Γ 为曲面 Ω 的边界，J 为传导电流密 度矢量，为位移电流密度（A/m2），D 为电通密度（C/ m2）。
（2）
式（2）中，E 为电场强度（V/m），B 为磁感应强 度（T）。
（3） 式（3） 中，ρ 为 电 荷 密 度（C/m3），V 为 闭 合 曲 面 S 所围成的体积区域。
（4） 方程（1）-（4）构成了描述电磁场的麦克斯韦方程组， 其表示为积分形式，另外其还有其微分形式，通过它们 可以导出能用有限元处理电磁问题的微分方程。 电磁场有限元分析的微分方程为：
（5）
3.2 静磁场求解原理 ANSYS Maxwell 工 程 软 件 中 的 Maxwell 3D 静 磁
场求解器可用来仿真恒定电流源引起的磁场。Maxwell 108 THE WORLD OF INVERTERS
107
系统应用 SYSTEM APPLICATION
有的对于电弧电磁干扰的研究也是集中于对电磁场的频 谱分析和研究相应频域的电磁场强度，是主要基于实测 为主的定性分析和研究 [6]。
3 仿真理论基础
3.1 麦克斯韦方程 19 世纪中期，麦克斯韦在总结前人工作的基础上，
提出了适用于所有宏观电磁现象的数学模型，称之为麦 克斯韦方程组。它是电磁场理论的基础，也是工程电磁 场数值分析的出发点。麦克斯韦方程组实际上由四个定 律组成，它们分别为：安培环路定律、法拉第电磁感应 定律、高斯电通定律和高斯磁通定律。其公式对应如下：
《变频器世界》 March , 2019
基于 ANSYS 列车弓网系统 EMC 仿真研究
Research on EMC Simulation of Train Pantograph-catenary System Based on ANSYS
针对emc的软件设计要点
针对emc的软件设计要点EMC（Electromagnetic Compatibility）是指电子设备在电磁环境中能够正常工作，而不对周围的其他设备或环境产生干扰的能力。
在现代社会中，电子设备的使用越来越广泛，因此保证EMC的软件设计变得尤为重要。
本文将探讨针对EMC的软件设计要点。
首先，软件设计人员应该充分了解EMC的基本原理和标准。
EMC 的基本原理包括电磁辐射和电磁干扰两个方面。
电磁辐射是指电子设备在工作过程中产生的电磁波，而电磁干扰是指电子设备对其他设备或环境产生的干扰。
了解这些原理可以帮助软件设计人员更好地理解EMC的问题，并采取相应的措施来解决。
其次，软件设计人员应该在软件设计的早期阶段就考虑EMC的问题。
在软件设计的早期阶段，软件设计人员可以通过合理的软件架构和设计来减少电磁辐射和电磁干扰。
例如，可以采用模块化设计，将不同的功能模块分开，减少它们之间的相互干扰。
此外，还可以采用合适的电磁屏蔽材料和设计，来减少电磁辐射和干扰。
第三，软件设计人员应该合理选择软件开发工具和编程语言。
不同的软件开发工具和编程语言对EMC的影响是不同的。
一些工具和语言可能会产生较多的电磁辐射或干扰，而另一些则相对较少。
因此，软件设计人员应该选择那些对EMC影响较小的工具和语言，以减少EMC问题的发生。
第四，软件设计人员应该进行EMC测试和验证。
在软件开发完成后，进行EMC测试和验证是非常重要的。
通过测试和验证，可以检测软件是否符合EMC标准，并及时发现和解决潜在的EMC问题。
测试和验证可以采用实验室测试、仿真测试等多种方法，以确保软件的EMC性能达到要求。
最后，软件设计人员应该不断学习和更新EMC的知识。
由于技术的不断发展和更新，EMC的标准和要求也在不断变化。
因此，软件设计人员应该保持学习的态度，及时了解最新的EMC标准和要求，并将其应用到软件设计中。
综上所述，针对EMC的软件设计要点包括充分了解EMC的基本原理和标准、在软件设计的早期阶段考虑EMC问题、合理选择软件开发工具和编程语言、进行EMC测试和验证，以及不断学习和更新EMC 的知识。
