隨著產(chǎn)品復(fù)雜性和密度的提高以及設(shè)計(jì)周期的不斷縮短，電磁兼容性可以在設(shè)計(jì)周期的后期得到解決（EMC）問題變得越來越不切實(shí)際。在較高的頻率下，你通常用它來計(jì)算EMC經(jīng)驗(yàn)法則不再適用，你可能很容易誤用這些經(jīng)驗(yàn)法則。結(jié)果，70%~90%的新設(shè)計(jì)沒有通過第一次EMC測試使得后期重新設(shè)計(jì)的成本非常高。如果制造商延遲交貨日期，損失的銷售成本將更大。為了以更低的成本確定和解決問題，設(shè)計(jì)師應(yīng)考慮在設(shè)計(jì)過程中盡早采用基于概念分析的協(xié)作風(fēng)格EMC仿真。

較高的時鐘速度將增加滿足電磁兼容性需求的難度。在千兆赫茲領(lǐng)域，增加外殼共振次數(shù)會增強(qiáng)電磁輻射，使孔徑和間隙成為問題；特殊集成電路（ASIC）散熱器也會增加電磁輻射。此外，管理機(jī)構(gòu)正在制定規(guī)則，以確保在越來越高的頻率下的合規(guī)性。此外，當(dāng)工程師計(jì)劃在系統(tǒng)中設(shè)計(jì)輻射器時，對于集成的無線功能(例如Wi-Fi，藍(lán)牙，WiMax，UWB）這一趨勢提出了進(jìn)一步的挑戰(zhàn)。

傳統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計(jì)方法

在正常情況下，電氣硬件設(shè)計(jì)師和機(jī)械設(shè)計(jì)師在考慮電磁兼容性問題時獨(dú)立行事，彼此之間沒有交流或很少交流。他們經(jīng)常在設(shè)計(jì)過程中使用經(jīng)驗(yàn)規(guī)則，希望這些規(guī)則足以滿足他們設(shè)計(jì)的設(shè)備要求。當(dāng)設(shè)計(jì)達(dá)到高頻，導(dǎo)致測試失敗時，許多電磁兼容設(shè)計(jì)規(guī)則已經(jīng)過時。

設(shè)計(jì)階段結(jié)束后，設(shè)計(jì)師制作原型并測試電磁兼容性。當(dāng)設(shè)計(jì)中考慮電磁兼容性太晚時，這個過程中經(jīng)常會出現(xiàn)各種情況EMC問題。昂貴的設(shè)計(jì)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)移到特定設(shè)計(jì)到驗(yàn)證階段時，設(shè)計(jì)修改通常會增加一個以上的數(shù)量級。因此，在概念設(shè)計(jì)階段修改設(shè)計(jì)只需100美元，在測試階段可能需要數(shù)十萬美元，更不用說對市場時間的負(fù)面影響了。

電磁兼容模擬的挑戰(zhàn)

為了在實(shí)驗(yàn)室通過電磁兼容性測試，并確保在預(yù)算內(nèi)按時交付，非常有必要將電磁兼容性設(shè)計(jì)作為產(chǎn)品生產(chǎn)周期中不可分割的一部分。設(shè)計(jì)師可以使用麥克斯韋（Maxwell）方程的3D解決方案可以實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。麥克斯韋方程是一種簡單的電磁相互作用的數(shù)學(xué)表達(dá)。然而，電磁兼容模擬在計(jì)算電磁學(xué)的其他領(lǐng)域并不是一個常見的問題。

典型的EMC問題與外殼有關(guān)，而外殼與外殼有關(guān)EMC影響要比對EMC對于性能非常重要的插槽，孔和電纜應(yīng)該很大。精確的建模要求模型包含大大小小的細(xì)節(jié)。這一要求導(dǎo)致了一個很大的垂直和水平比（最大特征尺寸和最小特征尺寸的比率），這需要使用精細(xì)的網(wǎng)格來分析最精細(xì)的細(xì)節(jié)。壓縮模型技術(shù)允許您在模擬中包含大大小小的結(jié)構(gòu)，而無需太多的模擬時間。

