一种基于设备10kHz-18GHz电场辐射发射的指标分解方法

一种基于设备10khz
‑
18ghz电场辐射发射的指标分解方法
技术领域
1.本发明涉及电磁兼容性设计，特别是涉及一种基于设备10khz
‑
18ghz电场辐射发射的指标分解方法。


背景技术：

2.电磁兼容性(emc)指的是描述电子、电气设备或系统自身电磁发射和承受电磁干扰的一种性能，即它们在一定电磁环境下，按一定要求正常工作的性能。随着电子器件、设备和系统则越来越向着小型化、集成化、复杂化、高灵敏度、大功率、高速度和宽频带的方向发展，电子系统平台上安装的电子设备安装密集度也大幅增加，导致各电子设备相互之间的电磁干扰(emi)问题越来越突出，这就使电子设备和系统的电磁干扰问题变得更为严重，因此电磁兼容性是各种电子、电气设备或系统的一项重要指标，也是工程技术人员历来极为关心的问题。
3.设备进行电磁兼容设计时需要满足一定的电磁发射及抗干扰性能限值，保证设备工作时不会对其他设备造成较大干扰。设备的电磁发射是由设备内部各模块的电磁辐射发射叠加而成，而模块的电磁辐射发射由其内部pcb板的辐射发射叠加而成。因此对设备、模块、pcb板统一采用gjb 151b
‑
2013的电磁兼容要求来制定的限值是不合理的，电磁兼容设计不能满足要求。因此，亟需调整设备内组成部分的指标限值，来分配适应实际应用条件的电磁兼容性(emc)指标。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于设备10khz
‑
18ghz电场辐射发射的指标分解方法，能够根据总体辐射发射指标对设备内的不同组成部分的辐射发射指标进行分配，满足系统电磁兼容发射性能限值需求。
5.本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于设备10khz
‑
18ghz电场辐射发射的指标分解方法，包括以下步骤：
6.s1.确定设备的结构模型，并据此确定设备的分级结构；
7.s2.给定设备的辐射总体设计指标；
8.s3.将设备的辐射总体设计指标进行逐级分解，得到设备内不同组成部分的辐射发射指标。
9.优选地，所述设备的结构模型包含多个电气模块，每一个电器模块中包含多个pcb板，每一个pcb板中包含多个元器件。所述设备的分级结构为：设备整体为第一级，设备内的电气模块为第二级，电气模块内的pcb板为第三级，pcb板内的元器件为第四级。
10.其中，所述步骤s3包括以下子步骤：
11.s301.总体指标一级分解：对设备辐射总体设计指标进行分解，得到设备内各个电气模块的辐射发射指标；
12.a1、明确总体指标分解的传输路径损耗l，根据总体设计指标需求，留6db的设计余
量，估算出设备内部电磁环境辐射量值：
13.p
设备内
＝p
设备
+l
‑614.其中p
设备内
为设备内部电磁场环境指标，单位：dbv/m；p
设备
为设备辐射总体设计指标，单位：dbv/m；l为总体指标分解的传输路径损耗，单位：db；
15.设备内电磁环境主要由各模块辐射场组成：
[0016][0017]
其中e
模块n
为模块n的辐射场，单位v/m；e
设备内
、e
模块总
为设备内模块辐射场总和，单位：v/m；
[0018]
a2、令设备内模块1的辐射场为e
模块1
，假设其他模块与模块1的辐射发射差值为d
p
，其他设备的辐射场值为则设备内所有模块辐射场总和为：
[0019][0020]
根据p＝20lge，建立模块1辐射场与设备辐射总体设计指标的关系：
[0021][0022]
a3、通过上式求出模块1的辐射指标，进而推导出其他每一个模块的辐射指标，从而完成系统一级指标分解工作。
[0023]
s302.总体二级指标分解：依次对各个电气模块的辐射发射指标进行分解，得到每一个电气模块内各pcb板的辐射发射指标；
[0024]
b1、对于任一电气模块，明确一级指标分解的传输路径损耗l'，根据总体设计指标需求，留有6db的设计余量，估算出模块内部电磁环境辐射量值：
[0025]
p
模块内
＝p
模块
+l
′‑6[0026]
其中p
模块内
为模块内部电磁场环境指标，单位：dbv/m；p
模块
为模块设计指标，单位：dbv/m；l'为一级指标分解的传输路径损耗，单位：db；
[0027]
