机箱内电磁兼容分析
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《实际机箱系统的电磁兼容仿真分析》篇一一、引言随着电子技术的飞速发展,机箱系统在各类设备中的应用日益广泛。
电磁兼容(EMC)作为机箱系统设计中一个重要环节,对系统稳定性、可靠性以及电磁环境的保护具有重要意义。
本文将针对实际机箱系统的电磁兼容性进行仿真分析,以期为机箱系统的设计提供理论依据和优化建议。
二、机箱系统电磁兼容性概述机箱系统电磁兼容性主要指系统在特定电磁环境中,各组成部分能够正常工作且不会对其他部分产生过多电磁干扰的能力。
机箱系统中的电磁干扰可能来源于内部电路、外部电磁场、雷电等因素,这些干扰会影响系统的稳定性和可靠性。
因此,对机箱系统的电磁兼容性进行仿真分析,对于提高系统的性能和可靠性具有重要意义。
三、电磁兼容仿真分析方法本文采用电磁仿真软件对实际机箱系统进行电磁兼容性分析。
首先,建立机箱系统的三维模型,并设置相应的材料属性。
其次,根据实际工作情况,设定系统的工作频率、电源电压等参数。
然后,通过仿真软件模拟系统在各种电磁环境下的工作情况,分析系统内部的电磁场分布、电流分布以及电磁干扰情况。
最后,根据仿真结果,评估系统的电磁兼容性能。
四、实际机箱系统电磁兼容仿真分析以一款实际机箱系统为例,进行电磁兼容仿真分析。
首先,建立该机箱系统的三维模型,并设置材料属性。
在仿真过程中,设定工作频率为1GHz,电源电压为12V。
通过仿真软件模拟系统在多种电磁环境下的工作情况,包括静电放电、电磁场辐射、雷电等。
仿真结果显示,该机箱系统在静电放电和雷电等恶劣环境下,内部电路的电磁场分布较为复杂,部分区域的电流密度较大,可能导致电磁干扰。
针对这些问题,我们提出了以下优化建议:1. 对机箱内部的电路布局进行优化,减少电路之间的相互干扰;2. 在关键部位增加屏蔽措施,如金属屏蔽罩等;3. 采用低噪声元器件和滤波电路,降低系统内部的噪声;4. 对机箱的接地设计进行优化,提高系统的接地性能。
五、结论通过对实际机箱系统的电磁兼容性进行仿真分析,我们可以更加直观地了解系统在各种电磁环境下的工作情况,发现潜在的电磁干扰问题。
第1篇一、引言随着电子技术的飞速发展,电子设备在各个领域的应用日益广泛。
然而,随着电子设备数量的增加,电磁环境变得越来越复杂,电磁兼容(EMC)问题也日益凸显。
为了确保电子设备在复杂电磁环境下稳定可靠地工作,本文针对某型号电子系统进行了电磁兼容实验,以评估该系统的电磁兼容性能。
二、实验目的1. 评估电子系统的电磁兼容性能;2. 分析系统在电磁干扰下的抗扰度;3. 识别系统可能存在的电磁兼容问题;4. 为系统设计提供改进依据。
三、实验方法1. 实验设备:电磁兼容测试系统、频谱分析仪、干扰信号发生器、被测系统等;2. 实验环境:符合国家电磁兼容标准的实验室;3. 实验步骤:a. 确定测试项目和测试方法;b. 连接被测系统与测试设备;c. 进行电磁兼容测试;d. 分析测试结果,找出问题所在;e. 提出改进措施。
四、实验内容1. 电磁干扰发射测试a. 测试项目:辐射发射(RE)、传导发射(CE);b. 测试方法:按照国家标准GB 4824.3-2006《信息技术设备电磁兼容限值和测量方法第3部分:发射》进行测试;c. 测试结果:测试结果表明,被测系统在规定的频率范围内辐射发射和传导发射均符合国家标准要求。
2. 电磁干扰抗扰度测试a. 测试项目:静电放电抗扰度(ESD)、射频辐射抗扰度(RS)、射频传导抗扰度(CS);b. 测试方法:按照国家标准GB/T 17626.2-2008《信息技术设备电磁兼容试验和测量技术静电放电抗扰度试验方法》等标准进行测试;c. 测试结果:测试结果表明,被测系统在规定的干扰条件下,ESD、RS、CS抗扰度均符合国家标准要求。
