專利名稱：一種電子設(shè)備傳導(dǎo)耦合電磁敏感性仿真方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電子設(shè)備電磁特性技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種電子設(shè)備傳導(dǎo)耦合電磁敏感性仿真方法。
背景技術(shù)：
電磁敏感性問題實(shí)際上是電子設(shè)備輻射發(fā)射的電磁波與其他或電子設(shè)備間的相互作用。電磁敏感性是指設(shè)備、器件因電磁干擾可能導(dǎo)致工作性能降級的特性，這種相互影響可以用“場路耦合”來描述，即一個(gè)電子設(shè)備對另一個(gè)電子設(shè)備的“場路耦合”可以實(shí)現(xiàn)能量從騷擾源傳遞到敏感設(shè)備。場路耦合中的傳導(dǎo)耦合是指電磁干擾能量以電壓或電流的形式通過金屬導(dǎo)線或集總元件耦合至接收器，具體可分為直接傳導(dǎo)耦合、公共阻抗耦合和轉(zhuǎn)移阻抗耦合。因此，只有認(rèn)識了外界射頻電磁干擾能量與電子設(shè)備的電磁能量耦合方式和強(qiáng)度，才能科學(xué)制定電子設(shè)備的抗射頻電磁干擾性能試驗(yàn)方法。先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)(Advanced Design System)，簡稱ADS，是安捷倫科技有限公司 (Agilent)為適應(yīng)競爭形勢，為了高效的進(jìn)行產(chǎn)品研發(fā)生產(chǎn)，而設(shè)計(jì)開發(fā)的一款EDA軟件。 通過從頻域和時(shí)域電路仿真到電磁場仿真的全套仿真技術(shù)，ADS讓設(shè)計(jì)師全面表征和優(yōu)化設(shè)計(jì)。單一的集成設(shè)計(jì)環(huán)境提供系統(tǒng)和電路仿真器，以及電路圖捕獲、布局和驗(yàn)證能力。ADS電子設(shè)計(jì)自動化功能十分強(qiáng)大，包含時(shí)域電路仿真(SPICE-like Simulation)、頻域電路仿真(Harmonic Balance、Linear Analysis)、三維電磁仿真(EM Simulation)、通信系統(tǒng)仿真(Communication System Simulation)、數(shù)字信號處理仿真設(shè)計(jì)(DSP)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種電子設(shè)備傳導(dǎo)耦合電磁敏感性仿真方法，該方法以電子設(shè)備前門電路仿真模型CAA和電子設(shè)備后門電路仿真模型CAB在先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)仿真軟件 ADS中進(jìn)行電磁敏感性仿真，從而獲得在不同頻率電磁干擾下，電子設(shè)備前門電路仿真模型 CAA的電壓幅度隨頻率的變化，以及電子設(shè)備后門電路仿真模型CAB的電壓幅度隨頻率的變化。本發(fā)明的目的一種電子設(shè)備傳導(dǎo)耦合電磁敏感性仿真方法，該仿真方法包括有下列步驟第一步構(gòu)建電子設(shè)備前門電路模型依據(jù)待仿真的電子設(shè)備結(jié)構(gòu)特征，構(gòu)建獲得電子設(shè)備前門電路仿真模型CAA ；所述電子設(shè)備前門電路仿真模型CAA是在先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)仿真軟件下，根據(jù)實(shí)際電子設(shè)備中放大電路的元器件參數(shù)，構(gòu)建與實(shí)際電子設(shè)備相吻合的電子設(shè)備前門電路仿真模型 CAA ；第二步構(gòu)建電子設(shè)備后門電路模型依據(jù)待仿真的電子設(shè)備結(jié)構(gòu)特征，構(gòu)建獲得電子設(shè)備后門電路仿真模型CAB ；