模块内电磁环境主要由各pcb板的辐射场组成，与一级指标分解原理相同；
[0028][0029]
其中e
pcb
‑
n
为模块n的辐射场，单位v/m；e
模块内
、e
pcb总
为模块内pcb板辐射场总和，单位：v/m；
[0030]
b2、令模块内pcb板1的辐射场为e
pcb
‑1，假设其他pcb板与模块1的辐射发射差值为d'
p
，因此其他pcb板的辐射场值为设备内所有pcb板辐射场总和为：
[0031][0032]
根据p＝20lge，建立pcb板1辐射场与模块设计指标的关系：
[0033][0034]
b3、通过上式求出pcb板1的辐射指标，进而推导出其他每一个pcb板的辐射指标，从而完成二级指标分解工作。
[0035]
b4.对于不同的电气模块，重复步骤b1～b3，完成所有电气模块的指标分解。
[0036]
s303.总体三级指标分解：依次对各个pcb板的辐射发射指标进行分解，得到每一个pcb板内个元器件的辐射发射指标。
[0037]
c1、对于任一pcb板，根据pcb设计指标，留有6db的设计余量，估算出各元器件的辐射总量值：
[0038]
p
器件总
＝p
pcb板
‑6[0039]
其中，p
器件总
为元器件的辐射总指标，单位：dbv/m；p
pcb板
为pcb板设计指标，单位：dbv/m；
[0040]
pcb器件的辐射场主要由各元器件的辐射场组成，与一级指标分解原理相同：
[0041][0042]
其中，e
元器件
‑
n
为元器件n的辐射场，单位v/m；
[0043]
c2、令pcb板内元器件1的辐射场为e
元器件
‑1，假设其他元器件与元器件1的辐射发射差值为d
″′
p
，因此其他元器件的辐射场值为设备内元器件辐射场总和为：
[0044][0045]
根据p＝20lge，可建立元器件1辐射场与pcb设计指标(二级分解指标)的关系：
[0046][0047]
c3、通过上式求出元器件1的辐射指标，进而推导出其他每一个元器件的辐射指标，从而完成三级指标分解工作，指标分解完成；
[0048]
c4.对于不同的pcb板，重复步骤c1～c3，完成所有pcb板的指标分解。
[0049]
本发明的有益效果是：本发明根据设备的电磁发射特性，对设备内部模块和pcb板的电磁发射分配适应于实际应用条件的电磁兼容性(emc)指标，使得设备不会产生超过规定限度的电磁干扰。
附图说明
[0050]
图1为本发明的方法流程图；
[0051]
图2为指标的分级原理示意图。
具体实施方式
[0052]
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
[0053]
如图1所示，一种基于设备10khz
‑
18ghz电场辐射发射的指标分解方法，包括以下步骤：
[0054]
s1.确定设备的结构模型，并据此确定设备的分级结构；
[0055]
s2.给定设备的辐射总体设计指标；
[0056]
s3.将设备的辐射总体设计指标进行逐级分解，得到设备内不同组成部分的辐射发射指标。
[0057]
其中，所述设备的结构模型包含多个电气模块，每一个电器模块中包含多个pcb板，每一个pcb板中包含多个元器件。所述设备的分级结构为：设备整体为第一级，设备内的电气模块为第二级，电气模块内的pcb板为第三级，pcb板内的元器件为第四级；其中所述电气模块包括但不限于电源模块、数字模块和射频模块。
[0058]
在本技术的实施例中，设备10khz
‑
18ghz电场辐射发射指标(辐射总体设计指标)，即re102指标，可以通过gjb151b电磁兼容re102试验获取，也可以根据设备情况直接进行预先设定；
[0059]
指标的分级原理如图2所示，具体地，所述步骤s3包括以下子步骤：
[0060]
s301.总体指标一级分解：对设备辐射总体设计指标进行分解，得到设备内各个电气模块的辐射发射指标；
[0061]
a1、明确总体指标分解的传输路径损耗l，根据总体设计指标需求，留6db的设计余量，估算出设备内部电磁环境辐射量值：
[0062]
p
设备内
＝p
设备
+l
‑6[0063]
其中p
设备内
为设备内部电磁场环境指标，单位：dbv/m；p
设备
为设备辐射总体设计指标，单位：dbv/m；l为总体指标分解的传输路径损耗，单位：db；
[0064]
设备内电磁环境主要由各模块辐射场组成：