3. 电磁兼容问题分析a. 通过实验分析,发现被测系统在以下方面存在电磁兼容问题:i. 辐射发射:部分频率范围内的辐射发射超过国家标准要求;ii. 传导发射:部分频率范围内的传导发射超过国家标准要求;b. 产生问题的原因:i. 设计缺陷:部分电路设计不合理,导致电磁干扰;ii. 元器件选择不当:部分元器件的电磁兼容性能较差;iii. PCB设计不合理:部分PCB设计不合理,导致电磁干扰。
电磁兼容性测试与分析电磁兼容性(Electromagnetic Compatibility,EMC)是电子与电气工程中一个重要的领域,它涉及到电子设备在电磁环境中的相互影响和相互兼容性。
在现代社会中,电子设备的广泛应用使得电磁辐射和电磁干扰问题日益突出,因此电磁兼容性测试与分析变得至关重要。
一、电磁兼容性测试的意义电磁兼容性测试的主要目的是评估电子设备的抗干扰能力和抗辐射能力,以确保设备在电磁环境中能够正常工作,同时不对周围的设备和系统产生干扰。
通过测试,可以发现和解决潜在的电磁兼容性问题,提高产品的质量和可靠性,同时也有助于满足国际和国内的相关法规和标准要求。
二、电磁兼容性测试的内容电磁兼容性测试主要包括辐射测试和传导测试两个方面。
1. 辐射测试辐射测试主要是评估设备在工作状态下产生的电磁辐射是否超过了相关标准的限制。
常见的测试方法包括电磁辐射场强测试和电磁辐射频谱测试。
电磁辐射场强测试通过测量设备周围的电磁辐射场强度来评估设备的辐射性能;电磁辐射频谱测试则是通过分析设备产生的电磁辐射频谱来评估设备的辐射特性。
2. 传导测试传导测试主要是评估设备对外界电磁干扰的敏感性和抗干扰能力。
常见的测试方法包括电磁耐受性测试和电磁敏感性测试。
电磁耐受性测试通过向设备输入不同频率和幅度的干扰信号来评估设备的抗干扰能力;电磁敏感性测试则是通过向设备输入不同频率和幅度的信号来评估设备的敏感性。
三、电磁兼容性测试的挑战与解决方案电磁兼容性测试面临着一些挑战,例如测试环境的建立、测试设备的准确性和可靠性、测试结果的解释和分析等。
为了解决这些问题,电气工程师需要采取一系列的措施。
1. 测试环境的建立测试环境的建立是电磁兼容性测试的基础。
为了保证测试结果的准确性和可靠性,测试环境需要满足相关标准的要求。
这包括对测试室内外电磁环境的控制、对测试设备的校准和调试等。
2. 测试设备的准确性和可靠性测试设备的准确性和可靠性对于测试结果的准确性和可靠性至关重要。
电磁兼容性工作总结引言电磁兼容性是现代电子设备设计和使用过程中不可忽视的因素之一。
在一个复杂的电磁环境中,电子设备必须保证在电磁辐射、电磁感应和电磁互干扰等方面能够正常工作。
本文将总结我们团队在电磁兼容性工作中的经验和教训,并提出一些改进措施。
电磁兼容性评估在设计和开发电子设备之前,首先要进行电磁兼容性评估。
这一评估过程包括对设备内部和外部电磁环境的分析,以及对设备各个组件和系统的电磁兼容性测试。
评估结果可以为设计决策提供重要的依据。
设备内部电磁环境分析设备内部电磁环境分析主要包括以下几个方面的内容:1.电磁辐射:评估设备内部电路产生的电磁辐射及其相应的电磁辐射水平。
2.电磁感应:评估设备内部电路对外部电磁场的敏感程度,以及在外部电磁场作用下对设备内部其他电路的干扰。
3.电源干扰:评估设备内部电源对其他电路的干扰,以及其他电路对电源的干扰。
设备外部电磁环境分析设备外部电磁环境分析主要包括以下几个方面的内容:1.天线场分析:评估设备周围的电磁场强度,包括无线电、微波、红外线等频段。
2.电磁噪声评估:评估设备周围的电磁噪声水平,包括来自其他设备和电源的噪声。
电磁兼容性测试电磁兼容性测试是验证设备是否满足相关标准和规范的关键环节。
通常包括以下几个主要测试内容:1.辐射测试:验证设备产生的电磁辐射水平是否满足规定的限值。
2.敏感性测试:验证设备在外部电磁场作用下是否正常工作,免受干扰。
3.互干扰测试:验证设备之间的电磁相互干扰是否满足规定的限值。
4.过渡辐射和传导干扰测试:验证设备在切换开关或突发事件发生时是否产生过渡辐射和传导干扰。
