Диссертация (1136166), страница 35
Текст из файла (страница 35)
Поэтому учетвлияния корпуса и вообще конструктивных элементов РЭС на распространениеизлученныхрадиопомехможнорассматриватьотдельноотметодарасчетаэлектромагнитныхполей,электромагнитных полей, формируемых проводниками печатных узлов.Общаяхарактеристикаметодарасчетаформируемых РЭС. Разрабатываемый метод расчета должен отвечать следующимосновным требованиям.1. Универсальность в части исследуемых объектов и сигналов, вызывающихпомеховые излучения.2. Вычислительная эффективность, обеспечивающая приемлемую длительностьрасчета при использовании современных вычислительных средств.3.
Допуск на точность определения уровня эмиссии излучаемых помех долженсоответствовать уровню оценочных расчетов и быть в пределе сопоставимым спогрешностью экспериментальных методов исследований в области ЭМС. Например, приосуществлении радиоконтроля напряженности электромагнитного поля допустимая общаяпогрешность составляет ± 3 дБ [129].Первое из перечисленных требованийприводитк отклонению методов,ориентированных на монохроматические процессы, поскольку в РЭС могут протекатьсигналы любой формы. В связи с этим в уравнениях, описывающих компоненты157излучения элементов декомпозиции, следует использовать обобщенную зависимость токаот времени и избегать параметров, которые относятся к единственной частоте излучения.Строгие методы решения используются только для простых излучающих объектов;в случае печатных плат они не отвечают требованиям по универсальности, и поэтомуиспользоваться не могут.
Количество проводников в печатном узле РЭС может достигатьнескольких тысяч. При этом каждый из проводников, интенсивно излучающих на даннойчастоте, может рассматриваться как рецептор помех от других трасс. Каждое такоевзаимодействиеведеткискажениютоковвпроводниках;ономожетбытьпроанализировано на основе уравнений Галена [122].
Однако с учетом реальнойконструкции печатного узла их совместное решение будет слишком сложно. Кроме того,априори взаимное влияние проводников друг на друга через излучаемые наводки не будетстоль велико, чтобы существенно изменить уровни токов. Распространение жепаразитных сигналов за счет индуктивных и емкостных связей может быть учтеновведением в схемную модель соответствующих элементов. Аналогично, в целяхупрощения не следует рассматривать уменьшение амплитуды токов в проводниках за счетизлучения.
Также не целесообразно рассматривать непосредственно решения уравненийМаксвелла и формируемых на их основе уравнений.При осуществлении измерений положение измерительной антенны и текущаячастота фиксируются; электрическая или магнитная составляющие напряженности полякак функция времени оцениваются фактически в одной точке пространства. Поэтомупринцип суперпозиции следует применять непосредственно для точки предполагаемогорасположения антенны, считая размеры последней малыми в сравнении с расстоянием доисследуемого объекта.При формировании метода оценки уровня излучаемых помех необходимо такжеучитывать особенности проведения реальных исследований в этой области [46, 47].Измерение уровня помех, по сути, представляет собой оценку реакции трактаизмерительного приемника на сигнал, полученный преобразованием напряженности поляв напряжение в измерительной антенне.
Это преобразование является широкополосным иопределяется для каждой частоты коэффициентом калибровки. После переноса сигнала напромежуточнуючастотувыполняетсяузкополоснаяфильтрация.Ещеоднойособенностью является сравнительно высокая допустимая погрешность измерений,связанная с варьированием характеристик измерительных средств, входящих в тестовуюустановку и порождающая проблему неопределенности измерений в области ЭМС [95].Значительноеколичествопроводниковнапечатномузлеприводиткнеобходимости отбора для расчета характеристик излучения только тех из них, которые158определяют помехоэмиссию на выбранной частоте. Для отбора таких проводниковдолжны быть предложены и обоснованы соответствующие критерии.Каждый излучающий элемент может рассматриваться как самостоятельныйисточник помехового излучения. Принято рассматривать три зоны излучения — зонуиндукции, переходную и дальнюю.