基于虚拟仪器的EMC自动测试系统设计与实现
基于虚拟仪器的EMC自动测试系统设计与实现摘要：将虚拟仪器技术引入EMC测试领域，提供一套基于NI公司GPIB硬件、LabVIEW 图形编程软件以及VISA驱动API的EMC 自动测试系统解决方案。
实现多台仪器设备之间的同步与通信，自动完成数据采集、传输、处理、回放，以及报告生成等功能，实际测试结果达到设计要求，极大地提高了测试工作的效率、精确度，以及自动化程度。
关键词：虚拟仪器；EMC测试；LabVlEW；GPIB；VISA传统的电磁兼容性(EMC，electromagnetic compatibility)测试主要由测试人员手工操作完成，由于EMC测试工作一般对测试精度要求比较高，测试时间较长，而且需对大量的测试数据进行分析处理并出具EMC测试报告，整个测试过程需要耗费很大的人力物力；同时EMC测试所处的大功率高频率电磁辐射环境对测试人员的身体健康产生极大的危害。
基于虚拟仪器的EMC 自动测试系统的开发提高了测试工作的效率和精确度，减轻了测试人员的工作强度。
由于现代虚拟仪器技术的引入，使用模块化的硬件与软件，使得该系统具有开发周期短、运行效率高的特点，同时具有很强的可扩展性和可重用性，有助于减少重复投资，具有很强的应用价值。
l 系统组成及工作原理EMC测试包括两个方面的内容[l]：装置、设备或系统产生的电磁发射对其他设备或系统功能的影响，即电磁干扰(EMI，electromagnetic interference)，或电磁发射性；本装置、设备或系统对其他干扰影响的抗干扰能力，即电磁敏感度(EMS，electromagnetic susceptibility)或电磁抗扰度。
EMI是指任何可能引起装置、设备或系统性能降低或对有生命或无生命物质产生损害作用的电磁现象。
它可能是电磁噪声、无用信号或传播媒介自身的变化，会引起设备或系统降级或损害，但不一定会形成严重后果。
电磁干扰是由干扰源、耦合通道和接收器3部分构成的，通常称作干扰的三要素。
基于仿真软件的系统EMC设计
基于仿真软件的系统EMC设计随着现代通信技术的发展，电气及电子设备在各个领域中的应用越来越广，这些设备在工作的同时产生的电磁能量往往影响其它设备的工作，从而形成电磁干扰(EMI)。
特别在汽车、飞机、舰艇中，大量的电子设备集中在狭小的空间，相互间的电磁干扰非常严重。
同时，由于对电子设备和系统的性能要求越来越高，如加大发射机的发射功率和提高接收机灵敏度以及缩小设备的尺寸，从而进一步加剧了电磁兼容(EMC)和电磁干扰的设计复杂度。
电子设计自动化(EDA)软件的出现极大的拓展了EMC的设计手段，是处理大系统或复杂设备中潜在的多重EMI的实用方法。
但是，仿真软件的介入并不意味着工程师不再需要在设计中做出工程判断，相反工程师需要根据专业知识和经验做出更多的工程判断，这些工程判断都会以“已知量”的形式输入到软件程序中，从而使仿真结果更加具有工程价值。
从而我们不难发现，仿真软件在电磁兼容设计中起到的主要作用并不是让你的设计变得更“傻瓜”，而是让你在设计过程中更具“洞察力”，大大降低原型加工及测试的不确定性，减少设计迭代次数，缩短产品开发周期，降低研发风险，确保产品质量并通过测试标准。
然而,EMC/EMI类问题在应用仿真软件设计的过程中有其特殊性。
通常，仿真软件对于工程问题的处理过程为“建模→复现问题→改进设计”，因为EMC/EMI 问题具有随机性和多变性的特点。
例如，PCB板上的一个数字芯片的多个I/O 管脚上的信号同时0/1翻转时，其干扰电压叠加在电源管脚上就会使该管脚上的电压超出能够容忍的波动范围，而同时发生信号翻转的管脚数目是随机的，此时芯片的I/O管脚可被看作这个同步开关噪声(SSN)问题的噪声源，分析问题的对象为芯片及其外围电路。
在PCB层面上，芯片从被分析的对象转变成了PCB的EMI问题中的噪声源之一。
当研究对象上升为设备乃至系统级时，PCB则作为整体被视为设备的噪声源。