工作经验与教训在电磁兼容性工作中,我们团队积累了一些宝贵的经验和教训。
在此总结如下:1.重视早期预防:在设计和开发阶段,应当积极采取措施来提高设备的电磁兼容性,而不是将修复问题留到后期。
2.密切与供应商合作:与供应商保持密切的合作和沟通,确保所采购的元器件和设备符合电磁兼容性的要求。
计算机机箱电磁兼容性设计作者:徐娇娇陈炳榛郭倩来源:《计算机与网络》2020年第23期计算机机箱的电磁兼容性设计需要满足设备电磁兼容性指标的要求,同时需要结合实际思考如何提高相应水平。
一些计算机所处的环境电磁干扰问题较为严重,更需要加强机箱的电磁兼容性,以确保其能够正常使用,本文思考了关于计算机机箱电磁兼容性几点设计思路。
计算机机箱电磁兼容性的要求从目前的研究来看,电磁兼容性主要有2个具体要求:一是计算机对环境所产生的电磁干扰;二是计算机抵御外界干扰的防御能力,即电磁灵敏度。
电磁干扰会影响设备的稳定性和安全使用,因此电磁兼容性问题需要在实践中解决,对电磁干扰的具体影响进行分析以及基于冲击控制的电磁兼容性分析对于研究计算机机箱的电磁兼容性的实际工作具有重要意义。
提高机箱电磁兼容性根据电磁屏蔽的原理,屏蔽性能最好的计算机机箱是没有间隙完全封闭的机箱。
屏蔽设计是计算机机箱电磁兼容性设计中需要注意的内容。
明确屏蔽设计的具体内容,确定相关的设计标准,这对屏蔽设计的科学性具有重要意义。
但计算机机箱通常由金属材料制成,接缝处不可避免地存在间隙,此外机箱上还有孔,例如指示灯孔和电缆入口和出口。
因此,计算机机箱上的孔和接缝成为影响屏蔽效果的主要因素,这也是优化计算机机箱电磁屏蔽设计的重点。
计算机机箱表面设计有凹槽,并安装了导电橡胶条,可以起到屏蔽和密封的双重作用。
计算机机箱的间隙和开口是引起电磁干扰的重要因素,在屏蔽设计过程中,对间隙和开口進行专门处理,使其在屏蔽实践中发挥更大的作用。
在机箱的前盖和后盖的接合处设计了一个凹槽,以嵌入导电橡胶条,导电橡胶条的可塑性可以使机箱的前盖和后盖紧密连接并隔离干扰,防止电磁波穿过连缝隙进入机箱。
对于带有带翻盖的旋转轴的计算机,需要在旋转轴处进行屏蔽,可以使用添加屏蔽网或防波套来填充旋转轴,防止电磁波从轴间隙泄漏。
可以根据屏蔽要求减少开口,如果不需要开口,则可以将其密封,这样,可以减少由开口引起的电磁干扰。
电磁兼容分析报告1. 引言本报告旨在对电磁兼容性进行分析和评估。
电磁兼容性是指电子设备在电磁环境中能够正常工作,且不对其它设备和环境造成不可接受的干扰。
为了保证设备的正常运行,必须进行电磁兼容性的分析和测试。
2. 问题描述在进行电磁兼容性分析之前,首先需要了解电磁兼容性问题的来源。
电磁兼容性问题主要包括电磁辐射和电磁干扰两方面。
2.1 电磁辐射电磁辐射是指电子设备在工作过程中产生的电磁波向周围空间传播的过程。
电子设备在使用过程中,会产生一定的辐射电磁场。
这些辐射电磁场可能会对附近设备和环境产生干扰。
2.2 电磁干扰电磁干扰是指外界电磁场对电子设备造成的干扰。
外界电磁场可能来自其它设备的辐射,也可能来自电力线、雷电等。
这些外界电磁场如果强度足够大,就会对设备的正常运行产生干扰。
3. 分析方法为了准确评估电磁兼容性,我们采用了以下分析方法:3.1 电磁辐射分析通过对设备进行电磁辐射测试,可以获取设备在工作过程中产生的辐射电磁场的强度和频率分布。
我们使用电磁场测试仪器来测量设备周围的电磁辐射水平。
通过分析测试结果,可以判断辐射是否超过规定的限值,从而评估设备的辐射兼容性。
3.2 电磁干扰分析通过对设备进行电磁干扰测试,可以评估设备对外界电磁场的抗干扰能力。
我们使用电磁兼容性测试仪器来模拟外界电磁场对设备的干扰,并观察设备的工作状态。
通过分析测试结果,可以判断设备是否能够正常工作,从而评估设备的干扰兼容性。
4. 结果分析4.1 电磁辐射分析结果经过测试,我们得到设备产生的辐射电磁场强度和频率分布情况。
