基于近場(chǎng)掃描的高速電路電磁輻射建模研究.pdf

1、隨著電路的時(shí)鐘頻率日益升高，印刷電路板(PCB)的工作頻率已經(jīng)進(jìn)入微波頻段，PCB板上的走線、器件的尺寸將達(dá)到甚至大于1/4波長(zhǎng)，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(shè)計(jì)階段，對(duì)PCB的電磁輻射干擾特性進(jìn)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(jié)構(gòu)變得日益復(fù)雜，全波分析方法對(duì)計(jì)算資源的巨大需求成為了一個(gè)沉重的負(fù)擔(dān)。此外，在PCB

2、的EMC設(shè)計(jì)階段，很多PCB的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)無從得知，此時(shí)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(chǎng)掃描的PCB等效輻射源模型來代替復(fù)雜的PCB電路，該建模方法無需考慮PCB具體的電路結(jié)構(gòu)。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(duì)PCB的電磁輻射干擾特性進(jìn)行分析?；趯?duì)近場(chǎng)掃描工程測(cè)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(diǎn)歸納如下：
　　1.本文提出

3、了基于近場(chǎng)磁場(chǎng)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(yīng)的等效模型對(duì)整個(gè)自由空間中以及屏蔽盒內(nèi)的PCB的電磁輻射干擾特性進(jìn)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(yīng)及屏蔽盒對(duì)PCB的電磁輻射干擾的影響。
　　2.針對(duì)在無相位近場(chǎng)磁場(chǎng)掃描情況下傳統(tǒng)建模方法精度與速度難以同時(shí)提升的關(guān)鍵性難題，本文建立了一種基于重復(fù)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(fù)的粒子群優(yōu)化(PSO)算法確定等效的磁偶極子數(shù)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(jìn)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(gòu)(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(chǎng)磁場(chǎng)的初始相位，通過ISR方法對(duì)等效磁偶極子陣列模型進(jìn)行迭代重構(gòu)和修正，從而建立高精度的等效輻射源模型。
　　4.針對(duì)寬頻帶內(nèi)PCB的電磁輻射