本發(fā)明涉及pcb領(lǐng)域，特別涉及一種預(yù)測(cè)pcb傳導(dǎo)干擾和輻射干擾的建模仿真方法。

背景技術(shù)：

1、印制電路板(printed?circuit?board，pcb)作為消費(fèi)電子產(chǎn)品的核心元件，隨著pcb尺寸的不斷減小和信號(hào)頻率的不斷提高，電磁干擾(electromagnetic?interference，emi)超標(biāo)情況越來(lái)越多，超標(biāo)原因也越來(lái)越復(fù)雜?？梢灶A(yù)計(jì)的是，高頻跳變的信號(hào)，其dv/dt和di/dt較大，因此會(huì)產(chǎn)生復(fù)雜的電磁場(chǎng)分布，而較小尺寸的pcb，又會(huì)使得產(chǎn)生的電磁干擾影響到附近跡線和元件的工作信號(hào)。

2、對(duì)于電動(dòng)汽車上的常見電子產(chǎn)品，其pcb內(nèi)部一般含有高頻開關(guān)電源和高速can收發(fā)器等主要激勵(lì)源，也要考慮銅板和跡線等到金屬外殼和地面的傳播途徑。激勵(lì)源的快速變化的電壓和電流，一部分通過(guò)線束內(nèi)部以傳導(dǎo)干擾的形式向外傳播，另一部分通過(guò)空間和線束以輻射干擾的形式向外傳播。

3、目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于車輛以及車載零部件的emi發(fā)射的限值都有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行規(guī)定，國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)gb/t?18655-2018《車輛、船和內(nèi)燃機(jī)無(wú)線電騷擾特性用于保護(hù)車載接收機(jī)的限值和測(cè)量方法》，介紹了如何測(cè)量汽車及其零部件在工作時(shí)產(chǎn)生的各種電磁干擾(包括傳導(dǎo)干擾測(cè)試和輻射干擾測(cè)試)，并對(duì)電磁干擾在各個(gè)頻率段的峰值(pk)和平均值(avg)都有不同的幅度限值。

4、所以如果在設(shè)計(jì)階段，忘記或忽視產(chǎn)品的emi，可能會(huì)導(dǎo)致額外的費(fèi)用和延遲產(chǎn)品上市時(shí)間。與此同時(shí)，如果能通過(guò)仿真手段研究電子產(chǎn)品的emi發(fā)射的影響因素，以及預(yù)測(cè)在測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)所要求環(huán)境下的電磁干擾分布趨勢(shì)與幅值，則可以節(jié)約大量的試驗(yàn)成本、人力成本和制造成本。

5、因此對(duì)pcb的電磁干擾產(chǎn)生機(jī)理進(jìn)行準(zhǔn)確的分析，進(jìn)而搭建準(zhǔn)確的傳導(dǎo)干擾預(yù)測(cè)仿真模型和輻射干擾預(yù)測(cè)仿真模型，對(duì)降低車載電子產(chǎn)品上市前的試驗(yàn)成本，以及降低pcb電磁干擾對(duì)外界電子設(shè)備的影響具有重要的意義。

6、公開號(hào)為cn115688646a的中國(guó)發(fā)明專利公開了一種預(yù)測(cè)pcb主板上emi輻射的專家系統(tǒng)，其中提出，只要將pcb主板的元件庫(kù)、pcb布局布線數(shù)據(jù)、仿真數(shù)據(jù)和個(gè)性文件相關(guān)信息輸入進(jìn)emc專家系統(tǒng)內(nèi)，系統(tǒng)會(huì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)噪音進(jìn)行emc設(shè)計(jì)規(guī)則檢查，最后形成對(duì)被檢測(cè)pcb主板輻射電磁干擾的總體估計(jì)。但是，該方法只是依據(jù)emc設(shè)計(jì)規(guī)則定性分析了pcb輻射干擾情況，這樣的分析過(guò)于簡(jiǎn)單化，沒(méi)有考慮到pcb的復(fù)雜跡線、高頻信號(hào)和測(cè)試環(huán)境之間的電磁干擾耦合，因此得到的電磁干擾定性分析結(jié)果過(guò)于簡(jiǎn)單，也不能對(duì)國(guó)標(biāo)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行預(yù)測(cè)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種預(yù)測(cè)pcb傳導(dǎo)干擾和輻射干擾的建模仿真方法，綜合考慮了pcb的復(fù)雜跡線、高頻信號(hào)和測(cè)試環(huán)境之間的電磁干擾耦合，仿真結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果接近，具有良好的預(yù)測(cè)性。

