CN106199257A - 集成电路电磁辐射分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于电磁兼容技术领域，尤其涉及一种集成电路电磁辐射分析方法。本发明提出的集成电路电磁辐射分析方法，包括：获取集成电路处于第一工作状态时、距离集成电路表面距离为h₁的第一观测平面上的m个观测点的切向磁场强度和相位数据H^ms；确定时域等效电偶极子模型中等效电偶极子的数量为n；根据获取的所述m个观测点的切向磁场强度和相位数据H^ms，求解所述时域等效电偶极子模型中n个等效电偶极子的参数。本发明提出的集成电路电磁辐射分析方法通过实测数据和模型运算，建立可用于精确地进行电磁兼容性能分析和预测的集成电路时域等效电偶极子模型，节省了测量时间和测量费用，提高了分析和预测效率。

Description

集成电路电磁辐射分析方法

技术领域

本发明属于电磁兼容技术领域，尤其涉及一种集成电路电磁辐射分析方法。

背景技术

集成电路中包含高度集成的有源芯片、无源集总元件和不同封装结构的集成芯片。同时，集成电路中的工作频率增加，电路结构更加复杂。电路集成度的增加使得设备和板卡之间的耦合现象加重，电路工作过程中信号失真，串扰和电磁辐射等问题越来越严重。

另一方面，在印刷电路板(Printed Circuit Board，以下简称PCB)设计中广泛应用高密度封装，使得PCB与外壳间产生了更多的电磁干扰问题。当芯片、器件和布线穿过不同层的板卡时，介质的变化更是增加了设备电磁干扰(Electromagnetic Interference，以下简称EMI)分析和电磁兼容(Electro Magnetic Compatibility，以下简称EMC)分析的难度。

上述这些因素都为对集成电路进行精确地电磁辐射分析增加了不确定性的因素。

目前对集成电路的电磁兼容分析通常有微波暗室测试、近场测试、电磁兼容仿真软件分析和利用计算电磁学方法进行分析等几种方法。

工程上对集成电路和电子设备进行电磁兼容性能测试的方法有在微波暗室中进行远场测试。远场测试关注于整个设备在某个频率点处的电磁辐射值，并不对设备内部设置的电路板中的具体位置处产生的电磁干扰进行测量。但是，在很多时候设备电磁兼容测试不达标的原因是因为设备内部设置的集成电路产生的电磁辐射过大。因此，远场测试不能准确定位集成电路中干扰源的位置，也不能测量到准确的干扰值。

对集成电路和电子设备的电磁兼容性能进行测试的另一种方法是近场探头诊断方式。根据电磁兼容分析仪或频谱仪中显示的所测得信号的幅频特性曲线可以大致确定电路中电磁干扰较强的区域，但精确测量这个区域中产生的干扰值是很困难的，且目前还没有形成近场干扰测量的统一标准。

另一方面，目前有多种电磁兼容仿真软件可以使用。但仿真软件的准确性和效果差强人意。在不少情况下，甚至不能完成集成电路电磁兼容特性的预测。另外，电磁兼容仿真软件需要电路板的器件组成、电路设计、布线规则、电路板要实现的功能等精确信息，存在泄露电路板中机密信息的风险。

发明内容

鉴于此，本发明提出一种集成电路电磁辐射分析方法。本发明提出的集成电路电磁辐射分析方法使用近场扫描技术和时域等效电偶极子相结合的方法，通过实测数据和模型运算，建立可用于精确地进行电磁兼容性能分析和预测的集成电路时域等效电偶极子模型，节省了测量时间和测量费用，提高了分析和预测效率。