另一個問題是，您必須在非常寬的頻率范圍內(nèi)完成EMC特點(diǎn)。在每個采樣頻率下計(jì)算電磁場所需的時間可能令人望而卻步。如傳輸方法（TLM）時域方法可以使用寬帶激勵來計(jì)算時域內(nèi)的電磁場，從而在模擬過程中獲得整個頻段的數(shù)據(jù)。該空間被劃分為在正交傳輸線交叉處建模的單元。電壓脈沖在每個單元中發(fā)射和散射。您可以根據(jù)傳輸線上的電壓和電流計(jì)算電場和磁場。

EMC模擬可以得到準(zhǔn)確的結(jié)果。圖1比較了安裝在一個底板上的三個模塊的輻射功率計(jì)算值(塊)的輻射功率計(jì)算值(紅色)和輻射功率測量結(jié)果(藍(lán)色)(參考文獻(xiàn)1)。輻射功率計(jì)算值為1nw為基準(zhǔn)，單位為dB。您可以將多個模塊配置的諧振峰值位置的小差異歸因于在測量過程中難以準(zhǔn)確對齊多個模塊。值得注意的是，由于三種配置的輸入功率相同，輻射功率的諧振峰值和振幅的差異僅由不同的系統(tǒng)布局引起。

潛在應(yīng)用領(lǐng)域

EMC模擬可用于檢測元件和子系統(tǒng)，如散熱器接地的輻射分布對頻率特性的影響，或評估接地技術(shù)、散熱器形狀和其他因素的影響。此外，您還可以比較不同通風(fēng)口尺寸和形狀以及金屬厚度的屏蔽效果。在這一領(lǐng)域的最新應(yīng)用中，有一項(xiàng)研究工作是通過放置兩個背靠背間隔很小的板來評估屏蔽效果。

EMC為了計(jì)算寬帶屏蔽效果，寬帶電磁輻射優(yōu)化，從而計(jì)算寬帶屏蔽效果，寬帶電磁輻射，33-D遠(yuǎn)場輻射圖，用于模擬圓柱形近場電磁輻射的轉(zhuǎn)盤測量和可視化，有助于確定電磁與熱點(diǎn)位置的電流和電磁場分布。典型的系統(tǒng)級EMC應(yīng)用包括:保證最大屏蔽效果的外殼設(shè)計(jì)、外殼內(nèi)部元件的分布位置EMC系統(tǒng)內(nèi)外電纜耦合的效果評價、計(jì)算及電纜輻射效果的檢測。EMC模擬還有助于在外殼和子系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)有害電磁波的機(jī)理，如空腔共振、穿孔、插槽、接頭和其他座椅開口處的電磁輻射，通過電纜傳導(dǎo)輻射，與散熱器和其他元件的耦合，以及光學(xué)元件和顯示器，LED固有寄生波導(dǎo)以及其他安裝在底座上的元件。

接頭類型對EMC的影響

您可以使用一個簡單而快速的外殼模型來設(shè)計(jì)接頭配置。圖2評估了對接接頭產(chǎn)生的輻射和重疊外殼接頭產(chǎn)生的輻射。通過相對的屏蔽水平，工程師可以根據(jù)外殼進(jìn)行評估EMC決定預(yù)算和實(shí)現(xiàn)特定設(shè)計(jì)配置的成本。在模擬過程中添加內(nèi)部元件對模擬時間時間產(chǎn)生很小的影響，因此設(shè)計(jì)者可以很容易地評估接頭屏蔽效果，從而導(dǎo)致插槽諧振耦合、諧振腔模式和與內(nèi)部結(jié)構(gòu)的交互。插槽泄漏的設(shè)計(jì)規(guī)則不適用于上述因素，這將導(dǎo)致高成本的過度設(shè)計(jì)和欠款設(shè)計(jì)。