根据相关标准,我们将测试结果与规定的限值进行对比。
结果显示,设备的辐射水平在规定的限值范围内,因此设备在辐射兼容性方面符合要求。
4.2 电磁干扰分析结果经过测试,我们模拟了外界电磁场对设备的干扰情况,并观察设备的工作状态。
结果显示,设备在受到一定强度的干扰时,仍能够正常工作。
因此,设备在干扰兼容性方面也符合要求。
电脑机箱的电磁兼容设计
对于电脑这样一种信息处理设备,机箱不仅仅提供了机械保护,还能起到电磁屏蔽的作用:使计算机免受外界电磁波的干扰,使计算机更加稳定、可靠地工作;同时又可以防止计算机自身产生的电磁波向外辐射,以免影响其他电子设备的正常工作。
因此机箱设计已经得到越来越多PC生产厂商的重视,并且成为衡量PC产品品质的一个重要因素。
下面,我们就从机箱选材、缝隙与开口处理等方面对电脑机箱电磁兼容性设计做一番简要介绍。
箱体选材
为了提高机箱的屏蔽效能,首先应考虑机箱材料的选择。
因不同材料的屏蔽作用各不相同,故应根据屏蔽的效率和原材料的费用比选择具备高导磁率、高导电率的金属材料。
由于电磁波是直线传播的,其传播到金属表面时,不仅可透入金属体。
机箱内电磁兼容分析
张晓雷
(北京天源博通科技有限公司)
摘 要:一个电磁系统内部可能会存在各种各样的电磁干扰源,这些电磁干扰信号的频带往往非常宽。
如果要保证系统内各个电磁设备能够正常工作,就必须在一个很宽的频带内,对各种可能的干扰信号做仔细的分析。
计算宽频带电磁环境的一个很强大的工具是时域有限差分法。
本文对某机箱内的电磁环境作了分析,并使用系统机电磁兼容软件IceWave对此机箱作了仿真计算,为机箱的电磁设计提供了依据。
关键词:机箱 时域有限差分法 电磁兼容 散热
1 前言
随着系统电子设备的不断增多与工作频带的不断拓宽,系统内电磁环境正在不断的恶化,由于设备之间的电磁干扰,系统的整体工作能力与工作效率都在不断地下降。
对于目前如此复杂的电磁兼容设计,再也不能仅靠工程师的经验去处理了。
因此使用数值方法对系统的电磁兼容性进行预估与优化就成了至关重要的问题。
但是由于系统的复杂性,如何使用计算机建立细致有效的模型成了一个很困难的问题。
这就需要有系统级电磁分析的观念。
本文对某机箱的系统级电磁问题,使用FDTD算法进行了分析计算,得到了一个很好的仿真计算结果。
2 系统电磁兼容
电磁兼容问题包含多个方面的考虑,为了保证系统内各个设备的正常工作,需要计算系统内各个点在不同时刻的电磁场值。
不仅如此,还要考虑系统内电磁场是否泄露到系统外,对舱外电磁环境带来严重影响。
为了衡量设备的工作效率是否受到影响,就要考虑在设备的工作频率上,输入与输出的阻抗、驻波比是否还能满足系统指标要求。
电磁兼容问题中的干扰源问题历来都是最为棘手的问题。
因为这些干扰源往往都是设计系统时没有考虑到的。
因此,在系统电磁兼容分析的过程中需要对这些干扰作详细的分析,并且还要考虑干扰源中寄生的噪声信号,这些信号的频带往往都非常宽,从低频一直延伸到高频。
这种问题不像我们遇到的天线设计等问题,设备的工作频段是一定的。
考虑到以上因素,时域算法是很可取的方法。
在众多时域算法中,时域有限差分法(FDTD)是一种应用比较广泛的算法。
使用这种算法,能够一次性地计算出设定频带内所有频率点的电磁场解。
无论是系统内,还是系统外的电磁场分布、辐射方向图都能够很好地获得解决,这样就进一步为系统间电磁兼容问题提供了解决方案。
3 某机箱的电磁兼容问题
机箱往往都是一个狭小的空间,在这个空间内紧密放置着各种电子设备。
因此机箱内的电磁环境将非常复杂。
在这么小的空间内解决电子设备的电磁兼容问题不仅仅需要丰富的经验,更需要精确的电磁仿真预测技术。
除了要考虑机箱内的电磁兼容问题、机箱的电磁泄漏问题,还要考虑机箱的电子散热问题,因为散热与电磁兼容往往是一个矛盾的问题。
美国Fluent公司的系统级电磁兼容软件IceWave采用时域有限差分法,专门解决机箱机柜的电磁兼容问题,本文采用此软件解决机箱的电磁兼容仿真分析。