本发明提出的集成电路电磁辐射分析方法，包括以下步骤：获取集成电路处于第一工作状态时、距离集成电路表面距离为h₁的第一观测平面上的m个观测点的切向磁场强度和相位数据H^ms，其中，和分别是在第i个观测点处获取的x方向和y方向的切向磁场强度和相位分量，1≤i≤m；确定时域等效电偶极子模型中等效电偶极子的数量为n，其中，n≤m；根据获取的该m个观测点的切向磁场强度和相位数据H^ms，求解该时域等效电偶极子模型中n个等效电偶极子的参数，该参数包括：电流表达式、幅值表达式、和相位表达式；具有该参数的n个等效电偶极子所组成的该时域等效电偶极子模型在该第一观测平面上的该m个观测点上所产生的计算切向磁场强度和相位数据H^c与获取的该m个观测点的切向磁场强度和相位数据H^ms是相同的。

进一步地，上述的集成电路电磁辐射分析方法中，该求解时域等效电偶极子模型中n个等效电偶极子的参数的步骤之后，还包括：确定当前的时域等效电偶极子模型中电偶极子的数量N；计算该当前的时域等效电偶极子模型中N个电偶极子的幅值，并确定最小幅值电偶极子；除外该最小幅值电偶极子，计算其它(N-1)个电偶极子所产生的简化切向磁场强度和相位数据，并计算相对误差；若相对误差小于预先设定的误差阈值，则得到具有该其它(N-1)个电偶极子的优化时域等效电偶极子模型，并将该优化时域等效电偶极子模型作为当前的时域等效电偶极子模型，并返回该确定当前的时域等效电偶极子模型中电偶极子的数量N的步骤；若相对误差大于或等于预先设定的误差阈值，则确定该当前的时域等效电偶极子模型为最终优化时域等效电偶极子模型。

进一步地，上述的集成电路电磁辐射分析方法，确定该最终优化时域等效电偶极子模型之后，还包括：利用该最终优化时域等效电偶极子模型，解算在集成电路处于第一工作状态时、该距离集成电路表面距离为h₂的第二观测平面上的p个预测点的预测切向磁场强度和相位数据H^p，以定位该集成电路表面的电磁干扰源。

进一步地，上述的集成电路电磁辐射分析方法，该相对误差由下式定义：

Error＝Error₁+Error₂，

${\mathrm{Error}}_2=\frac{\underset{i=1}{\overset{m}{\Σ}}{(H_{y,i}^{ms}-H_{y,i}^{\mathrm{mod}el})}^2}{\underset{i=1}{\overset{m}{\Σ}}{\left(H_{y,i}^{ms}\right)}^2},$

其中，和分别是该简化切向磁场强度和相位数据中在第i个观测点处的x方向和y方向的预测切向磁场强度和相位分量。

进一步地，上述的集成电路电磁辐射分析方法，该获取集成电路处于第一工作状态时、距离集成电路表面距离为h₁的第一观测平面上的m个观测点的切向磁场强度和相位数据H^ms的步骤包括：以集成电路所在平面为参考平面，确定位于该参考平面上方、距离集成电路表面距离为h₁的第一观测平面，指定该第一观测平面上均匀分布的m个观测点的位置坐标，确定采样时间间隔Δt和采样点数A；利用近场扫描设备和近场探头，逐点按照该采样时间间隔Δt和采样点数A获取该m个观测点在x方向和y方向的切向磁场强度和相位数据和

进一步地，上述的集成电路电磁辐射分析方法，该利用近场扫描设备和近场探头，逐点获取该m个观测点在x方向和y方向的切向磁场分量的步骤中，该近场扫描设备为矢量网络分析仪，该近场探头包括参考探头和测量探头，该参考探头和测量探头的一端分别与该矢量网络分析仪连接，该参考探头的另一端放置在该参考平面上预先设置的参考点上；该测量探头的另一端依次在该m个观测点上进行测量。

进一步地，上述的集成电路电磁辐射分析方法，该确定时域等效电偶极子模型中等效电偶极子的数量为n的步骤，包括：根据该集成电路的尺寸和集成电路的工作状态，确定时域等效电偶极子模型中等效电偶极子的数量和每个等效电偶极子的位置坐标。

