CN106547992A - 一种提高系统级电磁干扰仿真效率的设计方法 - Google Patents

一种提高系统级电磁干扰仿真效率的设计方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种提高系统级电磁干扰仿真效率的设计方法，属于服务器电磁兼容仿真技术领域。本发明的提高系统级电磁干扰仿真效率的设计方法，依据对电磁场源的等效原理的分析和仿真验证，使用三个独立的仿真模块依次嵌套，再将三个独立的仿真模块集中在一起，即采用分模块再组合仿真流程对三个仿真模块进行电磁干扰仿真；所述三个独立的仿真模块分别为主板仿真模块、连接器和机构仿真模块、线缆仿真模块。该发明的提高系统级电磁干扰仿真效率的设计方法能大幅度降低由于仿真模型过于庞大而造成工作量增加，并且能提高仿真效率、提高精度及应用性，具有很好的推广应用价值。

Description

一种提高系统级电磁干扰仿真效率的设计方法
技术领域
本发明涉及服务器电磁兼容仿真技术领域，具体提供一种提高系统级电磁干扰仿真效率的设计方法。
背景技术
系统级的电磁兼容仿真，除了仿真主板信号之外，还要考虑机箱、线缆和连接器等的建模。传统的系统级仿真，只仿真系统的某一个模块，应用性差，如只仿真系统的某一个模块，例如散热孔的尺寸和形状对屏蔽效果的影响，应用性较差。或者大量以最简化的模型代替真实工程仿真文件，造成仿真精度低，如不使用源文件，大量以最简化的模型代替，比如机箱用金属长方体代替，只进行一定的开孔和开缝隙，主板信号仿真使用一块金属板模型加一条金属导线模型代替，配上必要的端口和负载，这样造成的仿真结果并不精确。如果大量导入实际工程文件，造成了运算量成倍增加，建模难度也大大增加，甚至无法建模成功，如将所有模块都考虑进来，例如主板上某信号干扰造成串扰杂讯，杂讯从连接器的外接线缆逸出，在远场造成辐射干扰，但是这种仿真要把原主板、连接器、内部和外部的线缆工程文件，全部导入到仿真软件中，会造成巨大的运算量，同时由于模型过于复杂和庞大，容易造成报错，导致仿真无法运行。
发明内容
本发明的技术任务是针对上述存在的问题，提供一种能大幅度降低由于仿真模型过于庞大而造成工作量增加，并且能提高仿真效率、提高精度及应用性的提高系统级电磁干扰仿真效率的设计方法。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种提高系统级电磁干扰仿真效率的设计方法，依据对电磁场源的等效原理的分析和仿真验证，使用三个独立的仿真模块依次嵌套，再将三个独立的仿真模块集中在一起，即采用分模块再组合仿真流程对三个仿真模块进行电磁干扰仿真；所述三个独立的仿真模块分别为主板仿真模块、连接器和机构仿真模块、线缆仿真模块，所述主板仿真模块、连接器和机构仿真模块、线缆仿真模块依次嵌套，采用由里向外的仿真过程，上一个仿真模块的仿真结果的输出恰是下一个仿真模块的输入。
所述电磁场源的等效原理是基于唯一性定理建立的电磁场理论，使得计算大为简化。电磁场源的等效原理的内容为，考察一个有界区域，如果该区域内的源分布不变，而在该区域之外有不同分布的源，只要在该区域的边界上满足同样的边界条件。根据唯一性定理，就可以在该区域产生同样的场分布。即：在某一区域内能产生同样电磁场的该区域的两种源，对该区域的场是等效的，这时对该区域内的场来说，该区域外的两种源是等效的。因此，电磁场的实际源可以用它的等效源来代替，实际源的边界问题的解可以用等效源的边界问题的解来代替。
主板仿真模块、连接器和机构仿真模块、线缆仿真模块组成了整个仿真流程，最开始的干扰源在主板仿真模块，获取主板的EMI仿真结果。在连接器和机构仿真模块中，导入主板仿真模块的仿真结果，依据电磁场源的等效原理，作为整个系统仿真的近场源。运行仿真，获得连接器上的感应电流源。在线缆仿真模块中，依据电磁场源的等效原理，导入连接器和机构仿真模块的仿真感应电流源，运行仿真，获得空间中远场的辐射结果。
作为优选，在所述主板仿真模块中导入主板的实际工程文件，运行仿真30-35min，获取近场源。
所述主板的实际工程文件例如brd文件，将主板的实际工程文件导入主板仿真模块中后，运行30-35min，获取近场源。此过程只运算主板模块的仿真。