这个例子揭示了EMC/EMI问题具有随机性的原因之一就是噪声源的随机性。
cst仿真emc案例
cst仿真emc案例
CST仿真软件是一款广泛应用于电磁场仿真领域的工具，它可以用于解决许多不同的电磁兼容性（EMC）问题。
以下是一些CST仿真在EMC案例中的应用：
1. 电磁辐射和敏感性分析，CST可以用来模拟电子设备的电磁辐射特性，以及其他设备对电磁辐射的敏感性。
这对于评估设备的电磁兼容性非常重要，尤其是在电子产品中频繁使用的情况下。
2. 电磁干扰分析，CST可以帮助工程师模拟和分析电磁干扰源对周围设备的影响。
这种分析可以帮助设计人员识别和解决潜在的电磁干扰问题，确保设备在实际使用中不会相互干扰。
3. 电磁场辐射和传输特性分析，CST可以用来模拟天线、微波器件和其他电磁场辐射设备的性能。
这对于设计和优化无线通信系统、雷达系统和其他电磁传输设备非常有帮助。
4. 电磁防护设计，CST可以帮助工程师模拟和分析电磁防护结构的性能，以确保设备在电磁环境中能够正常运行并且不受外部电磁干扰的影响。
总之，CST仿真软件在EMC案例中的应用非常广泛，可以帮助工程师解决各种与电磁兼容性相关的问题，从而确保设备在现实环境中的可靠性和稳定性。
FLOEMC电磁兼容仿真分析软件
FLOEMC电磁兼容仿真分析软件————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：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。
电磁兼容性(EMC)仿真
设计早期对电磁兼容性(EMC)问题的考虑随着产品复杂性和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，你通常用来计算EMC的经验法则不再适用，而且你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，使得孔径和缝隙都成了问题；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，电气硬件设计人员和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。
他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是非常必要的。
四种常见的EMC仿真软件介绍
四种常见的EMC仿真软件介绍
EMC仿真软件能够为我们提供了一个非常有效的高频和高速电磁仿真设
计工具，它集高速电路建模、仿真和优化为一体，用仿真代替实验，可以快
速的帮助工程师完成高速电路EMC设计，实现信号完整性，减少研发费用，缩短研发周期。
目前，国际上商业的EMC仿真软件有许多种，主要应用于高速PCB电
路设计、各种类型的高频滤波器设计、高频天线和波导设计、LTCC设计、
传输线设计（包括微带、带状线和同轴电缆等）、信号完整性设计和电磁分析等。
大多数EDA软件都采用模块化设计，不同的模块实现不同的功能，用户可以根据需要选择模块自己进行软件配置。
下面对四种典型的EMC仿真设
计软件进行介绍。
（1）Ansoft High-Frequency and High-Speed Designers该软件由Ansoft CorporaTIon公司设计，主要有高频设计、信号完整性和电磁设计的软件产品。
高频设计产品主要包括：。
DCDC电路EMC设计与仿真平台
DCDC电路EMC设计与仿真平台EMC（Electromagnetic Compatibility）即电磁兼容性，是指电子设备在相互干扰影响下，能够正常工作并不产生无法接受的干扰的能力。
在现代电子设备的设计中，EMC是一个重要的考虑因素，特别是在DCDC电路的设计中。
为了保证电路的稳定性和可靠性，设计和仿真平台起到了至关重要的作用。
