設計早期對EMC的考慮

EMC仿真的典型應用是評估通風(fēng)板的屏蔽效果?，F在雖然有防止EMC泄漏的通風(fēng)板設計規則，但EMC仿真能精確地預測比較特殊的結構，如具有大洞的背靠背通孔板、波導陣列等，并兼顧溫度和成本約束條件。圖3示出了具有圓孔或方孔的不同厚度通風(fēng)板的屏蔽效果的計算結果。該圖展示了這些通風(fēng)板厚度（左）和孔形狀（右）的屏蔽效果。
　　散熱器輻射的評估
　　圖4所示的EMC 仿真應用可確定一個(gè)散熱器的電磁輻射。在這一簡(jiǎn)單模型中，一個(gè)就在該散熱器下面的寬帶信號源激勵散熱器，顯示了散熱器與其所連接的IC之間的電磁耦合作用。該圖示出了三種配置的輻射功率譜。很明顯，輻射電平與幾何形狀和頻率有關(guān)。雖然較小的散熱器接地可降低頻段低頻部分的輻射，但會(huì )使頻段中頻部分的輻射增大。

　　解決電纜耦合問(wèn)題
　　圖5示出了用EMC仿真用來(lái)測定系統級電纜耦合的情況。EMC 仿真工具的幾何結構由一個(gè)19英寸機架內的三個(gè)網(wǎng)絡(luò )集線(xiàn)器組成。一條四線(xiàn)帶狀電纜將上下兩個(gè)集線(xiàn)器中的印制電路板與中間集線(xiàn)器連接起來(lái)。中心集線(xiàn)器含有該模型中的唯一EMC信號源。EMC仿真工具計算出由中間集線(xiàn)器耦合到上部集線(xiàn)器印制電路板連接線(xiàn)的電流大小。耦合電流在600MHz和800 MHz兩個(gè)頻率點(diǎn)顯示出兩個(gè)強諧振。解決這類(lèi)問(wèn)題的一種常用方法是在受到影響的電纜上增強濾波功能，然后再借助仿真測定此影響。下邊的曲線(xiàn)表明，增加一個(gè)低通濾波器可減小諧振頻率上耦合電流的幅度，但卻不能將其消除。這是一種“應急的”方法，因為它沒(méi)有從根本上解決問(wèn)題。

　　EMC仿真可使電纜耦合應用的內在物理過(guò)程一目了然，找到問(wèn)題的根源。在600MHz測定中央集線(xiàn)器內部的電場(chǎng)分布，便可確定電場(chǎng)熱點(diǎn)，再由電場(chǎng)熱點(diǎn)確定在電纜附近產(chǎn)生高電場(chǎng)的空腔諧振。用一塊金屬隔板把集成器隔離起來(lái)，就可有效抑制空腔諧振模式并消除耦合（圖6）。

　　您可用EMC仿真來(lái)確定和解決因溫升而修改設計所引起的問(wèn)題。建立在企業(yè)存儲系統的控制器節點(diǎn)（基本上是奔騰雙處理器計算機）模型上的這一技術(shù)就是一個(gè)例子。在將這一設計制作成硬件之后，就用一些熱管代替原來(lái)標準的奔騰芯片散熱器，這些熱管的占用面積與散熱器相同，但高度高一些，所用散熱片是水平的，而不是垂直的。
　　一個(gè)寬帶仿真工具可計算出系統的電磁輻射（圖7）。在這一實(shí)例中，工程師之所以對由系統中一個(gè)120MHz振蕩信號引起的輻射進(jìn)行隔離感興趣，乃是因為測量結果表明存在一個(gè)問(wèn)題。因此，在計算寬帶響應之后，工程師在后處理中使用間接激勵來(lái)提取對所需源信號的響應，從而產(chǎn)生圖中的離散諧波。這一輻射在120MHz振蕩頻率的主諧波頻率上增加約40dB。很顯然，這樣一種不會(huì )產(chǎn)生有害的熱設計修改卻會(huì )對系統EMC順應性產(chǎn)生如此大而嚇人的影響。
　　發(fā)現問(wèn)題根源后，您就可以探索經(jīng)濟實(shí)惠的解決方案。在本例中，將導熱管頂部與機殼蓋之間連接一根地線(xiàn)消除容性耦合路徑，就是一種低成本的極好方法。具體的做法是，將一小塊涂有導電膠的防電磁干擾墊片貼于熱管頂部散熱片上，這樣與機殼頂蓋接觸就會(huì )擠壓墊片，形成一根接地線(xiàn)。圖8示出了電磁輻射圖，其中包括熱管接地后的結果。這種方法使得輻射與原來(lái)的情況實(shí)際上相同，從而在對輻射不產(chǎn)生負面影響的情況下改善了熱性能。
　　在設計過(guò)程中盡早采用EMC仿真，可在制造原型前研究和預測關(guān)鍵的EMC現象，從而在滿(mǎn)足EMC要求和提高屏蔽效果兩方面優(yōu)化電子產(chǎn)品設計。與先制造原型，再從EMC角度優(yōu)化產(chǎn)品的做法相比，現代仿真工具可使設計師評估更多的設計，達到前所未有的水平。此外，值得注意的是，你不可以孤立地進(jìn)行EMC 設計，因為由于EMC原因而進(jìn)行設計修改常常會(huì )影響其他設計問(wèn)題，如熱管理。因此，有意義的是，EMC 仿真工具可使設計師綜合考慮EMC 和其他重要設計約束條件，以使系統總成本和系統性能最佳。
　　參考文獻
　　1.Li, K, et al, FD-TD Analysis of Electromagnetic Radiation from Modules-on-Backplane Configurations, IEEE Transactions on EMC, August 1995.