进一步地，上述的集成电路电磁辐射分析方法，该集成电路表面为该集成电路的正面或该集成电路的背面。

本发明提出的集成电路电磁辐射分析方法，利用近场扫描技术，获取集成电路表面的切向磁场强度和相位数据；并根据获取的该切向磁场强度和相位数据，求解时域等效电偶极子模型中各等效电偶极子的参数，具有该参数的该时域等效电偶极子模型中的n个等效电偶极子在该m个观测点上所产生的计算切向磁场强度和相位数据H^c与获取的该m个观测点的切向磁场强度和相位数据H^ms是相同的。

本发明提出的集成电路电磁辐射分析方法使用近场扫描技术和时域等效电偶极子相结合的方法，通过实测数据和模型运算，建立可用于精确地进行电磁兼容性能分析和预测的集成电路时域等效电偶极子模型，节省了测量时间和测量费用，提高了分析和预测效率。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

图1为本发明实施例集成电路电磁辐射分析方法的流程示意图图；

图2为本发明实施例集成电路电磁辐射分析方法的优化迭代的流程示意图；

图3为本发明实施例集成电路电磁辐射分析方法的近场扫描的流程示意图；

图4为本发明实施例集成电路电磁辐射分析方法的原理示意图；

图5为本发明实施例集成电路电磁辐射分析方法中电偶极子的示意图；

图6为本发明实施例集成电路电磁辐射分析方法中近场扫描示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于已给出的实施例，本领域普通技术人员在未作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

实施例

如图1所示，本发明实施例集成电路电磁辐射分析方法，包括以下步骤：

步骤S11：获取集成电路处于第一工作状态时、距离集成电路表面距离为h₁的第一观测平面上的m个观测点的切向磁场强度和相位数据H^ms，其中，和分别是在第i个观测点处获取的x方向和y方向的切向磁场强度和相位分量，1≤i≤m；

步骤S12：确定时域等效电偶极子模型中等效电偶极子的数量为n，其中，n≤m；

步骤S13：根据获取的该m个观测点的切向磁场强度和相位数据H^ms，求解该时域等效电偶极子模型中n个等效电偶极子的参数，该参数包括：电流表达式、幅值表达式、和相位表达式；具有该参数的n个等效电偶极子所组成的该时域等效电偶极子模型在该第一观测平面上的该m个观测点上所产生的计算切向磁场强度和相位数据H^c与获取的该m个观测点的切向磁场强度和相位数据H^ms是相同的。

本发明实施例集成电路电磁辐射分析方法，利用近场扫描技术，获取集成电路表面的切向磁场强度和相位数据；并根据获取的该切向磁场强度和相位数据，求解时域等效电偶极子模型中各等效电偶极子的参数，具有该参数的该时域等效电偶极子模型中的n个等效电偶极子在该m个观测点上所产生的计算切向磁场强度和相位数据H^c与获取的该m个观测点的切向磁场强度和相位数据H^ms是相同的。

本发明实施例集成电路电磁辐射分析方法使用近场扫描技术和时域等效电偶极子相结合的方法，通过实测数据和模型运算，建立可用于精确地进行电磁兼容性能分析和预测的集成电路时域等效电偶极子模型，节省了测量时间和测量费用，提高了分析和预测效率。

需要说明的是，发明中所建立的时域等效电偶极子模型是针对电路在某一个工作状态下的模型；不同的电路工作状态需要建立不同的时域等效电偶极子。

如图2所示，具体应用时，本发明实施例集成电路电磁辐射分析方法，该求解时域等效电偶极子模型中n个等效电偶极子的参数的步骤之后，还可以包括：

步骤S21：确定当前的时域等效电偶极子模型中电偶极子的数量N；

步骤S22：计算该当前的时域等效电偶极子模型中N个电偶极子的幅值，并确定最小幅值电偶极子；除外该最小幅值电偶极子，计算其它(N-1)个电偶极子所产生的简化切向磁场强度和相位数据，并计算相对误差；