一、DCDC电路的EMC设计DCDC电路是将一种电压转换成另一种电压的电子电路，常见于电池供电系统、通信设备、可穿戴设备等。
在EMC设计中，需要考虑以下方面：1. 电磁传导干扰：DCDC电路在工作过程中会产生电磁场，其中的高频功率开关会引起干扰。
为了减少传导干扰，需要合理布置电路板的走线、导线和接地，减少电磁辐射。
2. 电磁辐射干扰：电路中的高频开关会产生辐射干扰，可能对周围的电子设备和通信系统产生干扰。
通过合理设计PCB布局，使用适当的滤波装置，减少辐射干扰。
3. 噪声抑制：DCDC电路中的开关元件会引起一定的电磁噪声，对电路性能产生负面影响。
通过采用合适的滤波电路，选择合适的元器件，可以有效抑制噪声。
二、DCDC电路的EMC仿真平台为了更好地进行DCDC电路的EMC设计，仿真平台是必不可少的工具。
通过仿真平台，可以进行以下工作：1. 电磁场模拟：通过建立电磁场模型，可以分析电路中的电磁场分布情况，从而评估电路的辐射干扰情况，进一步优化设计。
2. 电磁波传播分析：通过仿真平台，可以模拟电路中电磁波的传播和衰减情况，判断电路对外界电磁波的敏感性和抗干扰能力。
3. 电磁场耦合仿真：DCDC电路中，各个元器件之间存在电磁场的相互作用，通过仿真平台可以模拟其耦合情况，找出可能的干扰源和受干扰元件。
4. 电磁噪声分析：仿真平台可以模拟电路中的噪声产生和传播情况，分析噪声对电路性能的影响，从而优化滤波电路和元器件选择。
5. 参数优化：通过仿真平台可以调整电路中各个元器件的参数，优化电路设计，提高电路的EMC性能。
(完整版)EMC仿真软件调研
EMC仿真软件调研通过与东风交流调研发现比较常用的EMC仿真软件主要有ANSYS、CST以及HyperLynx等。
1、ANSYSANSYS 的仿真技术覆盖了结构、热、流体、电磁场及电路与系统，适用于从产品研发到生产制造的全过程，具有广泛的应用领域并且ANSYS结构、电磁、流体等仿真工具彼此之间可以良好的配合。
我司是对控制器进行电磁兼容性方面的仿真，仅需要使用的是ANSYS中的SIwave和HFSS这两个仿真工具。
其中SIwave 是对印刷电路板进行板级的仿真；HFSS是对三维结构的空间电磁兼容性仿真，可以对完整的控制器进行仿真。
1.1 SIwaveANSYS SIwave 可以进行EMI、EMS仿真和优化，能够对PCB印刷电路板、BGA 封装等进行整版信号完整性、电源完整性仿真设计。
SIwave可以快速定位PCB板走线的信号耦合路径以及其本征谐振分布，可以从设计初期解决耦合问题和避免谐振的产生。
此外SIwave还可以得到近场辐射和远场辐射的分布图，直观的察看高频辐射区，并提供参考策略进行辐射的控制和优化。
1.2 HFSSANSYS HFSS 是机箱级的电磁场仿真工具。
可以求解任意三维结构的电磁场，具有广泛的适应性，应用范围从直流到光波；可以自动网格生成和自适应网格细化，实现高精度、高可靠和高稳定的电磁场求解。
2、CSTCST 工作室套装是面向3D电磁、电路、温度和结构应力设计的一款全面、精确、集成度极高的专业仿真平台，拥有理想边界拟合（PBA）技术可以更好地逼近实物进行仿真；并且拥有无需划分网格的精简模型库以及天线模型库，增加仿真的便捷性；此外还支持各类CAD/EDA/CAE接口，方便与外部工具的对接。
CST 工作室套装共包括1个设计环境和8个工作室子软件，分别是：（1）CST设计环境：CST仿真环境。
（2）CST 印制板工作室：板级EMC仿真。
（3）CST微波工作室：系统级EMC及高频无源结构仿真。
EMC仿真设计思路及方法介绍
电压波动和闪变测试
EMC
电缆辐射
辐射
电源骚扰测试 电场辐射免疫测试 磁场辐射免疫测试
快速瞬态电脉冲群猝发测试
EMS
传导
浪涌冲击测试 射频传导免疫测试
电压突降/波动测试
静电放电
静电放电测试
4
© 2017 ANSYS, Inc.