下面的模型是一个机箱,在IceWave软件中完成建模与边界设置。
机箱内部分布有电流源,电压源,PCB板,散热器等等部件。
机箱壁上有开缝、开孔等散热措施。
估计电流源和电压源的频带在0~2Ghz的范围内。
在这种情况下,需要分析机箱内的电磁环境,以及孔缝的电磁泄漏问题。
图1 机箱模型
为了考察系统内的电磁环境,在系统内部设两个观察点和一个观察面。
两个观察点一个位于舱内中心,另一个位于机箱上有开孔的箱壁中心点处。
机箱的尺寸为22cm*14cm*30cm。
黄色导线上有宽频电压信号,绿色导线上有宽频电流信号。
五块橘黄色的板是PCB板,最下面的PCB板上还有一个散热器。
在机箱上的一个箱壁上有一系列条状缝隙开孔和一组矩形开孔,另外还有一条单一的缝隙。
信号源的波形如下图所示,信号持续时间为1.225e-8秒:
图2 电压信号源的时域波形
设定时间采集点为700个点。
经过计算,可以得出机箱内的时域解,进一步得到频域解。
首先看一下在机箱内的观察点处电场的频域变化趋势与时域变化趋势:
图2 监测点处的电场强度时域波形
图3 监测点处的电场强度频域波形
通过上述两幅图的波形可以看到机箱内激起的场强大小。
在频域波形里,能够看到在750MHz处,监测点的场强最小。
使用这样的结果能够帮助设计箱内设备的位置。
这里的频域曲线不够圆滑,为解决这一问题,可以增加时间采样点的数量,这样就可以得到更加光滑的频域电场强度曲线。
为了分析电压源的匹配问题,可以计算出电压源端口的S11曲线如下图所示。
通过这样的曲线,就可以预测出在那些频段内,端口的匹配情况会恶化,从而做出相应的补救措施。
从下面的曲线图中可以看出,在很宽的频带内,端口的匹配状况都非常不错,都达到了-1dB以下。
下面再来看开缝与开孔处的电磁泄漏。
下面是204MHz时,开缝周围的电场强度分布:
图5 204MHz时开缝处的电场强度分布
图6 2GHz时开缝处的电场强度分布
因此在高频处会有较多的电磁泄漏。
下面是在周围半径为3m处的电场强度方向图:
5结论
利用IceWave软件的FDTD算法求解器可以对机箱内部与外部的电磁场做仿真计算,并且可以高效地得到频域解和时域解。
大大方便了工程师对复杂系统的电磁兼容预测与分析。
参考文献
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[5]I.J.鲍尔 P.布哈蒂亚. 微带天线. 北京:电子工业出版社. 1984
Analyzing about EMC in enclosure
Abstract:There are usually varieties of electromagnetic disturbing sources in an electromagnetic system. These sources always have wide frequency domain. If all equipments in this system could work properly, we have to analyze all disturbing signals which maybe do harm to the system. FDTD is a powerful tool for calculate electromagnetic distribution with wide frequency domain. This paper analyze the electromagnetic environment in enclosure and do simulation for it with IceWave software. It provide us with an solution for such problems.
Key words: enclosure FDTD EMC cooling。