步骤S23：判断相对误差是否小于预先设定的误差阈值，若“是”，则执行步骤S24；若“否”，则执行步骤S25；

步骤S24：得到具有该其它(N-1)个电偶极子的优化时域等效电偶极子模型，并将该优化时域等效电偶极子模型作为当前的时域等效电偶极子模型，并返回步骤S21；

步骤S25：确定该当前的时域等效电偶极子模型为最终优化时域等效电偶极子模型。

本发明实施例集成电路电磁辐射分析方法，对求出的时域等效电偶极子模型进行优化，通过减少时域等效电偶极子模型中电偶极子的个数，在保证建模精度的前提下，减少了建模复杂度，提高了计算速度。

具体应用时，本发明实施例集成电路电磁辐射分析方法，确定该最终优化时域等效电偶极子模型之后，还包括：

利用该最终优化时域等效电偶极子模型，解算在集成电路处于第一工作状态时、该距离集成电路表面距离为h₂的第二观测平面上的p个预测点的预测切向磁场强度和相位数据H^p，以定位该集成电路表面的电磁干扰源。

电磁场是由电场和磁场构成。而电磁兼容则需要衡量电磁场综合因素。在近场，电场和磁场共同存在，其强度不构成固定关系。以电场为主还是磁场为主，主要是由发射源的类型决定的。简而言之，在高电压，低电流的区域，电场大于磁场。高电流，低电压的区域，磁场大于电场。同时在主要的EMI测试频段，磁场随着距离的变化要快于电场。

尽管近场测量技术中观测的是磁场的强度和相位数据，但是根据观测的磁场数据建立的时域等效电偶极子模型能够进行电磁场解算和预测。

通常，时域等效电偶极子模型预测的内容是集成电路在某一个工作状态下工作时，其表面的电磁辐射值。预测时，针对不同尺寸，不同工作状态下的集成电路，时域等效电偶极子模型的数目、坐标，以及每个电偶极子的各种参数可能都需要改变。也即针对不同集成电路的不同的工作状态，需要分别建立一个新的时域等效电偶极子模型来进行电磁辐射的预测。

本发明实施例集成电路电磁辐射分析方法，利用建立的集成电路的电磁干扰等效辐射模型，分析集成电路在工作时产生的电磁辐射，在电路设计完成的初期可以及时分析电磁辐射性能，以达到集成电路电磁兼容性能分析和预测的目的。

具体应用时，本发明实施例集成电路电磁辐射分析方法，该迭代优化步骤中的相对误差由下式定义：

Error＝Error₁+Error₂，

${\mathrm{Error}}_2=\frac{\underset{i=1}{\overset{m}{\Σ}}{(H_{y,i}^{ms}-H_{y,i}^{\mathrm{mod}el})}^2}{\underset{i=1}{\overset{m}{\Σ}}{\left(H_{y,i}^{ms}\right)}^2},$

其中，

其中，和分别是该简化切向磁场强度和相位数据中在第i个观测点处的x方向和y方向的预测切向磁场强度和相位分量。

如图3所示，具体应用时，本发明实施例集成电路电磁辐射分析方法，该获取集成电路处于第一工作状态时、距离集成电路表面距离为h₁的第一观测平面上的m个观测点的切向磁场强度和相位数据H^ms的步骤包括：

步骤S31：以集成电路所在平面为参考平面，确定位于该参考平面上方、距离集成电路表面距离为h₁的第一观测平面，指定该第一观测平面上均匀分布的m个观测点的位置坐标，确定采样时间间隔Δt和采样点数A；

步骤S32：利用近场扫描设备和近场探头，逐点按照该采样时间间隔Δt和采样点数A获取该m个观测点在x方向和y方向的切向磁场强度和相位数据和

作为配合频谱分析仪查找干扰源的设备，近场探头可能为磁场探头和/或电场探头。选择近场探头往往要考虑以下重要因素：分辨率、灵敏度和频率响应等。

通常针对某种电路工作状态，建立时域等效电偶极子模型时，对一个观测平面进行近场测量获取电磁场辐射数据就可以了。优选地，观测平面距离测量参考平面的距离不大于该集成电路板的厚度。