2、本發(fā)明通過(guò)如下方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：一種預(yù)測(cè)pcb傳導(dǎo)干擾和輻射干擾的建模仿真方法，包括步驟：

3、針對(duì)待預(yù)測(cè)pcb建立傳導(dǎo)干擾測(cè)試系統(tǒng)模型、跡線等效模型、提取待預(yù)測(cè)pcb的激勵(lì)源信號(hào)、并搭建寄生參數(shù)模型；

4、基于所述傳導(dǎo)干擾測(cè)試系統(tǒng)模型、所述跡線等效模型、所述激勵(lì)源信號(hào)和所述寄生參數(shù)模型建立傳導(dǎo)干擾模型；

5、搭建輻射干擾場(chǎng)模型，基于所述傳導(dǎo)干擾模型搭建輻射干擾路模型，利用所述輻射干擾場(chǎng)模型和所述輻射干擾路模型搭建場(chǎng)路聯(lián)合模型；

6、將所述場(chǎng)路聯(lián)合模型并作為輻射干擾模型并向所述輻射干擾模型中加入激勵(lì)源進(jìn)行輻射干擾仿真，其中，對(duì)于不超過(guò)指定頻率的第一頻段采用實(shí)測(cè)或仿真激勵(lì)源以及天線接收的輻射干擾仿真方案，對(duì)于超過(guò)所述指定頻率的第二頻段采用仿真激勵(lì)源以及探針接收的輻射干擾仿真方案。

7、本發(fā)明預(yù)測(cè)pcb傳導(dǎo)干擾和輻射干擾的建模仿真方法的進(jìn)一步改進(jìn)在于，在基于所述傳導(dǎo)干擾模型搭建輻射干擾路模型之前：

8、利用所述傳導(dǎo)干擾模型對(duì)所述待預(yù)測(cè)pcb進(jìn)行傳導(dǎo)干擾仿真并得到傳導(dǎo)干擾仿真結(jié)果；

9、同時(shí)對(duì)所述待預(yù)測(cè)pcb進(jìn)行傳導(dǎo)干擾測(cè)試并得到傳導(dǎo)干擾測(cè)試結(jié)果；

10、將所述傳導(dǎo)干擾仿真結(jié)果與所述傳導(dǎo)干擾測(cè)試結(jié)果進(jìn)行比對(duì)，若誤差大于預(yù)設(shè)傳導(dǎo)干擾精度閾值，則調(diào)整所述傳導(dǎo)干擾模型，直至誤差小于所述預(yù)設(shè)傳導(dǎo)干擾精度閾值；

11、然后基于調(diào)整后的傳導(dǎo)干擾模型搭建輻射干擾路模型。

12、本發(fā)明預(yù)測(cè)pcb傳導(dǎo)干擾和輻射干擾的建模仿真方法的進(jìn)一步改進(jìn)在于：

13、向所述輻射干擾模型中加入激勵(lì)源進(jìn)行輻射干擾仿真之后，得到輻射干擾仿真結(jié)果；

14、對(duì)所述待預(yù)測(cè)pcb進(jìn)行輻射干擾測(cè)試并得到輻射干擾測(cè)試結(jié)果；

15、將所述輻射干擾仿真結(jié)果與所述輻射干擾測(cè)試結(jié)果進(jìn)行比對(duì)，若誤差大于預(yù)設(shè)輻射干擾精度閾值，則調(diào)整所述輻射干擾模型，直至誤差小于所述預(yù)設(shè)輻射干擾精度閾值。

16、本發(fā)明預(yù)測(cè)pcb傳導(dǎo)干擾和輻射干擾的建模仿真方法的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述傳導(dǎo)干擾測(cè)試系統(tǒng)模型為lisn模型，在建立所述lisn模型的同時(shí)，建立用于模擬供電狀態(tài)的電源模型。

17、本發(fā)明預(yù)測(cè)pcb傳導(dǎo)干擾和輻射干擾的建模仿真方法的進(jìn)一步改進(jìn)在于，建立所述跡線等效模型的步驟包括：針對(duì)所述待預(yù)測(cè)pcb的關(guān)鍵信號(hào)線進(jìn)行跡線的s參數(shù)仿真；提取出所述待預(yù)測(cè)pcb的等效spice模型作為所述跡線等效模型；其中，所述關(guān)鍵信號(hào)線包括時(shí)鐘信號(hào)線和can信號(hào)線。

