FLOEMC软件介绍

为什么要重视电磁兼容性（EMC）的分析电磁干扰（EMI）已经成为一个日益严重的环境污染源，这是因为：
1、越来越多电器设备的投入使用
2、IC时钟频率的越来越高
3、 辐射源辐射功率的增大
4、设备抗干扰性的减弱
5、无线通信的迅速发展
诸如此类的原因使得同一环境中各种设备既能正常工作又互不干扰变得越来越困难，同时这种电磁环境对人类的健康产生了越来越大的危害，解决电磁兼容性问题也变得越来越紧迫。
EMC问题已经成为电子设备设计流程中一个非常重要的环节，并且贯穿设计流程的各个阶段。人们往往要将大量资金和时间花费在样机生产和EMC测试的循环流程中。
拿一个简单的例子，以一台电脑为例，在EMC测试方面需要测试以下一些项目：


1． 骚扰测量项目
a. GB9254-1998 传导干扰
b. GB17625.1-2003 谐波电流发射限值
c. GB17625.2-1998 电压暂降、短时中断和电压变化的抗扰度试验
2． 抗扰度测试项目
a. GB/T 17626.2-1998 静电放电抗扰度试验
b. GB/T 17626.3-1998 射频电磁场辐射抗扰度试验
c. GB/T 17626.4-1998 电快速瞬变脉冲群抗扰度试验
d. GB/T 17626.5-1999 浪涌(冲击)抗扰度试验
e. GB/T 17626.6-1998 射频场感应的传导骚扰抗扰度
f. GB/T 17626.8-1998 工频磁场抗扰度试验
g. GB/T 17626.11-1999 电压暂降、短时中断和电压变化的抗扰度试验
而通常来说，整个测试需要花费上万人民币和2到3天的时间。
在90年代后期，国家已经明确制订了电子设备的电磁兼容性标准和规范以及严格的认证措施，规范国内外产品的电磁兼容性能。而传统的设计流程依然遵循经验设计——样机生产——测试的模式，一旦测试不能通过，就必需按照设计流程重新开始！无疑，这样做的代价是冗长的设计周期和高昂的成本。
在科学技术日益发展的今天，针对传统设计模式解决电磁兼容性问题的弊端，利用计算机仿真技术在设计前期对系统电磁兼容性能进行模拟分析，即所谓的design-level analysis，找出影响电磁兼容性能的关键因素，有针对性的加以改进，将很多的设计风险扼杀在萌芽状态，从而能大大缩短设计周期和节省设计成本。
为什么要选择FLO/EMC
1999年，英国Flomerics公司并购了知名电磁场仿真软件公司——KCC，KCC公司由TLM（传输线矩阵法）的创始人PETER B.JOHNS在上世纪七十年代末建立，FLO/EMC的核心采用了KCC公司成熟的高级TLM求解器并结合了Flomerics公司强大的前后处理技术。
FLO/EMC是专业针对系统级电磁兼容性分析的仿真软件，FLO/EMC主要有以下几个特点：
(一) 求解原理及优点 FLO/EMC采用先进的时域传输线矩阵法(TLM)，软件首先用冲击脉冲作为激励源，冲击脉冲在时域的宽度趋于无限窄，从频域来说，它能覆盖无限宽的频率范围；当以这个冲击脉冲来激励整个系统时，在时域得到的将是此脉冲与系统函数即h(t)的卷积，对应于频域，结果将是系统函数H(s)与冲击脉冲的频域响应的乘积，由此我们得到H(S)，即整个系统的频域响应。由于以上的求解原理，只需要一次求解就可以得到系统在整个频域的响应，如系统的屏蔽效能曲线。


在进行系统级EMC分析时，由于机箱本身的尺寸往往很大，同时机箱本身会有一些孔、缝隙等细微结构（这些细微结构对EMC分析来说往往是至关重要的），这么大的尺寸比对用仿真软件所采用的网格划分技术来说，提出了严峻的挑战。在这种情况下，从一定程度上来说求解技术尤其是网格划分技术对仿真的准确性和速度起着决定性作用。FLO/EMC采用独特的精简模型及嵌入式网格技术，并采用独特的Octree网格合并技术，在保证计算准确性的前提下，大大提高了计算速度。
FLO/EMC可以对一个较大系统内的如下细微结构采用精简模型，它们包括空间的线缆、线束、槽、缝隙（包括搭接缝隙）、屏蔽衬垫、集总电路和通风板等，如下图所示：


线束模型


缝隙模型


集总电路


通风板模型
Octree网格合并技术示意图


采用Octree网格合并后,网格明显减少,从而减少了计算时间和计算资源的占用
(二) FLO/EMC可以求解的问题
1. 屏蔽效能分析（Shielding Effectiveness）
a) 部件级的屏蔽效能分析：


开关电源机箱


开关电源机箱的模型图


暗室测试结果


FLO/EMC仿真结果
b) 系统级的屏蔽效能分析：


PC的分析模型





PC的分析结果——屏蔽效能曲线

2. 辐射性能分析(Radiation) 主要针对部件和系统辐射问题的分析，可以分析的问题包括散热片的设计、去耦电容的性能分析、通风板的设计、缝隙及螺钉联接的设计、接地方案的分析、滤波电路的优化、线缆间耦合等方面。 a）散热片的设计

某散热片的表面电流分布和场分布图 b）去耦电容的性能分析

某PCB去耦电容的设计方案

加去耦电容前后Port1和Port2之间的耦合度c）通风板的设计

结构示意图

通风板不同的通风孔形状时的屏蔽效能比较图 d）线缆间耦合： 既可以分析空间线缆之间的耦合，又可以分析PCB板上走线之间的耦合，输出结果有：导线上的电压和电流分布、导线间的电场和磁场分布、散射参数、辐射方向图等。