August 3, 2017
ANSYS UGM 2017
EMI/EMC 问题的难点
行业领域复杂
• 航空、航天、 船舶、汽车、 机车、通信、 消费电子……
研究对象繁多
• 复杂系统、 单机设备、 电源、PCB、 芯片封装……
频段覆盖广泛
• 低频、高频 • 频域、时域 • 模拟、数字
5
© 2017 ANSYS, Inc.
August 3, 2017
ANSYS UGM 2017
系统中电子部件众多
23
© 2017 ANSYS, Inc.
August 3, 2017
ANSYS UGM 2017
ANSYS EMC仿真平台
部件级
设备级
Maxwell
场路协同
Simplorer/Designer
场路协同
系统级
HFSS/Savant
开关电源
Q3D
电机
SIwave
场场链接
系统功能及传导
HFSS
场场链接
整车辐射 及屏蔽
17
© 2017 ANSYS, Inc.
August 3, 2017
ANSYS UGM 2017
白盒子
数据全面性： －具备系统内的所有影 响电性能的设备、部件 和互连结构的数据；
仿真目的： －全面分析和预测系统 电磁兼容性；
《实际机箱系统的电磁兼容仿真分析》范文
《实际机箱系统的电磁兼容仿真分析》篇一一、引言随着电子技术的飞速发展，机箱系统作为电子设备的重要组成部分，其电磁兼容（EMC）性能的优劣直接影响到整个系统的稳定性和可靠性。
因此，对机箱系统的电磁兼容性进行仿真分析，对提高产品的电磁兼容性能具有重要的意义。
本文将就实际机箱系统的电磁兼容仿真分析进行详细的探讨。
二、机箱系统电磁兼容性的重要性机箱系统作为电子设备的承载和保护机构，其电磁兼容性直接关系到设备的工作性能和稳定性。
电磁兼容性主要包括电磁干扰的抑制和抗干扰能力，对于保障电子设备在复杂电磁环境中的正常工作具有重要意义。
因此，对机箱系统的电磁兼容性进行仿真分析，可以有效预测和评估设备在实际使用中的电磁兼容性能。
三、电磁兼容仿真分析方法1. 建立仿真模型：根据机箱系统的实际结构，建立准确的电磁仿真模型。
模型应包括机箱的金属外壳、内部电路板、连接器、接口等部件。
2. 设置仿真参数：根据实际需求，设置仿真参数，如频率范围、电场强度、磁场强度等。
3. 仿真分析：利用电磁仿真软件，对模型进行仿真分析。
通过模拟电磁波在机箱系统中的传播、反射、耦合等过程，评估机箱系统的电磁兼容性能。
4. 结果评估：根据仿真结果，评估机箱系统的电磁干扰抑制能力和抗干扰能力。
对于不符合要求的部位，进行优化设计。
四、实际机箱系统的电磁兼容仿真分析以某实际机箱系统为例，我们进行了电磁兼容仿真分析。
首先，建立了包括金属外壳、内部电路板、连接器等部件的仿真模型。
然后，设置了适当的仿真参数，如频率范围为1MHz~1GHz，电场强度和磁场强度等。
通过仿真分析，我们发现该机箱系统在某频率段存在较大的电磁辐射和干扰问题。
针对这些问题，我们提出了优化设计方案，如改进电路板的布局、增加屏蔽材料等。
经过优化设计后，再次进行仿真分析，发现机箱系统的电磁兼容性能得到了显著提高。
五、结论通过对实际机箱系统的电磁兼容仿真分析，我们可以得出以下结论：1. 准确的建模和合理的仿真参数设置是进行电磁兼容仿真分析的关键。
实例讲解：EMCEMI模拟仿真与PCB设计相结合
实例讲解：EMC/EMI模拟仿真与PCB设计相结合在PCB设计中，EMC/EMI主要分析布线网络本身的信号完整性，实际布线网络可能产生的电磁辐射和电磁干扰以及电路板本身抵抗外部电磁干扰的能力，并且依据设计者的要求提出布局和布线时抑制电磁辐射和干扰的规则，作为整个PCB设计过程的指导原则。