18、本發(fā)明預(yù)測(cè)pcb傳導(dǎo)干擾和輻射干擾的建模仿真方法的進(jìn)一步改進(jìn)在于，提取待預(yù)測(cè)pcb的激勵(lì)源信號(hào)的步驟包括：針對(duì)所述待預(yù)測(cè)pcb上的關(guān)鍵芯片的關(guān)鍵pin腳信號(hào)進(jìn)行測(cè)量；將測(cè)量到的時(shí)域信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻域信號(hào)；根據(jù)所述頻域信號(hào)的頻率和幅值確定激勵(lì)源信號(hào)；其中，所述關(guān)鍵芯片包括開關(guān)電源芯片和can收發(fā)器芯片，所述關(guān)鍵pin腳信號(hào)為高頻pin腳信號(hào)。

19、本發(fā)明預(yù)測(cè)pcb傳導(dǎo)干擾和輻射干擾的建模仿真方法的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述寄生參數(shù)模型包括三組lc電路，三組所述lc電路的數(shù)值分別由待預(yù)測(cè)pcb到金屬桌面間、待預(yù)測(cè)pcb外接長(zhǎng)導(dǎo)線到地面和待預(yù)測(cè)pcb外接短導(dǎo)線到地面的寄生電感電容計(jì)算公式?jīng)Q定。

20、本發(fā)明預(yù)測(cè)pcb傳導(dǎo)干擾和輻射干擾的建模仿真方法的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述指定頻率由電流鉗截止頻率確定。

21、本發(fā)明預(yù)測(cè)pcb傳導(dǎo)干擾和輻射干擾的建模仿真方法的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述輻射干擾場(chǎng)模型包括基于gb/t?18655-2018標(biāo)準(zhǔn)搭建的天線模型、測(cè)試桌模型和線纜模型。

22、本發(fā)明預(yù)測(cè)pcb傳導(dǎo)干擾和輻射干擾的建模仿真方法的進(jìn)一步改進(jìn)在于：

23、所述第一頻段所采用的輻射干擾仿真方案包括步驟：通過(guò)實(shí)測(cè)方法得到共模電流作為激勵(lì)源；將所述激勵(lì)源與所述輻射干擾模型中傳導(dǎo)干擾測(cè)試系統(tǒng)的傳遞函數(shù)做頻域乘積運(yùn)算，得到天線端口處的接收電壓分布；再將所述接收電壓分別與天線系數(shù)做頻域運(yùn)算，得到反映電場(chǎng)強(qiáng)度的輻射干擾頻域分布并作為所述第一頻段的輻射干擾仿真結(jié)果；

24、所述第二頻段所采用的輻射干擾仿真方案包括步驟：通過(guò)所述場(chǎng)路聯(lián)合模型得到共模電流仿真結(jié)果；將所述仿真結(jié)果作為激勵(lì)源代入到所述輻射干擾模型中并進(jìn)行時(shí)域仿真，得到接收探針處的電場(chǎng)強(qiáng)度分布，并作為所述第二頻段的輻射干擾仿真結(jié)果。

25、本發(fā)明包括但不限于以下有益效果：

26、1、通過(guò)聯(lián)合傳導(dǎo)干擾測(cè)試系統(tǒng)模型、可以反映pcb跡線阻抗特性跡線等效模型、激勵(lì)源信號(hào)以及可以反映傳動(dòng)干擾測(cè)試系統(tǒng)各組件間電磁干擾耦合特性的寄生參數(shù)模型等來(lái)建立傳導(dǎo)干擾模型，使其具有較高的準(zhǔn)確性。

27、2、基于傳導(dǎo)干擾模型建立路模型并結(jié)合場(chǎng)模型搭建場(chǎng)路聯(lián)合模型，并引入共模電流激勵(lì)源進(jìn)行輻射干擾仿真，綜合考慮了pcb的復(fù)雜跡線、高頻信號(hào)和測(cè)試環(huán)境之間的電磁干擾耦合，使模型預(yù)測(cè)更接近實(shí)際，另外，通過(guò)分頻段分別采用不同的適配仿真方案，保證了模型在較低的第一頻段下的仿真準(zhǔn)確性和較高的第二頻段下的仿真效率。

28、3、基于gb/t?18655-2018標(biāo)準(zhǔn)搭建pcb傳導(dǎo)干擾和輻射干擾的預(yù)測(cè)模型，仿真結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果接近，具有良好的預(yù)測(cè)性，為預(yù)測(cè)電磁干擾提供理論支撐和學(xué)術(shù)依據(jù)。