CN102426617A - 一种电子设备传导耦合电磁敏感性仿真方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电子设备传导耦合电磁敏感性仿真方法，该电子设备传导耦合电磁敏感性是在先进设计系统仿真软件中被调用；第一步构建电子设备前门电路模型；第二步构建电子设备后门电路模型；第三步在前门电路中引入电磁干扰获得前门电路电磁敏感特性；第四步在后门电路中引入电磁干扰获得后门电路电磁敏感特性。本发明仿真方法以调用传导耦合关系Vf(t)＝Φ(Z)×Z×Vef(t)，来获得不同电磁干扰频率和场强条件下，能够较好地获得电子设备传导耦合的电磁敏感特性，该方法仿真精度高，与实测误差较小，能为电子设备设计和试验提供较好的技术支撑。
Description
技术领域
本发明属于电子设备电磁特性技术领域，具体涉及一种电子设备传导耦合电磁敏感性仿真方法。
背景技术
电磁敏感性问题实际上是电子设备辐射发射的电磁波与其他或电子设备间的相互作用。电磁敏感性是指设备、器件因电磁干扰可能导致工作性能降级的特性，这种相互影响可以用“场路耦合”来描述，即一个电子设备对另一个电子设备的“场路耦合”可以实现能量从骚扰源传递到敏感设备。场路耦合中的传导耦合是指电磁干扰能量以电压或电流的形式通过金属导线或集总元件耦合至接收器，具体可分为直接传导耦合、公共阻抗耦合和转移阻抗耦合。因此，只有认识了外界射频电磁干扰能量与电子设备的电磁能量耦合方式和强度，才能科学制定电子设备的抗射频电磁干扰性能试验方法。
先进设计系统(Advanced Design System)，简称ADS，是安捷伦科技有限公司(Agilent)为适应竞争形势，为了高效的进行产品研发生产，而设计开发的一款EDA软件。通过从频域和时域电路仿真到电磁场仿真的全套仿真技术，ADS让设计师全面表征和优化设计。单一的集成设计环境提供系统和电路仿真器，以及电路图捕获、布局和验证能力。
ADS电子设计自动化功能十分强大，包含时域电路仿真(SPICE-likeSimulation)、频域电路仿真(Harmonic Balance、Linear Analysis)、三维电磁仿真(EM Simulation)、通信系统仿真(Communication SystemSimulation)、数字信号处理仿真设计(DSP)。
发明内容
本发明的目的是提出一种电子设备传导耦合电磁敏感性仿真方法，该方法以电子设备前门电路仿真模型CAA和电子设备后门电路仿真模型CAB在先进设计系统仿真软件ADS中进行电磁敏感性仿真，从而获得在不同频率电磁干扰下，电子设备前门电路仿真模型CAA的电压幅度随频率的变化，以及电子设备后门电路仿真模型CAB的电压幅度随频率的变化。
本发明的目的一种电子设备传导耦合电磁敏感性仿真方法，该仿真方法包括有下列步骤：
第一步：构建电子设备前门电路模型
依据待仿真的电子设备结构特征，构建获得电子设备前门电路仿真模型CAA；
所述电子设备前门电路仿真模型CAA是在先进设计系统仿真软件下，根据实际电子设备中放大电路的元器件参数，构建与实际电子设备相吻合的电子设备前门电路仿真模型CAA；
第二步：构建电子设备后门电路模型
依据待仿真的电子设备结构特征，构建获得电子设备后门电路仿真模型CAB；
所述电子设备前门电路仿真模型CAB是在先进设计系统仿真软件下，根据实际电子设备中后面电路在元器件参数，构建与实际电子设备相吻合的电子设备后门电路仿真模型CAA；
第三步：在电子设备前门电路模型CAA中引入电磁干扰信号，获取电子设备前门电路电磁敏感特性；
第四步：在电子设备后门电路模型CAB中引入电磁干扰信号，获取电子设备后门电路电磁敏感特性。
所述的电子设备传导耦合电磁敏感性仿真方法，在第三步和第四步中，是应用先进设计系统仿真软件，以调用传导耦合关系Vf(t)＝Φ(Z)×Z×Vef(t)仿真获得不同电磁干扰频率和场强条件下的电子设备前、后门电路的传导耦合敏感性；所述Vf(t)＝Φ(Z)×Z×Vef(t)中的Vf(t)表示电路输出端电压变化量值；Φ(Z)表示特性传导系数；Z表示特性阻抗；Vef(t)表示引入电路电磁干扰电压量值。
本发明一种电子设备传导耦合电磁敏感性仿真方法的优点：
①在电子设备前门电路仿真模型CAA和电子设备后门电路CAB中，充分考虑到电子设备中电路元器件在实际参数，仿真与实际应用场景相吻合。
