基于仿真软件的系统EMC设计解析

一种系统级EMC预测软件设计与实现
陈丹;杨亮
【期刊名称】《测控技术》
【年(卷),期】2016(035)003
【摘要】介绍了一种新的系统级电磁兼容(EMC)预测仿真的设计思路.分析了实现系统EMC预测与仿真的框架结构,重点阐述了支撑框架的各个模块工作机理以及系统整体电磁兼容预测的工作流程.最后,通过一算例分析表明该软件能够实现完整系统电磁兼容预测.
【总页数】5页(P113-117)
【作者】陈丹;杨亮
【作者单位】西安卫星测控中心,陕西西安710043;空间物理实验室,北京100076【正文语种】中文
【中图分类】Q64
【相关文献】
1.基于多端口网络理论的系统级EMC预测方法 [J], 叶城恺;高锋;夏娇妮;汪春华
2.一种用UML和SystemC进行嵌入式系统的系统级建模的方法 [J], 陈科;邓馥郁
3.一种异构多核片上系统的SystemC系统级综合方法 [J], 冯志华;陈曦;高社生
4.一种基于单机EMC试验结果的航天器系统级电磁兼容性分析方法 [J], 刘岩;陈瑞勋;孙犇
5.应用SystemC的AMBA总线系统级模型的设计与实现 [J], 王兆菊;张洵颖;龚龙庆
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针对emc的软件设计要点EMC（Electromagnetic Compatibility）是指电子设备在电磁环境中能够正常工作，而不对周围的其他设备或环境产生干扰的能力。

在现代社会中，电子设备的使用越来越广泛，因此保证EMC的软件设计变得尤为重要。

本文将探讨针对EMC的软件设计要点。

首先，软件设计人员应该充分了解EMC的基本原理和标准。

EMC 的基本原理包括电磁辐射和电磁干扰两个方面。

电磁辐射是指电子设备在工作过程中产生的电磁波，而电磁干扰是指电子设备对其他设备或环境产生的干扰。

了解这些原理可以帮助软件设计人员更好地理解EMC的问题，并采取相应的措施来解决。

其次，软件设计人员应该在软件设计的早期阶段就考虑EMC的问题。

在软件设计的早期阶段，软件设计人员可以通过合理的软件架构和设计来减少电磁辐射和电磁干扰。

例如，可以采用模块化设计，将不同的功能模块分开，减少它们之间的相互干扰。

此外，还可以采用合适的电磁屏蔽材料和设计，来减少电磁辐射和干扰。

第三，软件设计人员应该合理选择软件开发工具和编程语言。

不同的软件开发工具和编程语言对EMC的影响是不同的。

一些工具和语言可能会产生较多的电磁辐射或干扰，而另一些则相对较少。

因此，软件设计人员应该选择那些对EMC影响较小的工具和语言，以减少EMC问题的发生。

第四，软件设计人员应该进行EMC测试和验证。

在软件开发完成后，进行EMC测试和验证是非常重要的。

通过测试和验证，可以检测软件是否符合EMC标准，并及时发现和解决潜在的EMC问题。

测试和验证可以采用实验室测试、仿真测试等多种方法，以确保软件的EMC性能达到要求。

最后，软件设计人员应该不断学习和更新EMC的知识。

由于技术的不断发展和更新，EMC的标准和要求也在不断变化。

因此，软件设计人员应该保持学习的态度，及时了解最新的EMC标准和要求，并将其应用到软件设计中。

综上所述，针对EMC的软件设计要点包括充分了解EMC的基本原理和标准、在软件设计的早期阶段考虑EMC问题、合理选择软件开发工具和编程语言、进行EMC测试和验证，以及不断学习和更新EMC 的知识。

基于虚拟仪器的EMC自动测试系统设计与实现摘要：将虚拟仪器技术引入EMC测试领域，提供一套基于NI公司GPIB硬件、LabVIEW 图形编程软件以及VISA驱动API的EMC 自动测试系统解决方案。

实现多台仪器设备之间的同步与通信，自动完成数据采集、传输、处理、回放，以及报告生成等功能，实际测试结果达到设计要求，极大地提高了测试工作的效率、精确度，以及自动化程度。

关键词：虚拟仪器；EMC测试；LabVlEW；GPIB；VISA传统的电磁兼容性(EMC，electromagnetic compatibility)测试主要由测试人员手工操作完成，由于EMC测试工作一般对测试精度要求比较高，测试时间较长，而且需对大量的测试数据进行分析处理并出具EMC测试报告，整个测试过程需要耗费很大的人力物力；同时EMC测试所处的大功率高频率电磁辐射环境对测试人员的身体健康产生极大的危害。

