行业应用方案 | 电磁兼容EMI/EMC

Ansys 行业应用方案连载（7） | 电磁兼容EMI/EMC

随着电子信息技术的高速发展，电子设备系统也越趋于高速化、复杂化与集成化，通常包括各种印刷电路板（PCB）、机电系统、开关噪声电路、高速芯片、线缆线束、机箱机柜等多个部分，互连设计非常复杂，所以对如此复杂的系统进行电磁兼容分析和设计是一项难度非常高的工作。

如果仅仅靠经验进行设计，不仅成本高，而且稳定性差，现有的设计手段已经无法满足产品EMC设计和研发的需求；同时，电磁兼容测试本身就是一个耗时繁琐的工作：需要利用电磁兼容暗室在全空域，全频段进行测量，不仅测量成本高昂，而且，如果EMI测量超标，后续的查找/修正问题基本上依赖于经验和猜测。定位问题、解决问题往往需要多次测量和反复调整，有时候解决了这个问题，又带来了新的问题，设计的不确定性大，产品交货周期和质量无法保证。

传统的EMC设计流程一般是通过加工-焊接-测试-调试-改版的产品运作流程，在现今高速信息时代已经不能满足产品EMC设计的高效性、高可靠性、高性能的要求。系统噪声干扰的问题常常出现，困扰着设计师，进而使产品开发的实际进度大幅延迟，甚至会使整体电子设备系统的研发面临不可挽救的损失。

在这样的情况下，需要通过可靠的、完备的仿真技术手段构建虚拟分析平台，能够更高效的发现问题、分析问题和解决问题。并通过仿真设计验证，提高整体产品系统的电磁兼容可靠性问题，帮助缩短设计周期、降低成本、提高产品竞争力、技术人才培养以及设计经验的提炼与累积。

Ansys可提供完整的EMC仿真解决方案，以场路协同的基本思路，从电路以及空间电磁场的角度出发，覆盖从DC~THz级频段范围内所有类型的EMC问题，包括传导与辐射性质的电磁兼容问题。支持零部件级的特征化建模优化分析，例如变压器、EMI滤波器件、外壳屏蔽，PCB的电磁辐射、线缆辐射等；支持设备级的电磁兼容分析，例如开关电源系统传导干扰、PCB系统联合机箱、线缆的辐射发射、辐射受扰等；同时也支持环境级的电磁兼容分析，例如机载、车载、舰载多天线系统的共址干扰等。

零部件是构成系统的关键对象，准确优化分析零部件可以帮助系统集成后的高性能EMC设计

• 变压器设计

• 开关器件封装优化

• 线缆设计与选型

• 外壳屏蔽孔设计

• EMC滤波器件

• 地线接地优化

• 其他

模拟实验室测试项目，包括辐射与传导测试内容，建立设备级模型，帮助进行EMC优化设计

• 开关电源系统CE传导干扰

• 电池充电变流器系统的传导与辐射

• 数字电路板的信号完整性与电磁兼容仿真

• 系统接地引起的电磁辐射分析

• 电子设备线缆的RE辐射

• 通信接口EFT/EMP/ESD抗干扰分析

• 整机系统辐射发射仿真

考虑大型开放性空间电磁问题或者实验室很难测试EMC现象，进行电磁环境级的电磁干扰分析

• 舰载、机载天线布局

• 多天线射频系统RFI共址干扰

EMC是非常广泛的概念，凡是涉及跟电路、电磁场有关系的产品，几乎都会涉及相关行业或国家、组织颁布的EMC认证要求，只要产品系统保护有噪声源，基本就可能涉及电磁兼容的问题。Ansys提供的EMC解决方案，无论是哪种类型的产品系统，都能找到对应的仿真解决方案。

低频电力系统，主要关注传导性质的EMC问题。以低频三维电磁场软件Maxwell为核心，结合机电电路仿真系统以及功率器件建模工具，建立场路协同仿真系统，搭建完整的低频电力系统模型，从而获得传导干扰数据，进行产品系统的EMC优化分析；

高速、射频系统，主要关注空间电磁辐射以及高速传导的电磁兼容问题，以高频三维电磁场软件HFSS为核心，支持芯片器件、芯片封装、PCB系统、线缆线束、包含外壳的整机系统的任意建模与联合整机仿真，进行对应EMC测试项目的仿真优化分析，同时结合多射频系统干扰分析软件EMIT，可以实现环境级的大型空间电磁兼容仿真。

Ansys解决方案，从零部件、子系统、设备整机以及环境级的角度，对产品系统进行灵活的EMC虚拟建模分析，提前发现问题及缺陷，及时完成EMC设计优化，更好地帮助产品的EMC设计，缩短产品研发周期，降低设计成本。