所述電子設(shè)備前門電路仿真模型CAB是在先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)仿真軟件下，根據(jù)實(shí)際電子設(shè)備中后面電路在元器件參數(shù)，構(gòu)建與實(shí)際電子設(shè)備相吻合的電子設(shè)備后門電路仿真模型 CAA ；第三步在電子設(shè)備前門電路模型CAA中引入電磁干擾信號，獲取電子設(shè)備前門電路電磁敏感特性；第四步在電子設(shè)備后門電路模型CAB中引入電磁干擾信號，獲取電子設(shè)備后門電路電磁敏感特性。所述的電子設(shè)備傳導(dǎo)耦合電磁敏感性仿真方法，在第三步和第四步中，是應(yīng)用先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)仿真軟件，以調(diào)用傳導(dǎo)耦合關(guān)系Vf (t) = Φ (Z) XZXVef (t)仿真獲得不同電磁干擾頻率和場強(qiáng)條件下的電子設(shè)備前、后門電路的傳導(dǎo)耦合敏感性；所述Vf (t)= Φ (Z) XZXVef(t)中的Vf(t)表示電路輸出端電壓變化量值；Φ (Z)表示特性傳導(dǎo)系數(shù)；Z 表示特性阻抗；Ve3f(t)表示引入電路電磁干擾電壓量值。本發(fā)明一種電子設(shè)備傳導(dǎo)耦合電磁敏感性仿真方法的優(yōu)點(diǎn)①在電子設(shè)備前門電路仿真模型CAA和電子設(shè)備后門電路CAB中，充分考慮到電子設(shè)備中電路元器件在實(shí)際參數(shù)，仿真與實(shí)際應(yīng)用場景相吻合。②采用先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)(ADQ仿真軟件，可以方便模擬電子設(shè)備所處在真實(shí)電磁干擾環(huán)境，實(shí)現(xiàn)對電子設(shè)備電磁敏感性在準(zhǔn)確判斷。③在電子設(shè)備前門電路仿真模型CAA和電子設(shè)備后門電路CAB中，引入不同頻率在電磁干擾，可全面地分析該電子設(shè)備傳導(dǎo)耦合電磁敏感性，且仿真精度高，與實(shí)際誤差較


圖1是本發(fā)明傳導(dǎo)耦合電磁敏感性仿真方法在流程圖。
圖2是本發(fā)明電子設(shè)備前門電路模型拷屏圖。圖3是本發(fā)明電子設(shè)備后門電路模型拷屏圖。圖4為依據(jù)實(shí)施例獲得的電子設(shè)備前門電路電磁敏感性曲線圖。圖5為依據(jù)實(shí)施例引入低頻電磁干擾時(shí)獲得的電子設(shè)備后門電路電磁敏感性曲線圖。圖6為依據(jù)實(shí)施例引入高頻電磁干擾時(shí)獲得的電子設(shè)備后門電路電磁敏感性曲線圖。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。參見圖1所示，本發(fā)明是一種電子設(shè)備傳導(dǎo)耦合電磁敏感性仿真方法，該仿真方法包括有下列步驟第一步構(gòu)建電子設(shè)備前門電路模型依據(jù)待仿真的電子設(shè)備結(jié)構(gòu)特征，構(gòu)建獲得電子設(shè)備前門電路仿真模型CAA。在本發(fā)明中，電子設(shè)備前門電路仿真模型CAA是在先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)(ADQ仿真軟件下，根據(jù)實(shí)際電子設(shè)備中放大電路(如圖2)的元器件參數(shù)，構(gòu)建與實(shí)際電子設(shè)備相吻合的電子設(shè)備前門電路仿真模型CAA。本發(fā)明所述的前門耦合是指不希望有的電磁干擾通過用于輸入正常信號的輸入端，即電磁能量通過天線包括電纜、波導(dǎo)管、構(gòu)架、地面電線和電話線等耦合到電子設(shè)備中的一種耦合方式。參見圖2所示，電子設(shè)備放大電路是以放大器為主要元器件的電路，輸出一個(gè)經(jīng)過放大了的有用信號給觸發(fā)電路，完成信號選擇。經(jīng)過放大器放大處理的信號就可以送到觸發(fā)器進(jìn)行鑒別處理，以完成準(zhǔn)確可靠的動作。