空间线缆耦合分析

PCB板上的走线耦合分析 e）缝隙的设计

搭接缝隙的结构示意图和屏蔽效能曲线

屏蔽效能曲线计算值与测试值的比较 f）屏蔽材料的分析，如对屏蔽衬垫、导电橡胶、屏蔽簧垫等的分析




有无屏蔽衬垫时的分析结果示意图

g）屏蔽线缆分析

放在GTEM小室内的屏蔽线缆模型

通过计算线缆的传输阻抗ZT来计算线缆的屏蔽效能

线缆屏蔽效能的计算值和测量值的比较
h）大系统的EMI分析
i. 飞机上收发天线之间的耦合度分析

飞机模型图



飞机表面电流分布和剖面电场分布
ii. 登陆船上的天线及不同设备间的耦合分析



登陆船表面电流分布
iii. 潜艇上的天线及不同设备间的耦合分析
FLO/EMC独有的八叉树(Octree)网格合并技术让不可能变成可能…

8100万网格合并为1270万

潜体剖面上的电场分布
iv Lighting Analysis雷击分析
分析雷击时船体表面电流的分
分析雷击时耦合到船舱内线缆上的电流
通过比较分析找到天线的最佳放置位置



雷击脉冲波形图

雷击分析结果：船体表面电流分布及船体内线缆上的感应电流
v. Electromagnetic Pulse (EMP) 电磁脉冲分析



电磁脉冲武器工作示意图：电磁脉冲武器产生γ射线，γ射线与空气分子爆炸产生Compton电子，Compton电子与地球磁场产生相互作用从而产生强大的电磁脉冲（EMP）

电磁脉冲分析模型图

电磁脉冲分析结果
vi. 汽车EMC分析

汽车EMC测试场景

汽车EMC分析结果：表面电流分布
3.射参数分析(Scatter Parameter)
输出结果有端口的输入阻抗、端口的特征阻抗，传播常数、回波损耗、Smith圆图等

Smith圆图
(三) 灵活的激励源设置方式
实际的激励源可能有各种不同的波型，软件可以模拟不同的激励脉冲的情况，只要定义具体的激励源时间波形，就可以通过由冲击脉冲激励得到的系统的冲击响应与实际激励脉冲相卷积来得到整个系统的时域响应波形。频域的响应由快速傅立叶（FFT）变换来实现。

系统的冲击响应

实际激励脉冲

卷积后的实际响应
同时软件可以导入PCB板的近场辐射数据作为激励源， FLO/EMC 提供一个开放式的文件格式用来创建 (ESF）ＰＣＢ板等的精简激励源模型，这些精简激励源模型通过FLO/EMC的CSI接口而导入到系统级分析中来
FLO/EMC能从其它板级分析软件或测试结果中得到精简激励源模型
1、Similab PCBMod & RadiaSim (通过转换器)
2、Quantic Omega+ (直接输出为FLO/EMC 能接受的ESF格式)
3、EMSCAN (很快推出 – 通过转换器)
4、Cadence Allegro-PCB-SI (正在研发)
5、Sigrity Speed2000 (正在研发)



(四) 强大的后处理模块——FLO/MOTION
通过FLO/MOTION后处理模块，不但可以实现分析结构的表面电流和系统内的电场、磁场可视化，还可以动态显示电流以及电场和磁场随相位及空间位置的变化情况，为设计人员提供丰富的设计依据。一般情况下，首先根据屏蔽效能曲线，得出系统的风险频率点（谐振点），然后从FLO/MOTION中观察这些风险频率点的表面电流分布和场分布，从而判断出造成该谐振的原因和泄漏点，指导设计工程师有针对性地进行改进。

场分布及相位模拟图（animation）
52场强圆柱扫描图

三维辐射方向图
(五)完善的CAD接口——FLO/MCAD
FLO/MCAD不但完全支持Pro/E、Solidworks等机械CAD软件几何模型的直接调用并自动简化，还可以通过SAT、STEP、IGES、STL格式读入如UG、IDEAS、AUTOCAD等MCAD软件建立的三维几何实体模型，可以大大减少对复杂几何模型的建模时间，同时有效实现FLO/EMC与其它CAD/CAE软件的交互。

导入模型并自动简化
(六) 与Flotherm(Flomerics公司电子系统热分析软件)协同仿真
在电子设备设计中要兼顾EMC性能和散热能力，而这两方面对结构设计的要求往往是冲突的。FLOMERICS公司的Flotherm与FloEMC软件正是目前电子行业内唯一专业针对电子设备系统级散热分析和电磁兼容协同设计的优秀软件平台。它们共享分析模型，只需一次建模，而无需在热分析与电磁兼容分析两个模型之间来回修正，同时共享模型的协同设计确保了数据的一致性，任何设计方案的修改都会影响电磁兼容与散热的仿真分析结果。对结构的参数化设计可同时得到各种不同方案的散热性能与电磁屏蔽性能，可快速获取优化的设计方案。

多谢董事，这样贴出来是要好些。

这个软件不好用，而且已经被CST收购了

是被收购了，CST将在新的Microstripes版本里面集成FLOEMC的EMC功能，求解原理是不变的。

WHY不好用？

为什么这个软件装上以后，系统很快就崩溃了。

cst里边包含了floemc吗？我正在想办法弄到cst2008。我打算发到这个论坛上，让大家分享。