設(shè)計(jì)早期對(duì)EMC的考慮

　　隨著產(chǎn)品復(fù)雜性和密集度的提高以及設(shè)計(jì)周期的不斷縮短，在設(shè)計(jì)周期的后期解決電磁兼容性（EMC）問(wèn)題變得越來(lái)越不切合實(shí)際。在較高的頻率下，你通常用來(lái)計(jì)算EMC的經(jīng)驗(yàn)法則不再適用，而且你還可能容易誤用這些經(jīng)驗(yàn)法則。結(jié)果，70% ~ 90%的新設(shè)計(jì)都沒(méi)有通過(guò)第一次EMC測(cè)試，從而使后期重設(shè)計(jì)成本很高，如果制造商延誤產(chǎn)品發(fā)貨日期，損失的銷售費(fèi)用就更大。為了以低得多的成本確定并解決問(wèn)題，設(shè)計(jì)師應(yīng)該考慮在設(shè)計(jì)過(guò)程中及早采用協(xié)作式的、基于概念分析的EMC仿真。

　　較高的時(shí)鐘速率會(huì)加大滿足電磁兼容性需求的難度。在千兆赫茲領(lǐng)域，機(jī)殼諧振次數(shù)增加會(huì)增強(qiáng)電磁輻射，使得孔徑和縫隙都成了問(wèn)題；專用集成電路（ASIC）散熱片也會(huì)加大電磁輻射。此外，管理機(jī)構(gòu)正在制定規(guī)章來(lái)保證越來(lái)越高的頻率下的順應(yīng)性。再則，當(dāng)工程師打算把輻射器設(shè)計(jì)到系統(tǒng)中時(shí)，對(duì)集成無(wú)

　　線功能（如Wi-Fi、藍(lán)牙、WiMax、UWB）這一趨勢(shì)提出了進(jìn)一步的挑戰(zhàn)。

　　傳統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計(jì)方法

　　正常情況下，電氣硬件設(shè)計(jì)人員和機(jī)械設(shè)計(jì)人員在考慮電磁兼容問(wèn)題時(shí)各自為政，彼此之間根本不溝通或很少溝通。他們?cè)谠O(shè)計(jì)期間經(jīng)常使用經(jīng)驗(yàn)法則，希望這些法則足以滿足其設(shè)計(jì)的器件要求。在設(shè)計(jì)達(dá)到較高頻率從而在測(cè)試中導(dǎo)致失敗時(shí)，這些電磁兼容設(shè)計(jì)規(guī)則有不少變得陳舊過(guò)時(shí)。

　　在設(shè)計(jì)階段之后，設(shè)計(jì)師制造原型并對(duì)其進(jìn)行電磁兼容性測(cè)試。當(dāng)設(shè)計(jì)中考慮電磁兼容性太晚時(shí)，這一過(guò)程往往會(huì)出現(xiàn)種種EMC問(wèn)題。對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行昂貴的修復(fù)通常是唯一可行的選擇。當(dāng)設(shè)計(jì)從系統(tǒng)概念設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)入具體設(shè)計(jì)再到驗(yàn)證階段時(shí)，設(shè)計(jì)修改常常會(huì)增加一個(gè)數(shù)量級(jí)以上。所以，對(duì)設(shè)計(jì)作出一次修改，在概念設(shè)計(jì)階段只耗費(fèi)100美元，到了測(cè)試階段可能要耗費(fèi)幾十萬(wàn)美元以上，更不用提對(duì)面市時(shí)間的負(fù)面影響了。

　　電磁兼容仿真的挑戰(zhàn)

　　為了在實(shí)驗(yàn)室中一次通過(guò)電磁兼容性測(cè)試并保證在預(yù)算內(nèi)按時(shí)交貨，把電磁兼容設(shè)計(jì)作為產(chǎn)品生產(chǎn)周期不可分割的一部分是非常必要的。設(shè)計(jì)師可借助麥克斯韋（Maxwell）方程的3D解法就能達(dá)到這一目的。麥克斯韋方程是對(duì)電磁相互作用的簡(jiǎn)明數(shù)學(xué)表達(dá)。但是，電磁兼容仿真是計(jì)算電磁學(xué)的其它領(lǐng)域中并不常見的難題。

　　典型的EMC問(wèn)題與機(jī)殼有關(guān)，而機(jī)殼對(duì)EMC影響要比對(duì)EMC性能十分重要的插槽、孔和纜線等要大。精確建模要求模型包含大大小小的細(xì)節(jié)。這一要求導(dǎo)致很大的縱橫比（最大特征尺寸與最小特征尺寸之比），從而又要求用精細(xì)柵格來(lái)解析最精細(xì)的細(xì)節(jié)。壓縮模型技術(shù)可使您在仿真中包含大大小小的結(jié)構(gòu)，而無(wú)需過(guò)多的仿真次數(shù)。

　　另一個(gè)難題是你必須在一個(gè)很寬的頻率范圍內(nèi)完成EMC的特性化。在每一采樣頻率下計(jì)算電磁場(chǎng)所需的時(shí)間可能是令人望而卻步的。諸如傳輸線方法（TLM）等的時(shí)域方法可在時(shí)域內(nèi)采用寬帶激勵(lì)來(lái)計(jì)算電磁場(chǎng)，從而能在一個(gè)仿真過(guò)程中得出整個(gè)頻段的數(shù)據(jù)?？臻g被劃分為在正交傳輸線交點(diǎn)處建模的單元。電壓脈沖是在每一單元被發(fā)射和散射。你可以每隔一定的時(shí)間，根據(jù)傳輸線上的電壓和電流計(jì)算出電場(chǎng)和磁場(chǎng)。

　　EMC仿真可得出精確的結(jié)果。圖1對(duì)裝在一塊底板上的三種模塊配置（即1塊、2塊和3塊模塊）的輻射功率計(jì)算值（紅色）與輻射功率實(shí)測(cè)結(jié)果（藍(lán)色）進(jìn)行了比較，（參考文獻(xiàn)1）。輻射功率計(jì)算值以1nw 為基準(zhǔn)，單位為dB 。你可以把多個(gè)模塊配置的諧振峰值位置存在的小差異歸因于在測(cè)量中難以將多個(gè)模塊精確對(duì)準(zhǔn)。值得注意的是，由于三種配置的輸入功率都相同，所以輻射功率的諧振峰值和幅度的差異僅僅是由于系統(tǒng)布局不同引起的。