由于電子設(shè)備采用平面晶體閘流管作為執(zhí)行開關(guān)，故在放大器之后應(yīng)加一脈沖觸發(fā)器，用來控制執(zhí)行開關(guān)的開啟和關(guān)閉。電子設(shè)備的觸發(fā)電路就是完成這一任務(wù)的。觸發(fā)電路由正信號觸發(fā)，主要起幅度鑒別開關(guān)的作用。當(dāng)放大器輸出小于觸發(fā)電路的觸發(fā)電平時(shí)，能可靠地使執(zhí)行開關(guān)關(guān)閉；當(dāng)放大器輸出大于或等于觸發(fā)電平時(shí)，能可靠地打開執(zhí)行開關(guān)。第二步構(gòu)建電子設(shè)備后門電路模型依據(jù)待仿真的電子設(shè)備結(jié)構(gòu)特征，構(gòu)建獲得電子設(shè)備后門電路仿真模型CAB。在本發(fā)明中，電子設(shè)備前門電路仿真模型CAB是在先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)(ADQ仿真軟件下，根據(jù)實(shí)際電子設(shè)備中后面電路在元器件參數(shù)，構(gòu)建與實(shí)際電子設(shè)備相吻合的電子設(shè)備后門電路仿真模型CAA。本發(fā)明所述的后門耦合是指電磁能量通過接縫、孔隙、開口、艙口、進(jìn)氣孔、排氣孔以及開關(guān)等穿透的一種耦合方式。參見圖3所示，執(zhí)行電路中的晶閘管是對電磁瞬變信號較敏感的器件，晶閘管對正向電壓的快速升高非常敏感，當(dāng)電壓上升速度超過一定的臨界值時(shí)，晶閘管則無需控制極信號便提前翻轉(zhuǎn)到低阻區(qū)。其次，非觸發(fā)引信的敏感元器件還可能是穩(wěn)壓二極管和可控硅。電磁波可能使引信中點(diǎn)火電路的可控硅誤觸發(fā)導(dǎo)通，使引信點(diǎn)火；同時(shí)，還能使引信中前級電路中的穩(wěn)壓二極管產(chǎn)生電壓抖動，這一抖動的電壓經(jīng)放大整形后輸出磁脈沖信號， 單次脈沖和重頻的微波都可以產(chǎn)生磁脈沖信號，使引信輸出振動信號，從而使引信點(diǎn)火。第三步在電子設(shè)備前門電路模型CAA中引入電磁干擾信號，獲取電子設(shè)備前門電路電磁敏感特性。放大器的輸入內(nèi)阻比較大，因此，在仿真中，終端負(fù)載設(shè)定為IM歐姆，設(shè)定磁探測器模型的匝數(shù)，線圈半徑以及線圈所用銅線的直徑，在電磁波不同照射線圈的情況下，測量不同頻率電磁波耦合到測探測器終端負(fù)載上的電壓值，從而判斷外界電磁波通過磁探測器對非觸發(fā)引信所造成的干擾。第四步在電子設(shè)備后門電路模型CAB中引入電磁干擾信號，獲取電子設(shè)備后門電路電磁敏感特性。當(dāng)引信在開啟狀態(tài)時(shí)，引信的觸發(fā)頻率比較低，測試在引信的輸入端注入引信的觸發(fā)信號時(shí)，觀測引信放電電路的輸出結(jié)果；同時(shí)，在引信放大電路輸入端注入外界電磁波干擾，檢測干擾信號是否能使引信電路觸發(fā)，從而判斷外界電磁波通過引信放大電路對非觸發(fā)引信所造成的干擾。根據(jù)引信執(zhí)行電路的作用過程，仿真分析在外界干擾的電磁波感應(yīng)的電壓傳遞到執(zhí)行電路后，執(zhí)行電路中電容與導(dǎo)引頭兩端的電壓變化情況，分析檢測外界電磁波干擾信號對點(diǎn)火電容及導(dǎo)引頭的影響，從而檢測地雷非觸發(fā)引信傳導(dǎo)耦合電磁敏感性的情況。
在先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)(ADS)仿真軟件中，調(diào)用傳導(dǎo)耦合關(guān)系Vf (t) = Φ (Z) XZXVef (t) 能夠獲得不同電磁干擾頻率和場強(qiáng)條件下，電子設(shè)備前、后門電路的傳導(dǎo)耦合敏感性情況， 其中Vf(t)表示電路輸出端電壓變化量值；Φ (Z)表示特性傳導(dǎo)系數(shù)；Z表示特性阻抗；Vef (t)表示引入電路電磁干擾電壓量值。