高频干扰对PCB电磁兼容性影响的分析与PCB优化

论文摘要

随着科技的发展,越来越多的电子设备采用高速PCB(Printed Circuit Board)。然而,由于PCB工作在高频状态,其产生的瞬态脉冲包含有能够发射电磁干扰(EMI)的高频谐波。这些高频谐波不仅影响PCB的电磁兼容(EMC)性能,而且影响整个产品的成本。所以,电子设备的电磁兼容分析是现代电子工程设计人员进行设计时必须考虑的。电磁兼容预测把产品的电磁兼容问题解决在产品定型之前,可以节约大量的时间和金钱。电磁兼容预测的主要方法分场的方法、路的方法以及场路结合的方法三种。PCB中高频谐波干扰会对PCB工作性能产生较大影响。本文采用场的方法,并结合使用几种商用软件对PCB中由高频干扰所带来的电磁兼容性问题进行仿真预测。主要工作包括:首先,对PCB电磁兼容性问题进行理论分析。阐明了电磁干扰的本质和条件,分析了PCB中两种主要的辐射干扰,以及抑制干扰的措施,如:减少干扰源的干扰能量,破坏及减弱干扰噪声传播路径,屏蔽,合理的元件布局与布线等。其次,对PCB中高频干扰所带来的电磁兼容性问题进行场仿真分析。采用软件Cadence PSD14.2和Ansoft Designer1.1相结合进行分析,得到PCB的电流图和EM(Electric & Magnetic)近场分布图。根据电流图和EM近场图,分析改进PCB设计,以获得更好电磁兼容性能的产品。第三,在以上工作基础上提出提高PCB电磁兼容性的优化设计的设想。在PCB设计过程中加入对PCB电磁兼容性分析的场仿真,使PCB的电磁兼容分析有一个直观的参照物,有助于指导PCB的布局布线,对PCB优化设计,提高产品性能有重要作用。最后,对整篇文章进行总结,概括主要研究成果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 PCB 设计中电磁兼容分析的目的和意义
• 1.2 国内外研究动态
• 1.3 本论文的主要研究工作及结构安排
• 2 电磁兼容基本理论概述
• 2.1 电磁环境
• 2.2 电磁干扰与电磁兼容性的概念
• 2.3 电磁干扰的本质
• 2.4 电磁干扰的条件
• 2.5 电磁兼容性控制
• 2.6 电磁兼容性设计和预测
• 2.7 本章内容小结
• 3 PCB 中的高频辐射干扰
• 3.1 PCB 的特点
• 3.2 场区
• 3.3 辐射的基本原理
• 3.4 PCB 中的高频辐射干扰
• 3.5 差模与共模辐射的比较
• 3.6 本章内容小结
• 4 高频干扰对PCB 电磁兼容性影响的仿真分析与优化
• 4.1 前言
• 4.2 PCB 的场仿真
• 4.3 本章内容小结
• 5 提高PCB 电磁兼容性的优化设计的设想
• 5.1 优化设计中的预仿真
• 5.2 结论
• 5.3 本章内容小结
• 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 附录1 攻读硕士学位期间发表论文目录