基于虚拟仪器的EMC 自动测试系统的开发提高了测试工作的效率和精确度，减轻了测试人员的工作强度。

由于现代虚拟仪器技术的引入，使用模块化的硬件与软件，使得该系统具有开发周期短、运行效率高的特点，同时具有很强的可扩展性和可重用性，有助于减少重复投资，具有很强的应用价值。

l 系统组成及工作原理EMC测试包括两个方面的内容[l]：装置、设备或系统产生的电磁发射对其他设备或系统功能的影响，即电磁干扰(EMI，electromagnetic interference)，或电磁发射性；本装置、设备或系统对其他干扰影响的抗干扰能力，即电磁敏感度(EMS，electromagnetic susceptibility)或电磁抗扰度。

EMI是指任何可能引起装置、设备或系统性能降低或对有生命或无生命物质产生损害作用的电磁现象。

它可能是电磁噪声、无用信号或传播媒介自身的变化，会引起设备或系统降级或损害，但不一定会形成严重后果。

电磁干扰是由干扰源、耦合通道和接收器3部分构成的，通常称作干扰的三要素。

基于仿真软件的系统EMC设计随着现代通信技术的发展，电气及电子设备在各个领域中的应用越来越广，这些设备在工作的同时产生的电磁能量往往影响其它设备的工作，从而形成电磁干扰(EMI)。

特别在汽车、飞机、舰艇中，大量的电子设备集中在狭小的空间，相互间的电磁干扰非常严重。

同时，由于对电子设备和系统的性能要求越来越高，如加大发射机的发射功率和提高接收机灵敏度以及缩小设备的尺寸，从而进一步加剧了电磁兼容(EMC)和电磁干扰的设计复杂度。

电子设计自动化(EDA)软件的出现极大的拓展了EMC的设计手段，是处理大系统或复杂设备中潜在的多重EMI的实用方法。

但是，仿真软件的介入并不意味着工程师不再需要在设计中做出工程判断，相反工程师需要根据专业知识和经验做出更多的工程判断，这些工程判断都会以“已知量”的形式输入到软件程序中，从而使仿真结果更加具有工程价值。

从而我们不难发现，仿真软件在电磁兼容设计中起到的主要作用并不是让你的设计变得更“傻瓜”，而是让你在设计过程中更具“洞察力”，大大降低原型加工及测试的不确定性，减少设计迭代次数，缩短产品开发周期，降低研发风险，确保产品质量并通过测试标准。

然而,EMC/EMI类问题在应用仿真软件设计的过程中有其特殊性。

通常，仿真软件对于工程问题的处理过程为“建模→复现问题→改进设计”，因为EMC/EMI 问题具有随机性和多变性的特点。

例如，PCB板上的一个数字芯片的多个I/O 管脚上的信号同时0/1翻转时，其干扰电压叠加在电源管脚上就会使该管脚上的电压超出能够容忍的波动范围，而同时发生信号翻转的管脚数目是随机的，此时芯片的I/O管脚可被看作这个同步开关噪声(SSN)问题的噪声源，分析问题的对象为芯片及其外围电路。

在PCB层面上，芯片从被分析的对象转变成了PCB的EMI问题中的噪声源之一。

当研究对象上升为设备乃至系统级时，PCB则作为整体被视为设备的噪声源。

这个例子揭示了EMC/EMI问题具有随机性的原因之一就是噪声源的随机性。

cst仿真emc案例
CST仿真软件是一款广泛应用于电磁场仿真领域的工具，它可以用于解决许多不同的电磁兼容性（EMC）问题。

以下是一些CST仿真在EMC案例中的应用：
1. 电磁辐射和敏感性分析，CST可以用来模拟电子设备的电磁辐射特性，以及其他设备对电磁辐射的敏感性。

这对于评估设备的电磁兼容性非常重要，尤其是在电子产品中频繁使用的情况下。

2. 电磁干扰分析，CST可以帮助工程师模拟和分析电磁干扰源对周围设备的影响。

这种分析可以帮助设计人员识别和解决潜在的电磁干扰问题，确保设备在实际使用中不会相互干扰。

3. 电磁场辐射和传输特性分析，CST可以用来模拟天线、微波器件和其他电磁场辐射设备的性能。

这对于设计和优化无线通信系统、雷达系统和其他电磁传输设备非常有帮助。

4. 电磁防护设计，CST可以帮助工程师模拟和分析电磁防护结构的性能，以确保设备在电磁环境中能够正常运行并且不受外部电磁干扰的影响。

总之，CST仿真软件在EMC案例中的应用非常广泛，可以帮助工程师解决各种与电磁兼容性相关的问题，从而确保设备在现实环境中的可靠性和稳定性。

FLOEMC电磁兼容仿真分析软件————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：FLO/EMC电磁兼容仿真分析软件为什么要重视电磁兼容性（EMC)的分析众所周知，仅在几年前,EMC问题在整个设计流程中还只是个次要的问题。