Граница дальней зоны обычно определяется по двумкритериям. Первым из них является известное соотношение Rd = λ/2π, соответствующеедлямонохроматическихпроцессовравенствукомпонентовполя,обратнопропорциональных первой и второй степени расстояния от источника излучения [118].Вторым критерием, по которому принято определять границы дальней зоны,является формула Релея [10]. В данном случае считают, что фазовые различия междукомпонентами поля, излучаемыми крайними точками антенны, должны быть малы.Поэтому различия в путях прохождения волн для этих точек также должны быть малы всравнении с длиной волны. Согласно критерию Релея, граница дальней зонысоответствует расстоянию Rd = 2D2/λ, где D — максимальный размер излучающегоэлемента.
Использование этого выражения не отменяет наличия в электромагнитном полеРЭС составляющих, не характерных для дальней зоны, поэтому их следует учитывать приразработке метода расчета электромагнитных полей, формируемых РЭС. Распространениеволн внутри РЭС и за его пределами предполагается анализировать отдельно для каждогоизлучающего элемента на основе описанного выше представления о лучевых трубках.Таким образом, дифракционные процессы, ведущие к дополнительному рассеяниюэлектромагнитных волн внутри корпуса РЭС, не рассматриваются.Из изложенного следует, что при разработке метода расчета электромагнитныхполей, формируемых РЭС, предполагается использовать следующие упрощения иприближения.1.
Проводники печатного узла излучают независимо друг от друга, излучениепомеховых электромагнитных полей не влияет на уровень токов в них.2. Излучение проводников печатного узла оценивается на основе декомпозиции ихна элементы.3. При расчете электромагнитных полей учитываются составляющие излучения,характерные для ближней зоны.4. Электромагнитные волны распространяются внутри РЭС по принципу лучевыхтрубок, т.е. по законам геометрической оптики.5. Учет влияния корпуса на формирование электромагнитного поля осуществляетсяс применением аппарата теории экранирования [130], порядок использования которогодолжен быть адаптировано для решения рассматриваемой задачи.159Данные положения являются отправными при разработке теоретических основпостроения электромагнитной модели РЭС для виртуальной сертификации по уровнюИРП.
Кроме того, предполагается, что ток как функциявремени в произвольновыбранном сечении любого проводника, для которого проводится анализ, может бытьрассчитаны путем моделирования, в т.ч. с использованием моделей линий передачи сраспределенными параметрами [131]. Также предполагается, что известен путьвозвратный токов, протекающих в слоях металлизации [17].Предлагаемый в работе и развиваемый ниже метод расчета электромагнитныхполей, формируемых РЭС, включает в себя следующие этапы.1. Переход к абстрактному представлению печатной платы в виде совокупностинезависимых в части излучения проводников.2.
Расчет токов, текущих в проводниках на печатной плате, на основесхемотехнического моделирования с учетом топологии.3. Выбор проводников, отличающихся наиболее интенсивной помехоэмиссией длязаданной частоты анализа.4. Расчет характеристик фильтров, ограничивающих спектр токов в выбранных дляанализа проводниках.5. Декомпозиция выбранных проводников печатной платы на типовые излучающиеэлементы (элементы декомпозиции).6. Выявление пути переноса электромагнитных волн от каждого элементарногоизлучателя к точке наблюдения с учетом элементов конструкции и корпуса РЭС.7. Расчет времени запаздывания от момента излучения до прихода в точкунаблюдения, а также дополнительного ослабления и изменения направления векторовэлектромагнитногополя,вызванныхвзаимодействиемрадиоволнсэлементамиконструкции и корпусом РЭС.8.
Определениекомпонентовэлектромагнитногополяизлучениявточкерасположения антенны для каждого элемента декомпозиции.9. Получение временных функций, описывающих напряженность электрической имагнитной составляющей электромагнитного поля в точке наблюдения как функциювремени.Разработка критериев отбора проводников с наибольшей помехоэмиссией начастоте анализа выполнена в разделе 3.3.Элементдекомпозициииописаниекомпонентовсоздаваемогоимэлектромагнитного поля. Для оценки уровня помех в выбранной точке пространстванеобходимо в соответствии с описанными выше подходами выполнить декомпозицию160проводников печатного узла на излучающие элементы. В качестве элементовдекомпозиции целесообразно выбрать такие конфигурации излучающих элементов, длякоторых известны точные выражения для составляющих электромагнитного поля,полученные на основе решения уравнений Максвелла.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
