基于磁偶极子阵列的印制电路板干扰源等效建模方法-论文.pdf

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1、物理学报ActaPhys．Sin．Vo1．63，No．12(2014)124102基于磁偶极子阵列的印制电路板干扰源等效建模方法术曹钟杜平安十聂宝林任丹张其道(电子科技大学机械电子工程学院，成都611731)(2013年12月5日收到；2014年3月2日收到修改稿)针对电子设备整机电磁兼容分析的需求，提出利用磁偶极子阵列对印制电路板干扰源的电磁辐射特性进行等效建模的方法．根据电磁场边值问题的特点，将辐射源和影响辐射的结构分开建模，即对真实电磁辐射源进行等效建模，并单独处理结构对辐射的影响．介绍了等效建模的基本思想，推导了等效磁偶极子阵列的确定方法，并使用贴片天线对建模方法进行了验证

2、．结果表明，等效方法的模型复杂度、建模时间和计算资源需求大幅度减小．关键词：等效建模，磁偶极子阵列，电磁兼容，印制电路板PACS：41．20．-q，07．05．Tp，52．25．OsDOI：10．7498／aps．63．124102有将辐射源的建模和周围结构的建模分离考虑，也1引言没有涉及它们之间的相互耦合作用．文献『81描述了在脑电图和脑磁图中磁偶极子阵列的表示方法．印制电路板(printedcircuitboard，PCB)工作文献『9]描述了生物电磁学中磁偶极子源的定位问时的时变电流是一种辐射干扰源．随着PCB工作频题，通过线性变换矩阵方式详细讨论了定位方法．率不断提高，其电

3、磁辐射引起的电磁兼容felectro-本文提出基于磁偶极子阵列等效PCB电磁辐magneticcompatibility，EMC)问题越来越严重，射特性的一种建模方法．结合干扰源的辐射特性，因此对PCB电磁辐射特性进行仿真分析越来越受并考虑其与周围结构的耦合作用，得到包含磁偶极到重视．由于具有复杂的结构和较大的电尺寸，对子阵列以及对辐射有影响的结构的等效模型．介绍PCB进行全场建模分析通常需要大量网格．特别了电磁辐射源与辐射场的关系和用于等效建模的是电子设备整机的电磁屏蔽效能分析[1-a】，此时若数据获取方法，描述了等效建模思想，论述了利用对PCB进行详细的全场建模，将导致整机模型

4、巨磁偶极子阵列对PCB上真实电磁辐射源进行等效大、建模过程非常困难甚至无法进行．为此，本文研建模的方法，最后通过算例对方法进行了验证．究PCB电磁辐射特性的等效建模方法，以将简化的等效模型用于电子设备的整机建模，从而简化整2电磁辐射源与辐射场的关系及建模机建模难度和模型大小，提高计算效率．数据的获取国内外对电磁辐射源的等效建模方法进行了广泛研究．文献[4】描述了模式展开法和积分方程本文使用磁偶极子阵列对辐射源进行等效建法，文献f5，61使用了等效电流和等效磁流的方法，模．自由空间中磁偶极子的辐射场为[10]：文献『71提出了基于遗传算法的磁偶极子建模方法．上述方法只是对辐射系统的整

5、体特性进行建模，没：[+，国家自然科学基金(批准号：51175068)资助的课题t通讯作者．E-mail：dupingan@uestc．edu．cn@2014中国物理学会ChinesePhysicalSociety九t：／／wuliz~b．hy．ac．en124102．1,bl物理学报ActaPhys．Sin．Vo1．63，No．12(2014)124102确定．电磁场问题为偏微分方程的边值问题，可表凰：[+1一1，示为[13】叫[+，㈤c4Er=Eo=巩：0，，，，：。：^，式中，为算子，t厂为电磁场量的值，g为激励源，，0式中，卵为自由空间中的波阻抗，为传播常数，f为为电磁场量

6、在边界a上满足的条件，．为电磁场磁偶极子长度，为磁偶极子的磁流振幅，r为场量的初始值．对于时谐场问题由于时谐场是一种点与磁偶极子中点的距离．由(11式可知，近场区稳态场，可不考虑初值条件[12]．域(《1)的磁场具有径向分量和横向分量，而由(4)式知，在给定初值条件的情况下，相同的远场区域(r》1)的磁场仅有横向分量，无径向激励源在不同边界条件下产生不同的场．文献f141分量．指出，对于一个给定的产生电磁场的激励源，在不磁偶极子的复坡印亭矢量为同边界条件下激励源本身基本不发生改变．故可w：(E×H)认为给定激励源后不同边界条件下产生的不同场是由于边界条件的不同所致，而激励源本身不发

7、生：(a币E)×(a月+a8月)变化．：(一a弼+)，(2)对于EMC问题，一般包含有复杂结构，结构信息反映在边界条件中．如果在辐射源的等效模型中式中，a日为球坐标系中0方向的单位矢量；a为球包含结构信息，即包含了边界条件的影响，则把等坐标系中方向的单位矢量；为球坐标系中径向效源用于含新边界条件的问题时，由于没考虑新边的单位矢量．复坡印亭矢量的径向分量和横向界条件与原边界条件之间的耦合作用，等效源是不分量wo分别为正确的．故在EMC问题的等效建模中，可首先单：[1+j