建立时域等效电偶极子模型是为了对集成电路表面的电磁干扰进行预测，也即需要预测距离集成电路表面一定高度范围以内，不同高度处的电磁辐射情况。在大于该集成电路板的厚度之外的高度进行近场测量时，因为观测平面距离参考平面(也即集成电路所在平面)已经较远，则在这个观测平面上获取的电磁场辐射测量值中不仅包含目标集成电路产生的电磁辐射，还有周围环境中以及周围其它电路中产生的EMI。鉴于时域等效电偶极子模型的计算结果仅包含该集成电路产生的电磁辐射，因此，会导致因为测量值偏离真实情况太多，而导致依据该测量值得出的等效模型偏离真实情况太大，而失去建模的意义。

具体应用时，本发明实施例集成电路电磁辐射分析方法，该利用近场扫描设备和近场探头，逐点获取该m个观测点在x方向和y方向的切向磁场分量的步骤中，该近场扫描设备为矢量网络分析仪，该近场探头包括参考探头和测量探头，该参考探头和测量探头的一端分别与该矢量网络分析仪连接，该参考探头的另一端放置在该参考平面上预先设置的参考点上；该测量探头的另一端依次在该m个观测点上进行测量。

矢量网络分析仪可以同时测量信号的幅值和相位，因此是近场扫描技术中最常用的分析仪器。

具体应用时，本发明实施例集成电路电磁辐射分析方法，该确定时域等效电偶极子模型中等效电偶极子的数量为n的步骤，包括：根据该集成电路的尺寸和集成电路的工作状态，确定时域等效电偶极子模型中等效电偶极子的数量和每个等效电偶极子的位置坐标。

具体应用时，本发明实施例集成电路电磁辐射分析方法，该集成电路表面为该集成电路的正面或该集成电路的背面。

鉴于集成电路的屏蔽效应，针对正面建模，获得的等效电偶极子模型只能针对与正面邻近的空间进行电磁辐射预测；如果需要对背面进行预测，则需要针对背面再次采用近场扫描技术，建立针对背面的等效电偶极子模型。

以下对本发明实施例集成电路电磁辐射分析方法进行详细说明。

如图4所示，本发明实施例使用从时域中近场扫描得到的集成电路表面的切向磁场H_x(t),H_y(t)推导得出的等效电偶极子模型，对集成电路表面的辐射电磁场进行建模。

通过近场扫描，获取靠近且平行于集成电路表面一侧，距离集成电路表面为h的平面上的m个观测点处的m组切向磁场分量H_x,y(t)。

等效电偶极子分析方法可实现所建立的等效电偶极子模型产生的辐射电磁场与集成电路工作时产生的近场辐射电磁场相同。

根据辐射电磁场相同的原理，可以列出方程，该方程左侧为n个等效电偶极子模型在m个观测点上产生的辐射电磁场，该方程右侧为通过近场扫描获得的集成电路工作时在m个观测点上产生的辐射电磁场。

如图5所示，在笛卡尔坐标系中，记集成电路表面为一xy平面，记集成电路向与其表面平行的xy平面上的点(x，y)处辐射的切向磁场分别为H_x(t),H_y(t)。

具体应用时，将近场扫描获得的集成电路表面的切向磁场信息代入方程右侧，对方程进行求解，从而获得方程左侧中每个等效电偶极子的幅值表达式、相位表达式、和电流表达式。

在利用时域等效电偶极子模型对集成电路近场的电磁场进行建模时，各电偶极子的位置坐标是在求解之前预先设定的，并不需结合实际测量数据再进一步进行调整。

另一方面，鉴于若任一电偶极子的位置坐标与实际测量点的位置坐标重合，将会导致方程无解，在方程求解之前为各电偶极子指定位置坐标时，务必注意这个禁忌准则。

在笛卡尔坐标系中，将每个电偶极子采用一个D_x(t),D_y(t),D_z(t)三元素的高维矩阵来表示，则放置在参考平面上(x₀,y₀,z₀)处的电偶极子D_x,y,z(t)向三维空间中坐标位置为(x,y,z)处的观测点产生的切向磁场强度的表达式如式(1)和式(2)所示：