[0065][0066]
其中e
模块n
为模块n的辐射场，单位v/m；e
设备内
、e
模块总
为设备内模块辐射场总和，单位：v/m；
[0067]
a2、令设备内模块1的辐射场为e
模块1
，假设其他模块与模块1的辐射发射差值为d
p
，其他设备的辐射场值为则设备内所有模块辐射场总和为：
[0068][0069]
根据p＝20lge，建立模块1辐射场与设备辐射总体设计指标的关系：
[0070]
[0071]
a3、通过上式求出模块1的辐射指标，进而推导出其他每一个模块的辐射指标，从而完成系统一级指标分解工作。
[0072]
s302.总体二级指标分解：依次对各个电气模块的辐射发射指标进行分解，得到每一个电气模块内各pcb板的辐射发射指标；
[0073]
b1、对于任一电气模块，明确一级指标分解的传输路径损耗l'，根据总体设计指标需求，留有6db的设计余量，估算出模块内部电磁环境辐射量值：
[0074]
p
模块内
＝p
模块
+l
′‑6[0075]
其中p
模块内
为模块内部电磁场环境指标，单位：dbv/m；p
模块
为模块设计指标，单位：dbv/m；l'为一级指标分解的传输路径损耗，单位：db；
[0076]
模块内电磁环境主要由各pcb板的辐射场组成，与一级指标分解原理相同；
[0077][0078]
其中e
pcb
‑
n
为模块n的辐射场，单位v/m；e
模块内
、e
pcb总
为模块内pcb板辐射场总和，单位：v/m；
[0079]
b2、令模块内pcb板1的辐射场为e
pcb
‑1，假设其他pcb板与模块1的辐射发射差值为d'
p
，因此其他pcb板的辐射场值为设备内所有pcb板辐射场总和为：
[0080][0081]
根据p＝20lge，建立pcb板1辐射场与模块设计指标的关系：
[0082][0083]
b3、通过上式求出pcb板1的辐射指标，进而推导出其他每一个pcb板的辐射指标，从而完成二级指标分解工作。
[0084]
b4.对于不同的电气模块，重复步骤b1～b3，完成所有电气模块的指标分解。
[0085]
s303.总体三级指标分解：依次对各个pcb板的辐射发射指标进行分解，得到每一个pcb板内个元器件的辐射发射指标。
[0086]
c1、对于任一pcb板，根据pcb设计指标，留有6db的设计余量，估算出各元器件的辐射总量值：
[0087]
p
器件总
＝p
pcb板
‑6[0088]
其中，p
器件总
为元器件的辐射总指标，单位：dbv/m；p
pcb板
为pcb板设计指标，单位：dbv/m；
[0089]
pcb器件的辐射场主要由各元器件的辐射场组成，与一级指标分解原理相同：
[0090][0091]
其中，e
元器件
‑
n
为元器件n的辐射场，单位v/m；
[0092]
c2、令pcb板内元器件1的辐射场为e
元器件
‑1，假设其他元器件与元器件1的辐射发射
差值为d
″′
p
，因此其他元器件的辐射场值为设备内元器件辐射场总和为：
[0093][0094]
根据p＝20lge，可建立元器件1辐射场与pcb设计指标(二级分解指标)的关系：
[0095][0096]
c3、通过上式求出元器件1的辐射指标，进而推导出其他每一个元器件的辐射指标，从而完成三级指标分解工作，指标分解完成；
[0097]
c4.对于不同的pcb板，重复步骤c1～c3，完成所有pcb板的指标分解。
[0098]
为加强分解的准确性，就要做到指标分解的预测准确性，明确各级指标分解的传输路径损耗以及每级指标分配原则，加强各部分的分析预测及积累测试数据，便于在设计过程中对其进行逐步控制，如进行部分单板、模块的re测试，同时对壳体的屏蔽效能进行测试获得一手数据，从而调整各模块的指标分配，保证其合理性，因此，本技术将根据设备的电磁发射特性，对设备内部模块和pcb板的电磁发射分配适应于实际应用条件的电磁兼容性(emc)指标，使得设备不会产生超过规定限度的电磁干扰。在本技术的实施例中，完成指标分解后，可以为设备的不同组成部分的设计提供具体指标，方便于设备设计，也可以在对设备不同组成部分进行测试时，将分解得到指标与测试结果进行对比，判断设备各个部件是否达标。
[0099]
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。