基于近場掃描的高速電路電磁輻射建模研究.pdf

1、隨著電路的時鐘頻率日益升高，印刷電路板(PCB)的工作頻率已經進入微波頻段，PCB板上的走線、器件的尺寸將達到甚至大于1/4波長，從而有可能成為具有天線特性的電磁輻射干擾源。因此，在PCB的電磁兼容(EMC)設計階段，對PCB的電磁輻射干擾特性進行建模、仿真與分析也變得愈發(fā)重要。傳統(tǒng)的全波分析方法常被用于定量分析PCB的EMC特性。然而，隨著PCB電路結構變得日益復雜，全波分析方法對計算資源的巨大需求成為了一個沉重的負擔。此外，在PCB

2、的EMC設計階段，很多PCB的設計細節(jié)無從得知，此時全波分析方法就變得束手無策。鑒于此，本文提出了利用基于近場掃描的PCB等效輻射源模型來代替復雜的PCB電路，該建模方法無需考慮PCB具體的電路結構。利用等效輻射源模型，通過聯(lián)合基于有限元法(FEM)的全波仿真工具HFSS對PCB的電磁輻射干擾特性進行分析?；趯鼒鰭呙韫こ虦y量中諸多問題的分析，本文深入研究并提出了多種PCB等效輻射源建模方法，其創(chuàng)新點歸納如下：
　　1.本文提出

3、了基于近場磁場幅度和相位掃描的等效磁偶極子陣列模型，并利用正則優(yōu)化算法求解該模型。通過聯(lián)合HFSS建立相應的等效模型對整個自由空間中以及屏蔽盒內的PCB的電磁輻射干擾特性進行研究。該等效建模方法能夠有效地分析PCB地平面的衍射效應及屏蔽盒對PCB的電磁輻射干擾的影響。
　　2.針對在無相位近場磁場掃描情況下傳統(tǒng)建模方法精度與速度難以同時提升的關鍵性難題，本文建立了一種基于重復粒子群優(yōu)化(RPSO)算法的等效磁偶極子模型。通過多次重

4、復的粒子群優(yōu)化(PSO)算法確定等效的磁偶極子數量及各磁偶極子的位置及偶極矩。該優(yōu)化算法能兼顧等效輻射源模型的優(yōu)化速度和模型精度。
　　3.為了進一步提高等效輻射源模型的精確性，提出了混合RPSO算法和迭代源重構(ISR)方法建立高精度的等效磁偶極子陣列模型。利用RPSO算法提供的近場磁場的初始相位，通過ISR方法對等效磁偶極子陣列模型進行迭代重構和修正，從而建立高精度的等效輻射源模型。
　　4.針對寬頻帶內PCB的電磁輻射