②采用先进设计系统(ADS)仿真软件，可以方便模拟电子设备所处在真实电磁干扰环境，实现对电子设备电磁敏感性在准确判断。
③在电子设备前门电路仿真模型CAA和电子设备后门电路CAB中，引入不同频率在电磁干扰，可全面地分析该电子设备传导耦合电磁敏感性，且仿真精度高，与实际误差较小。
附图说明
图1是本发明传导耦合电磁敏感性仿真方法在流程图。
图2是本发明电子设备前门电路模型拷屏图。
图3是本发明电子设备后门电路模型拷屏图。
图4为依据实施例获得的电子设备前门电路电磁敏感性曲线图。
图5为依据实施例引入低频电磁干扰时获得的电子设备后门电路电磁敏感性曲线图。
图6为依据实施例引入高频电磁干扰时获得的电子设备后门电路电磁敏感性曲线图。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本发明做进一步的详细说明。
参见图1所示，本发明是一种电子设备传导耦合电磁敏感性仿真方法，该仿真方法包括有下列步骤：
第一步：构建电子设备前门电路模型
依据待仿真的电子设备结构特征，构建获得电子设备前门电路仿真模型CAA。
在本发明中，电子设备前门电路仿真模型CAA是在先进设计系统(ADS)仿真软件下，根据实际电子设备中放大电路(如图2)的元器件参数，构建与实际电子设备相吻合的电子设备前门电路仿真模型CAA。
本发明所述的前门耦合是指不希望有的电磁干扰通过用于输入正常信号的输入端，即电磁能量通过天线包括电缆、波导管、构架、地面电线和电话线等耦合到电子设备中的一种耦合方式。
参见图2所示，电子设备放大电路是以放大器为主要元器件的电路，输出一个经过放大了的有用信号给触发电路，完成信号选择。经过放大器放大处理的信号就可以送到触发器进行鉴别处理，以完成准确可靠的动作。由于电子设备采用平面晶体闸流管作为执行开关，故在放大器之后应加一脉冲触发器，用来控制执行开关的开启和关闭。电子设备的触发电路就是完成这一任务的。触发电路由正信号触发，主要起幅度鉴别开关的作用。当放大器输出小于触发电路的触发电平时，能可靠地使执行开关关闭；当放大器输出大于或等于触发电平时，能可靠地打开执行开关。
第二步：构建电子设备后门电路模型
依据待仿真的电子设备结构特征，构建获得电子设备后门电路仿真模型CAB。
在本发明中，电子设备前门电路仿真模型CAB是在先进设计系统(ADS)仿真软件下，根据实际电子设备中后面电路在元器件参数，构建与实际电子设备相吻合的电子设备后门电路仿真模型CAA。
本发明所述的后门耦合是指电磁能量通过接缝、孔隙、开口、舱口、进气孔、排气孔以及开关等穿透的一种耦合方式。
参见图3所示，执行电路中的晶闸管是对电磁瞬变信号较敏感的器件，晶闸管对正向电压的快速升高非常敏感，当电压上升速度超过一定的临界值时，晶闸管则无需控制极信号便提前翻转到低阻区。其次，非触发引信的敏感元器件还可能是稳压二极管和可控硅。电磁波可能使引信中点火电路的可控硅误触发导通，使引信点火；同时，还能使引信中前级电路中的稳压二极管产生电压抖动，这一抖动的电压经放大整形后输出磁脉冲信号，单次脉冲和重频的微波都可以产生磁脉冲信号，使引信输出振动信号，从而使引信点火。
第三步：在电子设备前门电路模型CAA中引入电磁干扰信号，获取电子设备前门电路电磁敏感特性。
放大器的输入内阻比较大，因此，在仿真中，终端负载设定为1M欧姆，设定磁探测器模型的匝数，线圈半径以及线圈所用铜线的直径，在电磁波不同照射线圈的情况下，测量不同频率电磁波耦合到测探测器终端负载上的电压值，从而判断外界电磁波通过磁探测器对非触发引信所造成的干扰。
第四步：在电子设备后门电路模型CAB中引入电磁干扰信号，获取电子设备后门电路电磁敏感特性。
当引信在开启状态时，引信的触发频率比较低，测试在引信的输入端注入引信的触发信号时，观测引信放电电路的输出结果；同时，在引信放大电路输入端注入外界电磁波干扰，检测干扰信号是否能使引信电路触发，从而判断外界电磁波通过引信放大电路对非触发引信所造成的干扰。
根据引信执行电路的作用过程，仿真分析在外界干扰的电磁波感应的电压传递到执行电路后，执行电路中电容与导引头两端的电压变化情况，分析检测外界电磁波干扰信号对点火电容及导引头的影响，从而检测地雷非触发引信传导耦合电磁敏感性的情况。
在先进设计系统(ADS)仿真软件中，调用传导耦合关系Vf(t)＝Φ(Z)×Z×Vef(t)能够获得不同电磁干扰频率和场强条件下，电子设备前、后门电路的传导耦合敏感性情况，其中：
Vf(t)表示电路输出端电压变化量值；