作为优选，在所述连接器和机构仿真模块中导入连接器和机构的实际工程文件，运行仿真2-2.1h，获取感应电流源。此过程为了便于观察，隐藏机箱上盖，运行仿真设定时间后获取连接器上的感应电流源。
作为优选，在所述线缆仿真模块中手动创建线缆模型，运行仿真10-10.1h，获取远场仿真结果。由于目前线缆图纸都是平面图，该过程中手动创建线缆模型，获取的远场仿真结果即获取空间中远场的辐射结果。
与现有技术相比，本发明的提高系统级电磁干扰仿真效率的设计方法具有以下突出的有益效果：
（一）本发明所述的提高系统级电磁干扰仿真效率的设计方法可以进行主板-连接器-机箱-线缆的全链路仿真，与单模块仿真相比，仿真应用性高；
（二）本发明的仿真全链路流程中大量使用真实工程文件，没有使用简易模型替代，仿真效率高，同时在系统级、全链路仿真流程中，依据电磁场源的等效原理，采用分模块再组合仿真流程，大大降低了由于大量采用实际工程文件而导致的工作量；
（三）使用三个仿真模块依次嵌套，由里向外的仿真过程，上一个仿真模块的仿真结果的输出恰恰是下一个仿真模块的输入，但是由于仿真模块间又相互独立，大大降低了由于仿真模型过于庞大而造成的运算量。
附图说明
图1是本发明所述提高系统级电磁干扰仿真效率的设计方法的仿真模块的示意图。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例，对本发明的提高系统级电磁干扰仿真效率的设计方法作进一步详细说明。
实施例
本发明的提高系统级电磁干扰仿真效率的设计方法，依据对电磁场源的等效原理的分析和仿真验证，电磁场源的等效原理是基于唯一性定理建立的电磁场理论，使得计算大为简化。电磁场源的等效原理的内容为，考察一个有界区域，如果该区域内的源分布不变，而在该区域之外有不同分布的源，只要在该区域的边界上满足同样的边界条件。根据唯一性定理，就可以在该区域产生同样的场分布。即：在某一区域内能产生同样电磁场的该区域的两种源，对该区域的场是等效的，这时对该区域内的场来说，该区域外的两种源是等效的。因此，电磁场的实际源可以用它的等效源来代替，实际源的边界问题的解可以用等效源的边界问题的解来代替。
如图1所示，主板仿真模块、连接器和机构仿真模块、线缆仿真模块组成了整个仿真流程，主板仿真模块、连接器和机构仿真模块、线缆仿真模块三个独立的仿真模块依次嵌套，采用由里向外的仿真过程，上一个仿真模块的仿真结果的输出恰恰是下一个仿真模块的输入。最开始的干扰源在主板仿真模块，在主板仿真模块中导入主板的实际工程文件，例如brd文件，运行仿真30min，依据电磁场源的等效原理，获取主板的EMI仿真结果即近场源。在连接器和机构仿真模块中导入连接器和机构的实际工程文件并导入主板仿真模块的仿真结果，作为整个系统仿真的近场源，运行仿真2h，利用电磁场源的等效原理获取连接器上的感应电流源。在线缆仿真模块中手动创建线缆模型，并导入连接器和机构仿真模块的仿真感应电流源，运行仿真10h，获取空间中远场的辐射结果。
以上所述的实施例，只是本发明较优选的具体实施方式，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种提高系统级电磁干扰仿真效率的设计方法，其特征在于：依据对电磁场源的等效原理的分析和仿真验证，使用三个独立的仿真模块依次嵌套，再将三个独立的仿真模块集中在一起，即采用分模块再组合仿真流程对三个仿真模块进行电磁干扰仿真；所述三个独立的仿真模块分别为主板仿真模块、连接器和机构仿真模块、线缆仿真模块，所述主板仿真模块、连接器和机构仿真模块、线缆仿真模块依次嵌套，采用由里向外的仿真过程，上一个仿真模块的仿真结果的输出恰是下一个仿真模块的输入。
2.根据权利要求1所述的提高系统级电磁干扰仿真效率的设计方法，其特征在于：在所述主板仿真模块中导入主板的实际工程文件，运行仿真30-35min，获取近场源。
3.根据权利要求1或2所述的提高系统级电磁干扰仿真效率的设计方法，其特征在于：在所述连接器和机构仿真模块中导入连接器和机构的实际工程文件，运行仿真2-2.1h，获取感应电流源。
4.根据权利要求3所述的提高系统级电磁干扰仿真效率的设计方法，其特征在于：在所述线缆仿真模块中手动创建线缆模型，运行仿真10-10.1h，获取远场仿真结果。
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