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电磁兼容的数值仿真分析,CST2013
2.2 天线对箱内电缆的EMS仿真
本算例模型见图10。一个10米长、2米宽、1米高的铝制箱体,上面有11条窄缝,单振子天线位于箱外1米处,工作于100MHz-1GHz频带,电压源激励,0到1GHz频带上的 辐射功率线性从0至0.14mW,箱内敷设了一条2米长线束,包含单线和同轴线两种线缆,各自端口50欧姆接地。要求天线辐照下线缆上的感应电压和电流。
图10舱外振子天线辐射对舱内电缆的干扰
此问题的难点是同轴线编织网与10米长箱体间巨大的 比例关系,对于场仿真算法来说,这势必导致网格数激增, 否则将影响仿真精度。加之箱体上狭窄的缝隙以及0.5mm 薄的铝壳,对于1GHz以下的频率,电磁波一定程度上仍可以穿透铝壳的。为此,铝壳不能采用PEC,而需考虑其电 导率和厚度的影响,如果对其划分网格则会导致网格步长仅0.5mm。 具体的仿真流程是:
a)单振子天线仿真,得出其全频带上宽带近场电流磁 流分布;
b)将近场源加载到整个箱体上,对箱体上的窄缝和其 内的同轴电缆采用集总电路等效精简模型,避免了直接对 这些细小的结构进行网格划分。得出天线对线缆的干扰 (图11)。显然同轴线的屏蔽效能较单线高得多。
图11单线和同轴线上所感应的干扰电流
这些仿真案例可以适用于很多实际干扰的仿真:舰船上一部或多部天线工作在相同或不同的频段,它们工作时对甲板上或船舱内的线缆的耦合干扰分析。不但是舰载,而且可以仿真车载、机载、星载和弹载等平台上的辐射敏感度。
2.3 车载线缆EMI仿真
悍马车中三种不同线缆:单线、同轴线和双绞线,其上信号分别为正弦波(100kHz/0.26W)、三角波(周期 0.2us/7.5W)和差分方波(周期5us/0.4W)。模型见图12。 两条路径包含了五条不同的线型的线。
图12 左为车与两天线束,右为10MHz的辐射场
仿真中不但可以得出不同周期不同功率信号在空间中的辐射强度,而且还能够得出各线缆间的串扰,见图13。
图13 双绞线上差分方波受到邻近信号的干扰