Φ(Z)表示特性传导系数；
Z表示特性阻抗；
Vef(t)表示引入电路电磁干扰电压量值。
在电子设备前门电路仿真模型CAA中引入干扰电磁波，利用先进设计系统(ADS)仿真软件，检测不同频率的干扰电磁波通过电子设备前门电路仿真模型CAA时所引起该电子设备前门电路的扰动。
在本发明中，在电子设备后门电路仿真模型CAB中引入干扰电磁波，利用先进设计系统(ADS)仿真软件，检测低频干扰电磁波通过电子设备后门电路仿真模型CAB时所引起该电子设备后门电路的扰动。
在本发明中，在电子设备后门电路仿真模型CAB中引入干扰电磁波，利用先进设计系统(ADS)仿真软件，检测高频干扰电磁波通过电子设备后门电路仿真模型CAB时所引起该电子设备后门电路的扰动。
为了实现某电子设备电磁兼容性的定量预测分析，本发明应用计算机的计算与存储能力和采用软件编写程序的方式，发明人应用VC++6.0编写了电子设备传导耦合电磁敏感性仿真系统。该电子设备传导耦合电磁敏感性仿真系统是在先进设计系统(Advanced Design System，ADS)软件环境中进行的。
计算机是一种能够按照事先存储的程序，自动、高速地进行大量数值计算和各种信息处理的现代化智能电子设备。在本发明中，计算机的最低配置为：主频1.24GHz、内存512M、硬盘10GB；计算机的操作系统为Windows2000/2003/XP。
实施例
电子设备前门电路仿真模型CAA中的放大电路所选电子器件为圣邦微电子有限公司生产的SGM358型号运算放大器。其为两级放大。
电子设备后门电路仿真模型CAB选用触发器，电路原理图如图3所示。
引入干扰电磁波：频率为300MHz～1GHz，场强为15V/m～50V/m。
在先进设计系统(ADS)仿真软件中进行传导耦合电磁敏感性仿真，仿真结果如图4、图5和图6所示。
由图4可知，电子设备前门电路引入在电磁干扰能量较小，电压幅度几乎不发生变化。
由图5可知，在该电子设备后门电路中引入低频电磁干扰时，电子设备后门电路上电压波形恒定不变，几乎不受电磁干扰。
由图6可知，在该电子设备后门电路中引入高频电磁干扰时，电子设备后门电路上的电压会发生显著在变化，会对该电子设备在后门电路产生较强在影响，容易受到高频电磁波干扰。
Claims (5)
1.一种电子设备传导耦合电磁敏感性仿真方法，其特征在于该仿真方法包括有下列步骤：
第一步：构建电子设备前门电路模型
依据待仿真的电子设备结构特征，构建获得电子设备前门电路仿真模型CAA；
所述电子设备前门电路仿真模型CAA是在先进设计系统仿真软件下，根据实际电子设备中放大电路的元器件参数，构建与实际电子设备相吻合的电子设备前门电路仿真模型CAA；
第二步：构建电子设备后门电路模型
依据待仿真的电子设备结构特征，构建获得电子设备后门电路仿真模型CAB；
所述电子设备前门电路仿真模型CAB是在先进设计系统仿真软件下，根据实际电子设备中后面电路在元器件参数，构建与实际电子设备相吻合的电子设备后门电路仿真模型CAA；
第三步：在电子设备前门电路模型CAA中引入电磁干扰信号，获取电子设备前门电路电磁敏感特性；
第四步：在电子设备后门电路模型CAB中引入电磁干扰信号，获取电子设备后门电路电磁敏感特性。
2.根据权利要求1所述的电子设备传导耦合电磁敏感性仿真方法，其特征在于：在第三步和第四步中，是应用先进设计系统仿真软件中，以调用传导耦合关系Vf(t)＝Φ(Z)×Z×Vef(t)仿真获得不同电磁干扰频率和场强条件下的电子设备前、后门电路的传导耦合敏感性；
所述Vf(t)＝Φ(Z)×Z×Vef(t)中的Vf(t)表示电路输出端电压变化量值；Φ(Z)表示特性传导系数；Z表示特性阻抗；Vef(t)表示引入电路电磁干扰电压量值。
3.根据权利要求1所述的电子设备传导耦合电磁敏感性仿真方法，其特征在于：电子设备放大电路是以放大器为主要元器件的电路，输出一个经过放大了的有用信号给触发电路，完成信号选择。
4.根据权利要求1所述的电子设备传导耦合电磁敏感性仿真方法，其特征在于：执行电路中的晶闸管是对电磁瞬变信号较敏感的器件，晶闸管对正向电压的快速升高非常敏感，当电压上升速度超过一定的临界值时，晶闸管则无需控制极信号便提前翻转到低阻区。
5.根据权利要求1所述的电子设备传导耦合电磁敏感性仿真方法，其特征在于：电子设备传导耦合电磁敏感性应用VC++6.0编写。
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