在式(1)和式(2)中，是电偶极子所在位置到观测点的距离，c为电磁波在空气介质中的传播速度，r/c项为场源和观测点之间的迟滞时间。

进一步地，每一个观测点处的辐射电磁场是来自所有n个电偶极子产生的电磁场叠加后的结果。

从m个观测点处实际测量集成电路的辐射电磁场，从而获取被测集成电路产生的切向磁场的二维矩阵，则得到了式(1)和式(2)左侧的值H_x(t),H_y(t)。

采用n个电偶极子组成等效电偶极子矩阵，得到式(1)和式(2)右侧的表达式。

利用近场扫描获得的数据H_x(t),H_y(t)求解式(1)和式(2)的逆问题，从而可分别求解出n个电偶极子的三个分量D_x(t),D_y(t),D_z(t)。

求解式(1)和式(2)的逆问题时，采样时间间隔Δt决定了时域等效电偶极子系数矩阵是否有解。

观测所跨的时间区间，也成为观测周期，必须能够覆盖该集成电路的至少一个工作循环。若该集成电路不存在工作循环，则需要通过反复试验，来确定该集成电路工作时，辐射电磁场变化的模式，或者对该集成电路的工作剖面进行足够多的采样。

假设矢量网络分析仪中记录的数据仅可以在一个观测周期内被近似，在这种假设下迟滞时间r/c可以近似为采样时间间隔Δt的整数倍，即有式(3)，其中j为整数。

jΔt＝r/c式(3)

电偶极子对时间的偏导可以近似为如下的差分方程：

将式(3)和式(4)带入到式(1)中可以得出式(5)：

将式(5)简化为式(6)：

H_x(t)＝[η_x,a(x,y)][D(t-j_x,yΔt)]+[η_x,b(x,y)][D(t-j_x,yΔt-1)]式(6)

其中j_x,y为坐标位置为(x,y,z)处的观测点的延迟时间系数；D(t)＝[D_x(t),D_y(t),D_z(t)]^T，η_x,a和η_x,b中的非零项可以从式(5)中得出。

类似的，将式(3)和式(4)带入到式(2)中可以得出式(7)：

H_y(t)＝[η_y,a(x,y)][D(t-j_x,yΔt)]+[η_y,b(x,y)][D(t-j_x,yΔt-1)]式(7)

同样的，η_y,a和η_y,b也可以推理出来。

在近场扫描中将n_x×n_y个磁场扫描结果以矩阵形式存放到H_x,y(t)中，有式(8)，其中m与n_x×n_y相等：

则所测集成电路表面坐标位置为(x,y,z)处的观测点的切向磁场分量和n个电偶极子之间的关系可以表示为式(9):

其中D(t)＝[D_x(t),D_y(t),D_z(t)]^T,

l取决于该观测点(x,y,z)与距离最远的电偶极子之间的最长迟滞时间，且有l_max＝j_max+1；

ξ_i和η矩阵之间的关系如式(10)所示：

在每个时间步Δt中，电偶极子分量D(t)＝[D_x(t),D_y(t),D_z(t)]^T分别可以从式(11)中解出：

[D(t)]＝[ξ₁]^-1([H_x,y(t)]-[ξ₂][D(t-Δt)]+...-[ξ_l][D(t-lΔt)])式(11)

