電磁兼容預測是為更好實現(xiàn)電磁兼容設計服務的。電磁兼容設計的發(fā)展經(jīng)歷了三個階段:即問題解決法、規(guī)范法和系統(tǒng)法。
問題解決法是先進行研制,然后根據(jù)研制成的設備或系統(tǒng)在測試中出現(xiàn)的電磁干擾問題,運用各種抑制干擾的技術去逐個解決。很明顯,這種方法存在很大的風險,往往造成很大的人力和財力的浪費,延誤研制周期。
規(guī)范法是指依據(jù)電磁兼容性標準和規(guī)范進行設備和系統(tǒng)設計制造。這樣可以再一定程度上預防電磁干擾問題的出現(xiàn)。不過由于標準、規(guī)范并非針對某個設備或系統(tǒng)制定,往往造成過量的設計裕量,或雖然滿足了規(guī)范,但仍存在干擾等現(xiàn)象。
系統(tǒng)法則是建立在計算機技術和數(shù)值計算技術的基礎上,是根據(jù)預測程序針對設計方案進行電磁兼容性預測和分析,若發(fā)現(xiàn)不兼容問題或存在太大的過量設計,則可修改設計然后再進行預測,形成合理方案后在進行硬件生產(chǎn)。實踐證明:系統(tǒng)法可解決多數(shù)電磁不兼容或兼容裕量過大等問題,并有助于縮短研制周期,節(jié)約研制成本,代表電磁兼容設計的發(fā)展方向。
一、預測建模、預測方程及預測步驟
電磁兼容預測所針對的三個基本要素是電磁騷擾源、耦合途徑和敏感設備:
1、騷擾源是指能發(fā)出電磁能量的各種元件、器件、設備、系統(tǒng)或自然現(xiàn)象;
2、耦合途徑指能量從騷擾源到敏感設備的途徑,如傳導通路、輻射傳播媒介等;
3、敏感設備指對外來騷擾發(fā)生響應的設備。
平時所說的電磁干擾效應是指騷擾源發(fā)出的電磁能量經(jīng)過耦合途徑傳輸至敏感設備,且使得敏感設備出現(xiàn)有害的響應,本書討論中認為:干擾是騷擾產(chǎn)生的有害結果。
電磁兼容預測就是要在硬件生產(chǎn)之前分析可能存在的不合理設計,而建立三要素的基本模型是所有預測的基礎。
1、騷擾源模型
信號發(fā)生器的基本任務是產(chǎn)生電磁能,在設計所需頻帶范圍內(nèi)的輻射稱為基本輻射,屬有用信號;而不在設計所需頻帶范圍內(nèi)的輻射稱為帶外輻射,屬無用信號。所有輻射能量均可從其空間分布、頻譜特性方面加以描述。我們知道能量的空間分布取決于輻射體的方向性。
2、耦合途徑模型
根據(jù)電磁騷擾傳輸和耦合途徑的特征,有學者對工程中各類問題歸納為六種模型:天線對天線騷擾模型、電磁場對導線的感應騷擾模型、導線對導線感應模型、公共阻抗傳導騷擾模型、孔縫泄露場模型、機殼屏蔽效能模型。
3、敏感設備模型
任何實際敏感設備均非理想的通帶,都具有接收帶外信號的能力。接收機的受擾程度除與信號類型、騷擾侵入方式有關外,還與信號的調(diào)制方式及頻譜有關。
預測步驟
在電磁兼容預測中應注意:同一個設備往往即是騷擾源,又是敏感設備。因此對于一個實際的電氣、電子系統(tǒng),其中可能存在的騷擾對數(shù)量是很大的。如一個由20個收發(fā)設備組成的系統(tǒng),其可能的騷擾對將超過100萬對。如果對每一個騷擾對都進行詳細分析是難以想象的,也是不必要的。工程中往往按先粗后細的原則,剔除那些能夠肯定的問題。對剩下的問題采用不同的分析模型處理。
二、傳導騷擾預測
從耦合途徑角度來看,不同的媒介具有不同的騷擾特征。一般分為三大類:傳導騷擾、感應騷擾、輻射騷擾;傳導騷擾的耦合途徑是直接相連的導體,如共地阻抗等;導線與回路之間的電耦合、磁耦合、混合電磁耦合稱為感應騷擾;通過空間傳播的電磁騷擾稱為輻射騷擾,主要有共模輻射騷擾及差模輻射騷擾。
三、感應騷擾預測
感應騷擾可細分為容性騷擾和感性騷擾兩類,但實際問題中,兩者往往是并存的。
四、輻射騷擾預測
對于通過空間傳播的騷擾,可借助基本輻射單元的輻射特性加以分析。