丛书15-算例13：分系统设备151-RE102仿真.pdfVIP

CST China 算例13：分系统设备GJB151-RE102 仿真 本算例我们使用CST MS 工作室™ ，对某实际工程用机箱设备进行GJB151-RE102 的仿真。该设备有着复杂的结构设 计，共有45 条线缆与外接设备相连，这里通过CST 对该设备进行辐射发射场强的仿真，展示了CST MS 工作室™是机箱 分系统设备GJB151-RE102 预估的最佳工具。 仿真模型如下图所示： 该机箱长约290mm，宽195mm，高94mm，整个外壳材料为铝，外壳厚度为1.3mm。机箱外壳两侧约45% 的面积覆 盖有通风孔，通风孔的直径为1.2mm，空占比约40% 。机箱内含有六块主要的PCB 板，每两个板子放在一个屏蔽盒里， 板子通过穿芯滤波阵列板与外部器件相连。整个机箱内部器件与外部靠两个多芯插座相连，并且通过该插座和线缆与外 接设备连接。 整个设备的互连情况示意图如下所示。机箱通过线缆与外接设备相连，外接线束由单线捆扎而成，每根pin 对应一根， 2 每根单线横截面很小，不超过 1mm ，线长约4-5m。考虑到GJB151A RE102 的测试标准，测试台为2m，所以仿真时所 有线缆的长度均定为2m 。 机箱内主要辐射源是一个开关频率为 100kHz 的200W 的开关电源。其余均是电平低于10W 的信号处理板。尽管我 们需要本设备是否能够通过国军标GJB151A RE102 检测，已知该标准覆盖 10kHz 至 18GHz 整个频段，但是根据实际工 作经验，主要信号的工作频率在kHz 至MHz 范围内时，真正出现问题的频段均在1GHz 以下。所以本算例所涉及的频段 在10kHz-1GHz，尽管仿真可以一次得到0 到18GHz 整个带宽内的结果。 该机箱的GJB151-RE102 仿真流程为： 1) 用CST MS 工作室™完成建模，主要包括机箱模型的导入，线缆建模等； 2) 分别仿真机箱外接线缆和机箱内部线缆对外的辐射情况。这里使用的是一个幅度为 1A 的电流源作为激励，而并 不是实际信号X(ω)，从而得到0-1GHz 的广义传递函数H(ω) — 归一化1 米法/3 米法场强； 3) 通过CST 自带的强大的后处理工具，得到实际信号激励下的响应Y(ω)=H(ω)X(ω) — 真实的1 米法//3 米法场强。 并将结果与国军标进行比对。 CST China Ltd. | info@ | 北京市海淀区彩和坊路8 号天创科技大厦707C-D 室 | 邮编：100080 | 电话：010| 传真：010 上海市黄浦区复兴东路733 号香港名都1201 室 | 邮编：200010 | 电话：021 | 传真：021 CST China Page 2/ 8 仿真概述 本文的主要目的是仿真分系统设备GJB151-RE102 测试的仿真，故我们需要对测试的环境有所了解。 整个测试平台构架如下图所示，符合GJB 151A 的测试标准，其中桌面采用金属材质，桌高取90cm，地面是金属地 网，其余五个面均为吸波材料，形成电磁兼容半波暗室。仿真时严格采用上述实测时的设置。 被测设备的辐射源主要是机箱外接线缆和机箱内部线缆以及PCB 板，我们将机箱外部线缆和机箱内部对外辐射的情 况分开仿真。注意到，真正直接从PCB 板上电流辐射出来的部分相对于线缆（犹如天线，尤其是单线，更是如此）的贡 献通常均可以忽略。所以在不知PCB 实际电路时，通过机箱、箱内箱外线束极其上主要信号波形和电平就能够很准确地 对该设备辐射发射的电磁兼容性进行预估。 机箱外部主要通过两束线缆与外界设备相连，这些设备包括供电电源、电机和磁控管等。这些线缆中的 12 根走的是 方波信号，频率为100kHz，电流均在500mA 上下，这将是主要的辐射源。其余线缆均为DC 信号，不会对外造成辐射， 根据其实际负载情况在仿真中这样处理：15 根线缆接200 欧姆的负载，其余18 根线缆