将测量得到的t时刻的切向磁场和之前所有时间步中求得的[D(t-lΔt)]带入到式(11)中，可逐时间步得到在每一个时间步中的等效电偶极子D(t-r/c)。

为了确保D(t-r/c)的唯一解，必须保证电偶极子的数量n不大于观测点的数目m，即n≤m。

由于建立时域等效电偶极子模型需要采集不同时刻的PCB表面的切向磁场，在等效电偶极子建模过程中需要不同时刻的电偶极子。这导致电偶极子矩阵中元素个数过多，在计算时需要占用大量的计算机资源，导致计算速度慢，计算时间较长。

在具体应用时，为提高运算速度计算，保证快速性，需要进一步对求出的电偶极子矩阵进行优化。

等效电偶极子矩阵优化的基本思想是利用迭代法对电偶极子矩阵进行重建。步骤如下：对于含有N个电偶极子的矩阵，在每一个迭代步骤中，去掉幅值最小的电偶极子，然后计算出电偶极子产生的磁场的相对误差Error。相对误差Error包括x方向的磁场强度误差Error₁和y方向的磁场强度误差Error₂。当相对误差Error大于预先定义的阈值误差Error_max时迭代停止，此时得到的时域电偶极子矩阵就是经过迭代优化后的最终优化时域等效电偶极子模型。

靠前的多个观测时刻或采样点处的电偶极子模型是为了推导出最后观测时刻或采样点处的等效电偶极子模型。在进行预测时，也是以最后观测时刻或采样点处的时域等效偶极子模型产生的辐射场作为最后的预测数据。

需要说明的是，在优化时，每个迭代步骤的目的是减少等效电偶极子集合中的偶极子的个数。其手段是从当前的等效电偶极子集合中剔除出具有最小幅值的那一个电偶极子。具体的，是对全部电偶极子在最后采样点处的电磁场幅值进行对比，确定出具有最小幅值的那个电偶极子的。

Error_max为无量纲常数，根据不同的电磁兼容标准确定。

Error＝Error₁+Error₂式(12)

和是在第i个测量点处测得的切向磁场强度和相位数据值，和是由所有N个电偶极子产生的第i个点处的磁场分量值。

下一步，可以利用最终优化时域等效电偶极子模型进行预测。

为了推导出电偶极子模型，需要对待测集成电路进行近场扫描以获得其表面的磁场分布，获得集成电路所在平面上方的近场切向磁场H_x(t),H_y(t)的幅值和相位。近场扫描的原理如图6所示，步骤如下：

确定近场扫描的高度h，扫描尺寸和扫描点数p×q＝m及扫描点数A；

利用近场探头和矢量网络分析仪组成的扫描系统按照上述确定的参数进行扫描，扫描过程中参考探头的位置保持在参考点上；逐点移动测量探头，采集测量点处磁场的幅值与相位，并存储到计算机中；

在不同时刻，重复步骤S32，从而获取每个测量点处不同时刻的磁场幅值与相位，并存储到计算机中。

获取了集成电路所在平面上部的近场切向磁场H_x(t),H_y(t)的幅值和相位后，按照前述方法就可以获得时域等效电偶极子模型及优化后的最终优化时域等效电偶极子模型。

本发明实施例集成电路电磁辐射分析方法使用近场扫描技术和时域等效电偶极子相结合的方法，建立集成电路的等效辐射模型，分析集成电路在工作时产生的电磁辐射，在电路设计完成的初期可以及时分析电磁辐射性能，以达到集成电路电磁兼容性能分析和预测的目的。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。

Claims (8)

1.一种集成电路电磁辐射分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取集成电路处于第一工作状态时、距离集成电路表面距离为h₁的第一观测平面上的m个观测点的切向磁场强度和相位数据H^ms，其中，和分别是在第i个观测点处获取的x方向和y方向的切向磁场强度和相位分量，1≤i≤m；

确定时域等效电偶极子模型中等效电偶极子的数量为n，其中，n≤m；

根据获取的所述m个观测点的切向磁场强度和相位数据H^ms，求解所述时域等效电偶极子模型中n个等效电偶极子的参数，所述参数包括：电流表达式、幅值表达式、和相位表达式；具有所述参数的n个等效电偶极子所组成的所述时域等效电偶极子模型在所述第一观测平面上的所述m个观测点上所产生的计算切向磁场强度和相位数据H^c与获取的所述m个观测点的切向磁场强度和相位数据H^ms是相同的。