而今天，EMC设计问题扩展到传统设计流程的各个阶段。

市场开拓者们要将大量资金和数周时间花费在屏蔽室,以谋求能顺利通过电磁兼容性测试。

这种现象不是偶然的,我们知道：·EMI已经成为一个很严重的且在日益恶化的环境污染源·越来越多电器设备的投入使用·IC时钟频率的越来越高·辐射源辐射功率的增大·抗干扰性的减弱·无线通信的发展诸如此类的原因导致了我们为了使同一环境中各种设备都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及生物也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。

拿一个简单的例子,对于一台pc电脑来说，在EMC方面需要满足以下标准:1．辐射性能方面（Emissions）a。

EN 61000—3—2（Harmonics）b. EN 61000-3—3(Voltage Fluctuations and Flicker）c. EN 55022(Conducted Emissions)d。

EN 55022(Radiated Emissions）2．抗干扰性能标准EN55024（Immunity）a. EN 61000-4-2（Electrostatic Discharge)b。

EN 61000-4-3(Radiated Electric Field)c。

EN 61000—4-4(Fast Transients)d。

EN 61000—4—5(High Energy Surges)e. EN 61000-4—6(Conducted RF）f. EN 61000—4—8(Radiated Magnetic Field）g. EN 61000—4-11(Voltage Dips and Interrupts)而通常来说,整个测试的代价是需要4000美元和3天的时间.在20世纪90年代前期,国内企业的产品在出口欧美等国市场时,必须出具电磁兼容合格报告才能获得市场准入,但是由于企业往往在产品设计和研发阶段没有考虑相关问题或是不了解国外的电磁兼容技术法规要求而导致不能顺利投放海外市场或花费很大的代价来满足国外相应的电磁兼容性能要求,这与国内的设计模式是分不开的，传统的设计方式遵循的是设计—样品生产—测试的模式，一旦测试不能通过测试标准,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昂贵的设计成本。

设计早期对电磁兼容性(EMC)问题的考虑随着产品复杂性和密集度的提高以及设计周期的不断缩短，在设计周期的后期解决电磁兼容性（EMC）问题变得越来越不切合实际。

在较高的频率下，你通常用来计算EMC的经验法则不再适用，而且你还可能容易误用这些经验法则。

结果，70%～90%的新设计都没有通过第一次EMC测试，从而使后期重设计成本很高，如果制造商延误产品发货日期，损失的销售费用就更大。

为了以低得多的成本确定并解决问题，设计师应该考虑在设计过程中及早采用协作式的、基于概念分析的EMC仿真。

较高的时钟速率会加大满足电磁兼容性需求的难度。

在千兆赫兹领域，机壳谐振次数增加会增强电磁辐射，使得孔径和缝隙都成了问题；专用集成电路（ASIC）散热片也会加大电磁辐射。

此外，管理机构正在制定规章来保证越来越高的频率下的顺应性。

再则，当工程师打算把辐射器设计到系统中时，对集成无线功能（如Wi-Fi、蓝牙、WiMax、UWB）这一趋势提出了进一步的挑战。

传统的电磁兼容设计方法正常情况下，电气硬件设计人员和机械设计人员在考虑电磁兼容问题时各自为政，彼此之间根本不沟通或很少沟通。

他们在设计期间经常使用经验法则，希望这些法则足以满足其设计的器件要求。

在设计达到较高频率从而在测试中导致失败时，这些电磁兼容设计规则有不少变得陈旧过时。

在设计阶段之后，设计师制造原型并对其进行电磁兼容性测试。

当设计中考虑电磁兼容性太晚时，这一过程往往会出现种种EMC问题。

对设计进行昂贵的修复通常是唯一可行的选择。

当设计从系统概念设计转入具体设计再到验证阶段时，设计修改常常会增加一个数量级以上。

所以，对设计作出一次修改，在概念设计阶段只耗费100美元，到了测试阶段可能要耗费几十万美元以上，更不用提对面市时间的负面影响了。

电磁兼容仿真的挑战为了在实验室中一次通过电磁兼容性测试并保证在预算内按时交货，把电磁兼容设计作为产品生产周期不可分割的一部分是非常必要的。

四种常见的EMC仿真软件介绍
 EMC仿真软件能够为我们提供了一个非常有效的高频和高速电磁仿真设
计工具，它集高速电路建模、仿真和优化为一体，用仿真代替实验，可以快
速的帮助工程师完成高速电路EMC设计，实现信号完整性，减少研发费用，缩短研发周期。

 目前，国际上商业的EMC仿真软件有许多种，主要应用于高速PCB电
路设计、各种类型的高频滤波器设计、高频天线和波导设计、LTCC设计、
传输线设计（包括微带、带状线和同轴电缆等）、信号完整性设计和电磁分析等。

大多数EDA软件都采用模块化设计，不同的模块实现不同的功能，用户可以根据需要选择模块自己进行软件配置。

下面对四种典型的EMC仿真设
计软件进行介绍。

 （1）Ansoft High-Frequency and High-Speed Designers该软件由Ansoft CorporaTIon公司设计，主要有高频设计、信号完整性和电磁设计的软件产品。

 高频设计产品主要包括：。