具体来说，信号完整性分析包括同一布线网络上同一信号的反射分析，阻抗匹配分析，信号过冲分析，信号时序分析，信号强调分析等;对于邻近布线网络上不同信号之间的串扰分析。
在信号完整性分析时还必须考虑布线网络的几何拓扑结构，PCB绝缘层的电介质特性以及每一布线层的电气特性。
电磁辐射分析主要考虑PCB板与外部的接口处的电磁辐射，PCB板中电源层的电磁辐射以及大功率布线网络动态工作时对外的辐射问题。
如果电路设计中采用了捆绑于大功率IC上的散热器(例如奔腾处理器外贴的金属散热器)，那么这样的散热器在电路动态工作中如同天线一样不停地向外辐射电磁波，因此必须列为 EMC分析的重点。
现在已经有了抑制电子设备和仪表的EMI的国际标准，统称为电磁兼容(EMC)标准，它们可以作为普通设计者布线和布局时抑制电磁辐射和干扰的准则，对于军用电子产品设计者来说，标准会更严格，要求更苛刻。
对于高速数字电路设计，尤其是总线上数字信号速率高于50MHz时，以往采用集总参数的数学模型来分析EMC/EMI特性显得无能为力，设计者们更趋向于采用分布参数的数学模型做布线网络的传输线分析(TALC)。
对于多块PCB板通过总线连接而成的电子系统。
还必须分析不同PCB板之间的电磁兼容性能。
EMC/EMI元件库的支持如今一块电路板可能包括上百种来自于不同厂家、功能各异的电子元器件，设计者要进行EMC/EMI分析就必须了解这些元器件的电气特性，之后才能具体模拟仿真。
这在以往看来是一项艰巨的工作，现在由于有了IBIS和SPICE等数据库的支持，使得EMC分析的问题迎刃而解。
四种常见的EMC仿真软件介绍
四种常见的EMC仿真软件介绍EMC仿真软件能够为我们提供了一个非常有效的高频和高速电磁仿真设计工具，它集高速电路建模、仿真和优化为一体，用仿真代替实验，可以快速的帮助工程师完成高速电路EMC设计，实现信号完整性，减少研发费用，缩短研发周期。
目前，国际上商业的EMC仿真软件有许多种，主要应用于高速PCB电路设计、各种类型的高频滤波器设计、高频天线和波导设计、LTCC设计、传输线设计（包括微带、带状线和同轴电缆等）、信号完整性设计和电磁分析等。
大多数EDA软件都采用模块化设计，不同的模块实现不同的功能，用户可以根据需要选择模块自己进行软件配置。
下面对四种典型的EMC仿真设计软件进行介绍。
（1）Ansoft High-Frequency and High-Speed Designers该软件由Ansoft Corporation公司设计，主要有高频设计、信号完整性和电磁设计的软件产品。
高频设计产品主要包括：（a）3D电磁场有限元高频设计工具HFSS;（b）RF、高速和通讯设计工具DESIGNER；（c）RF／混合信号Ic和高性能信号完整性设计工具NXXlM 。
信号完整性设计产品主要包括：（a）多层板、集成电路包和3D设计工具3D EXTRACTOR；（b）功率和信号完整性分析工具Siwave；（c）高速Ic的快速模拟分析工具TPA。
电磁设计和分析工具主要包括：（a）2D和3D方式进行电磁和热量分析工具Maxwell 2D和3D；（b）系统建模工具SIMPLORER；（c）磁性元件设计工具PEXPRT；（d）电子结构旋转后的性能评估工具RMXPRT。
（2）SimLab EMC Simulation Software该软件由德国Simlab软件公司设计，主要包括PCBMOd、CableMod、RaidaSim软件产品。
PCBMod是模拟EMC／EMI、信号完整性的强大工具，可进行2D和3D模拟，可以从主要的EDA数据库引入PCB设计数据，主要采用时域和频域分析方法，测量节点上的电压分配、元件的电流分布、散射参数、阻抗曲线、辐射等。
一种基于工程优化及仿真的系统EMC指标分解方法