在電子設(shè)備前門電路仿真模型CAA中引入干擾電磁波，利用先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)(ADS) 仿真軟件，檢測不同頻率的干擾電磁波通過電子設(shè)備前門電路仿真模型CAA時(shí)所引起該電子設(shè)備前門電路的擾動。在本發(fā)明中，在電子設(shè)備后門電路仿真模型CAB中引入干擾電磁波，利用先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)(ADQ仿真軟件，檢測低頻干擾電磁波通過電子設(shè)備后門電路仿真模型CAB時(shí)所引起該電子設(shè)備后門電路的擾動。在本發(fā)明中，在電子設(shè)備后門電路仿真模型CAB中引入干擾電磁波，利用先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)(ADQ仿真軟件，檢測高頻干擾電磁波通過電子設(shè)備后門電路仿真模型CAB時(shí)所引起該電子設(shè)備后門電路的擾動。為了實(shí)現(xiàn)某電子設(shè)備電磁兼容性的定量預(yù)測分析，本發(fā)明應(yīng)用計(jì)算機(jī)的計(jì)算與存儲能力和采用軟件編寫程序的方式，發(fā)明人應(yīng)用VC++6. 0編寫了電子設(shè)備傳導(dǎo)耦合電磁敏感性仿真系統(tǒng)。該電子設(shè)備傳導(dǎo)耦合電磁敏感性仿真系統(tǒng)是在先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)(Advanced Design System, ADS)軟件環(huán)境中進(jìn)行的。計(jì)算機(jī)是一種能夠按照事先存儲的程序，自動、高速地進(jìn)行大量數(shù)值計(jì)算和各種信息處理的現(xiàn)代化智能電子設(shè)備。在本發(fā)明中，計(jì)算機(jī)的最低配置為主頻l.MGHz、內(nèi)存 512M、硬盤IOGB ；計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)為Windows2000/2003/XP。實(shí)施例電子設(shè)備前門電路仿真模型CAA中的放大電路所選電子器件為圣邦微電子有限公司生產(chǎn)的SGM358型號運(yùn)算放大器。其為兩級放大。電子設(shè)備后門電路仿真模型CAB選用觸發(fā)器，電路原理圖如圖3所示。引入干擾電磁波頻率為300MHz 1GHz，場強(qiáng)為15V/m 50V/m。在先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)(ADS)仿真軟件中進(jìn)行傳導(dǎo)耦合電磁敏感性仿真，仿真結(jié)果如圖 4、圖5和圖6所示。由圖4可知，電子設(shè)備前門電路引入在電磁干擾能量較小，電壓幅度幾乎不發(fā)生變化。由圖5可知，在該電子設(shè)備后門電路中引入低頻電磁干擾時(shí)，電子設(shè)備后門電路上電壓波形恒定不變，幾乎不受電磁干擾。由圖6可知，在該電子設(shè)備后門電路中引入高頻電磁干擾時(shí)，電子設(shè)備后門電路上的電壓會發(fā)生顯著在變化，會對該電子設(shè)備在后門電路產(chǎn)生較強(qiáng)在影響，容易受到高頻電磁波干擾。
權(quán)利要求
1.一種電子設(shè)備傳導(dǎo)耦合電磁敏感性仿真方法，其特征在于該仿真方法包括有下列步驟第一步構(gòu)建電子設(shè)備前門電路模型依據(jù)待仿真的電子設(shè)備結(jié)構(gòu)特征，構(gòu)建獲得電子設(shè)備前門電路仿真模型CAA ；所述電子設(shè)備前門電路仿真模型CAA是在先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)仿真軟件下，根據(jù)實(shí)際電子設(shè)備中放大電路的元器件參數(shù)，構(gòu)建與實(shí)際電子設(shè)備相吻合的電子設(shè)備前門電路仿真模型 CAA ；第二步構(gòu)建電子設(shè)備后門電路模型依據(jù)待仿真的電子設(shè)備結(jié)構(gòu)特征，構(gòu)建獲得電子設(shè)備后門電路仿真模型CAB ；所述電子設(shè)備前門電路仿真模型CAB是在先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)仿真軟件下，根據(jù)實(shí)際電子設(shè)備中后面電路在元器件參數(shù)，構(gòu)建與實(shí)際電子設(shè)備相吻合的電子設(shè)備后門電路仿真模型 CAA ；第三步在電子設(shè)備前門電路模型CAA中引入電磁干擾信號，獲取電子設(shè)備前門電路電磁敏感特性；第四步在電子設(shè)備后門電路模型CAB中引入電磁干擾信號，獲取電子設(shè)備后門電路電磁敏感特性。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子設(shè)備傳導(dǎo)耦合電磁敏感性仿真方法，其特征在于 在第三步和第四步中，是應(yīng)用先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)仿真軟件中，以調(diào)用傳導(dǎo)耦合關(guān)系Vf (t)= Φ (Z) XZXVef(t)仿真獲得不同電磁干擾頻率和場強(qiáng)條件下的電子設(shè)備前、后門電路的傳導(dǎo)耦合敏感性；所述Vf(t) = Φ (Z) X ZX Vef (t)中的Vf(t)表示電路輸出端電壓變化量值；Φ (Z)表示特性傳導(dǎo)系數(shù)；Z表示特性阻抗；Ve3f (t)表示引入電路電磁干擾電壓量值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子設(shè)備傳導(dǎo)耦合電磁敏感性仿真方法，其特征在于電子設(shè)備放大電路是以放大器為主要元器件的電路，輸出一個(gè)經(jīng)過放大了的有用信號給觸發(fā)電路，完成信號選擇。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子設(shè)備傳導(dǎo)耦合電磁敏感性仿真方法，其特征在于執(zhí)行電路中的晶閘管是對電磁瞬變信號較敏感的器件，晶閘管對正向電壓的快速升高非常敏感，當(dāng)電壓上升速度超過一定的臨界值時(shí)，晶閘管則無需控制極信號便提前翻轉(zhuǎn)到低阻區(qū)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子設(shè)備傳導(dǎo)耦合電磁敏感性仿真方法，其特征在于電子設(shè)備傳導(dǎo)耦合電磁敏感性應(yīng)用VC++6. 0編寫。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電子設(shè)備傳導(dǎo)耦合電磁敏感性仿真方法，該電子設(shè)備傳導(dǎo)耦合電磁敏感性是在先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)仿真軟件中被調(diào)用；第一步構(gòu)建電子設(shè)備前門電路模型；第二步構(gòu)建電子設(shè)備后門電路模型；第三步在前門電路中引入電磁干擾獲得前門電路電磁敏感特性；第四步在后門電路中引入電磁干擾獲得后門電路電磁敏感特性。本發(fā)明仿真方法以調(diào)用傳導(dǎo)耦合關(guān)系Vf(t)＝Φ(Z)×Z×Vef(t)，來獲得不同電磁干擾頻率和場強(qiáng)條件下，能夠較好地獲得電子設(shè)備傳導(dǎo)耦合的電磁敏感特性，該方法仿真精度高，與實(shí)測誤差較小，能為電子設(shè)備設(shè)計(jì)和試驗(yàn)提供較好的技術(shù)支撐。
文檔編號G06F17/50GK102426617SQ201110336580
公開日2012年4月25日 申請日期2011年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月31日
發(fā)明者吳龍剛, 武南開, 王國玉, 秦德淳, 蘇東林 申請人:北京航空航天大學(xué)