PCB电磁兼容仿真分析及预测

摘 要
本文以通信整机某开关电源PCB作为研究对象，进行了PCB电磁场仿真分析及预测的研究，具体实现方法是采用多种商用软件相结合进行分析。主要工作包括：
首先分析了通信整机开关电源的电磁干扰特性，采用Protel DXP对该电路的印制电路板进行了布局布线，得到了该通信整机开关电源在多种布线布局下的物理模型。
其次，针对以往PCB的电磁干扰分析大都是从路的方法来解决的，本文从场的角度，基于PCB板级电磁干扰机理，建立了PCB的电磁场分析模型，得到了PCB的电磁场分布，可 根据其结果对PCB上元件布局进行指导；还针对布局对PCB电磁干扰的影响，对不同元件布局下的电磁分布进行了分析。
通过对通信整机某开关电源PCB电磁场的仿真，得到该PCB近场电磁场的分布情况,从而可有效对PCB上器件布局进行合理指导。同时，本文所采用的仿真方法对其他电子产品PCB的电磁兼容仿真分析具有一定的借鉴意义。

关键词：印制电路板 电磁兼容 仿真 分析
目 录

引言…………………………………………………………………………1
1 绪论…………………………………………………………………………1
1.1 课题背景及研究目的和意义……………………………………………………………1
1.2 国内外研究动态…………………………………………………………………………2
1.2.1国外研究动态………………………………………………………………………… 2
1.2.2国内研究动态…………………………………………………………………………3
1.3 本论文的主要研究工作…………………………………………………………………3
1.4 本论文的结构安排………………………………………………………………………3
2 电磁兼容预测基本理论……………………………………………………4
2.1 电磁干扰基本概念………………………………………………………………………4
2.2 电磁兼容预测定义………………………………………………………………………4
2.3 电磁兼容预测分类………………………………………………………………………4
2.3.1传导骚扰………………………………………………………………………………5
2.3.2辐射骚扰………………………………………………………………………………5
2.3.3感应骚扰………………………………………………………………………………5
2.4 电磁兼容预测内容………………………………………………………………………5
2.5 电磁兼容预测的意义……………………………………………………………………5
2.6 电磁干扰预测中的主要算法……………………………………………………………6
2.6.1场的方法………………………………………………………………………………6
2.6.2 路的方法………………………………………………………………………………9
2.6.3 场路结合……………………………………………………………………………10
2.7 本章内容小结…………………………………………………………………………10
3 通信整机中某开关电源电磁干扰机理………………………………11
3.1 开关电源EMI及其特点………………………………………………………………11
3.1.1开关电源EMI介绍……………………………………………………………………11
3.1.2开关电源EMI特点……………………………………………………………………11
3.2 开关电源电磁干扰机理分析…………………………………………………………11
3.2.1电磁干扰的三要素……………………………………………………………………11
3.2.2通信整机开关电源电磁干扰分析……………………………………………………12
3.3 抑制PCB干扰主要技术………………………………………………………………13
3.4 本章内容小结…………………………………………………………………………13
4 基于Protel DXP的PCB物理模型建立…………………………………14
4.1 设计软件介绍…………………………………………………………………………14
4.2 PCB基本参数设计………………………………………………………………………14
4.2.1叠层的设计……………………………………………………………………………15
4.2.2印制电路板的外形尺寸………………………………………………………………15
4.2.3印制电路板基板的选择………………………………………………………………15
4.3 印制电路板设计………………………………………………………………………16
4.3.1建模……………………………………………………………………………………16
4.3.2布局……………………………………………………………………………………17
4.3.3布线和规则检查………………………………………………………………………17
4.3.4布线分析………………………………………………………………………………20
4.4 本章内容小节…………………………………………………………………………20
5 基于Ansoft Designer的PCB电磁场仿真分析………………………21
5.1 有限元电磁场分析软件Ansoft Designer简介………………………………………21
5.2 PCB电磁场仿真分析流程………………………………………………………………21
5.3 电源PCB电磁场仿真分析……………………………………………………………22
5.3.1前期准备………………………………………………………………………………22
5.3.2在Ansoft Designer中生成用于仿真的实体模型…………………………………22
5.3.3设定解析条件…………………………………………………………………………25
5.3.4基板电磁场近场仿真结果……………………………………………………………25
5.3.5结果分析………………………………………………………………………………31
5.4 不同元件布局下的PCB电磁场仿真分析……………………………………………31
5.5 本章内容小结…………………………………………………………………………33
6 结论………………………………………………………………………34
谢辞……………………………………………………………………………35
参考文献………………………………………………………………………36