Ｃ Ｌ Ｃｎ ｕ ｍｂ ｅ ｒ ： Ｔ Ｎ８ ０ ２
Ｄ ｅ ｃ ｕ ｍｅ ｎ ｔ ｃ ｏ ｄ ＠ ｃ ． Ｂ
矗 ｌ
Ｉ Ｄ： １ ０ ０ ３ － ０ １ ０ ７ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ９ － ０ ０ ６ ７ － ０ ３
１ Ｅ ＭＣ设计 的重 要性及其层 次分解
１ ． １ Ｅ ＭＣ设计 的重要性
ｔ ｏｒ ｓ ｄｅ ｃ ｏ ｍｐｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ Ｅ ｎｇ ￣ ｄ ｎ ｇ Ｏｐ ｔ ｉ ｍｉ ｚ ａ － Ａｂ 摹 ｔ 憎ｃ ｔ ： Ｔｈ ｉ ｓ １ ｐ ａｐ ｅ ｒ ｐｒ ｅ ｓ ｅ ｎ ｔ ｓ ａ ｍｅｔ ｈ ｏ ｄ ｏ ｆ ＥＭＣ ￣
１ ７ ６ １ ８ 、 Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ０ ０ ０ — ４ 、 Ｇ Ｂ ９ ２ ５ ４ 、 Ｇ Ｊ Ｂ １ ５ １ Ａ、 Ｔ Ｂ ／ Ｔ ３ ０ ３ ４等
过程 。体现 到设计 上 ，就是单板级 Ｅ ＭＣ设计 、设备级 Ｅ ＭＣ设计 、 系统级 Ｅ ＭＣ设计【 １ ｊ 。
标准 中对 Ｅ ＭＳ 、 Ｅ ＭＩ 的要求 。 这里引入 ” Ｅ Ｍ Ｃ约束条件 ” 的概 念 ， 例如 ， 一个 系统如果要 符合 Ｇ Ｂ ９ ２ ５ ４中辐射发
摘 耍 ：该文提 出一种利用工程优化算 法和 Ｅ ＭＣ 仿 真相结合 的系统 Ｅ Ｍ Ｃ指标分解方法 ，用于指导系统 Ｅ ＭＣ 设计初期 的指标 分解、 成本控制 ， 对系统 Ｅ Ｍ Ｃ 设 计具有重要意义。 关键 词 ： Ｅ Ｍ Ｃ； ￣ Ｅ 程优化 ； 仿真 ； 指标分配
中圈分类号 ： Ｔ Ｎ ８ ０ ２ 文献标识码 ； Ｂ 文章编号 ： １ ０ ０ ３ － ０ １ ￣（ ２ ０ １ ３ ） ０ ９ － ０ ０ ６ ７ － ０ ３
小型化智能设备EMC仿真分析-ANSYS
180.00
Torque (N)
160.00
16% drop in predicted performance
Y1 [NewtonMeter]
140.00
123.75 2.00 3.00 4.00 5.00
Time (ms)
6.00 Time [ms]
7.00
8.00
Single physics simulation, assuming a magnet temperature of 22C 3-way Multiphysics simulation shows that the actual magnet temperature: 53C
从芯片、封装集合 PCB的传导 /辐射控制 电路噪声滤波与信号频谱分析
4
统一的操作环境
R16 起 全新推出 ANSYS 电子设计桌面 系统、电路和三维电磁场仿真之间更紧密集成
ANSYS 统一的多物理场仿真环境 Workbench
统一的界面布局和操作习惯
• 工程设计树 • 参数化建模 • 模型前处理 • 材料库 • 求解设置 • 结果后处理 • 场分布显示
GSM 800/900频段的基波造成带外干扰（红色箭头） GSM 800/900频段的三次谐波造成带内干扰（绿色箭头）
Cellular+WiFi发射干扰GPS接收
GSM和WiFi之间的二次交调产物是造成GPS带 内灵敏度受扰的根本原因： 2412MHz – 849MHz = 1563MHz
15
案例：手机多射频系统干扰分析
5
场路协同
HF:
HFSS 与 Designer 的动态链接
电磁场工具和电路 / 系统工具之间可实现 双向动态链接与场路协同仿真