2.根据权利要求1所述的集成电路电磁辐射分析方法，其特征在于，所述求解时域等效电偶极子模型中n个等效电偶极子的参数的步骤之后，还包括：

确定当前的时域等效电偶极子模型中电偶极子的数量N；

计算所述当前的时域等效电偶极子模型中N个电偶极子的幅值，并确定最小幅值电偶极子；除外所述最小幅值电偶极子，计算其它(N-1)个电偶极子所产生的简化切向磁场强度和相位数据，并计算相对误差；

若相对误差小于预先设定的误差阈值，则得到具有所述其它(N-1)个电偶极子的优化时域等效电偶极子模型，并将所述优化时域等效电偶极子模型作为当前的时域等效电偶极子模型，并返回所述确定当前的时域等效电偶极子模型中电偶极子的数量N的步骤；

若相对误差大于或等于预先设定的误差阈值，则确定所述当前的时域等效电偶极子模型为最终优化时域等效电偶极子模型。

3.根据权利要求2所述的集成电路电磁辐射分析方法，其特征在于，确定所述最终优化时域等效电偶极子模型之后，还包括：

利用所述最终优化时域等效电偶极子模型，解算在集成电路处于第一工作状态时、所述距离集成电路表面距离为h₂的第二观测平面上的p个预测点的预测切向磁场强度和相位数据H^p，以定位所述集成电路表面的电磁干扰源。

4.根据权利要求2所述的集成电路电磁辐射分析方法，其特征在于，所述相对误差由下式定义：

Error＝Error₁+Error₂，

${\mathrm{Error}}_2=\frac{\underset{i=1}{\overset{m}{\Σ}}{(H_{y,i}^{ms}-H_{y,i}^{\mathrm{mod}el})}^2}{\underset{i=1}{\overset{m}{\Σ}}{\left(H_{y,i}^{ms}\right)}^2},$

其中，和分别是所述简化切向磁场强度和相位数据中在第i个观测点处的x方向和y方向的预测切向磁场强度和相位分量。

5.根据权利要求1所述的集成电路电磁辐射分析方法，其特征在于，所述获取集成电路处于第一工作状态时、距离集成电路表面距离为h₁的第一观测平面上的m个观测点的切向磁场强度和相位数据H^ms的步骤包括：

以集成电路所在平面为参考平面，确定位于所述参考平面上方、距离集成电路表面距离为h₁的第一观测平面，指定所述第一观测平面上均匀分布的m个观测点的位置坐标，确定采样时间间隔Δt和采样点数A；

利用近场扫描设备和近场探头，逐点按照所述采样时间间隔Δt和采样点数A获取所述m个观测点在x方向和y方向的切向磁场强度和相位数据和

6.根据权利要求5所述的集成电路电磁辐射分析方法，其特征在于，所述利用近场扫描设备和近场探头，逐点获取所述m个观测点在x方向和y方向的切向磁场分量的步骤中，所述近场扫描设备为矢量网络分析仪，所述近场探头包括参考探头和测量探头，所述参考探头和测量探头的一端分别与所述矢量网络分析仪连接，所述参考探头的另一端放置在所述参考平面上预先设置的参考点上；所述测量探头的另一端依次在所述m个观测点上进行测量。

7.根据权利要求1所述的集成电路电磁辐射分析方法，其特征在于，所述确定时域等效电偶极子模型中等效电偶极子的数量为n的步骤，包括：

根据所述集成电路的尺寸和集成电路的工作状态，确定时域等效电偶极子模型中等效电偶极子的数量和每个等效电偶极子的位置坐标。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的集成电路电磁辐射分析方法，其特征在于，所述集成电路表面为所述集成电路的正面或所述集成电路的背面。