模拟与实测分析混合控制平台电源模块的EMC性能
模拟与实测分析混合控制平台电源模块的EMC性能近年来，随着电子设备复杂度的不断提高，电磁兼容性（EMC）问题越来越引起人们的关注。
EMC主要指电子设备在互相干扰的同时，同样也与周围环境的电子设备互相干扰问题。
而在电力传输的过程中，电源模块的EMC性能就显得格外重要，一旦电源模块的EMC性能存在问题，会严重影响到整个电力传输系统的正常运转。
本文主要针对一款混合控制平台电源模块进行仿真与实测分析，探讨其EMC性能存在的问题及对应的解决方法。
一、模拟分析首先，我们采用仿真软件对该电源模块的EMC性能进行了模拟分析，结果显示该电源模块会产生较强的电磁辐射，且抗辐射能力不足，抗干扰能力也不够强。
为了更好地解决该电源模块的EMC性能问题，我们进行了以下优化措施：1.优化布局由于电磁波在传输过程中会受到布局的影响，因此布局的优化对于EMC性能优化十分重要。
在该电源模块的布局中，我们将主要电路板的电容器等有干扰电源的组件尽可能靠近稳压器，以减少电容器的电感影响力。
同时，在整个电源模块内部的布线我们也进行了相应的优化，尽可能地使其整齐、简洁、减少共模干扰。
2.筛选元器件对于该电源模块的元器件筛选，我们采用了一些性能更好的元器件，如电感器和变压器。
我们还选择了更好的连线技术，降低了电路板上电容和电感的直流电阻，减弱了电磁辐射信号。
通过这些方式，我们成功地降低了电路板上的EMI（电磁干扰）噪声幅度。
3.加强接地在电源模块中，足够良好的接地非常重要。
在实验过程中，我们发现许多地方的接地电路不完整，导致了阻抗的变化，最终影响到了整个电源模块的EMC性能。
为了改善接地的问题，我们增加了连接电容和电感器地面连接，减弱了电磁辐射信号和噪声的反馈。
二、实测分析经过以上的优化措施，我们对电源模块再次进行了实测分析。
实测结果显示，该电源模块的EMC性能得到了很大程度的提升，电磁辐射明显降低，抗干扰能力也有所提高。
但是实测过程中，我们还发现了一些需要进一步优化的问题：1.电路板设计不太完美在实验过程中，我们发现该电源模块电路板的设计并不太完美，仍存在一些接地不良的问题，从而影响到了整个电源模块的EMC性能。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
基于仿真软件的系统EMC设计解析
随着现代通信技术的发展，电气及电子设备在各个领域中的应用越来越广，这些设备在工作的同时产生的电磁能量往往影响其它设备的工作，从而形成
电磁干扰（EMI）。
特别在汽车、飞机、舰艇中，大量的电子设备集中在狭小
的空间，相互间的电磁干扰非常严重。
同时，由于对电子设备和系统的性能
要求越来越高，如加大发射机的发射功率和提高接收机灵敏度以及缩小设备
的尺寸，从而进一步加剧了电磁兼容（EMC）和电磁干扰的设计复杂度。
电子设计自动化（EDA）软件的出现极大的拓展了EMC的设计手段，是
处理大系统或复杂设备中潜在的多重EMI的实用方法。
但是，仿真软件的介
入并不意味着工程师不再需要在设计中做出工程判断，相反工程师需要根据
专业知识和经验做出更多的工程判断，这些工程判断都会以已知量的形式输
入到软件程序中，从而使仿真结果更加具有工程价值。
从而我们不难发现，
仿真软件在电磁兼容设计中起到的主要作用并不是让你的设计变得更傻瓜，
而是让你在设计过程中更具洞察力，大大降低原型加工及测试的不确定性，
减少设计迭代次数，缩短产品开发周期，降低研发风险，确保产品质量并通
过测试标准。
然而，EMC/EMI类问题在应用仿真软件设计的过程中有其特殊性。
通常，仿真软件对于工程问题的处理过程为建模→复现问题→改进设计，因。