基于CST的抗扰度测试中辐射电磁场仿真的研究（2012年）

简介：
本文发表于2012年，探讨了利用计算机仿真技术(CST)进行电子设备抗干扰能力评估的研究，重点关注辐射电磁场对设备的影响及其模拟方法。 在GB-17626标准中规定了雷击浪涌、电快速瞬变脉冲群（EFTB）等电磁抗扰度测试方法。然而，在实际测试过程中，高频信号在线缆上传输时会产生额外的电磁场噪声，严重影响测试结果的准确性。为了更好地理解和控制这种现象，本段落介绍了一种使用CST MWS软件进行电磁场仿真分析的方法。 ### 基于CST的抗扰度测试环境辐射电磁场仿真 #### 概述 GB-17626标准中规定了电气电子产品在雷击浪涌和EFTB等条件下的电磁抗扰度测试方法。然而，高频信号在线缆上传输时会生成额外的电磁噪声干扰，对测试结果准确性造成严重影响。为了更好地理解和控制这些现象，本段落介绍了一种使用CST MWS软件进行仿真分析的方法。 #### CST MWS软件简介 CST MWS是一款强大的电磁兼容性（EMC）和天线设计工具，支持多种高级算法如时域有限积分法等，可以精确模拟复杂的电磁场问题。 #### 电磁干扰原理 在抗扰度测试中，作为连接测试仪器与被测设备的线缆可能成为主要的电磁干扰源。当高频信号通过长距离传输或远离接地参考面（GRP）时，在周围空间产生显著的辐射效应，并对整个测试环境造成影响。 #### 抗扰度测试环境中的辐射干扰机理 在进行抗扰度测试过程中，由EFTB或者雷击浪涌产生的电磁场噪声主要来自于线缆上的高频信号。根据简化模型（如图2所示），可以将系统视为一个简单的传输线路模型： - **信号源**：指产生脉冲群或雷击浪涌的设备。 - **传输线**（线缆）：长度为l，距离GRP的高度为h。 - **负载**：即被测设备，可能具有纯阻性、容性和感性的特性。 #### 电磁场场强计算 对于电小尺寸系统，其最大辐射电磁场强度可以通过以下公式估算： \[ |E| \approx \frac{30R}{\sqrt{\text{radI}_r}} \] 其中： - \( R \) 表示观察点与发射源的距离； - radI_r 是电流的均方根值。 此公式表明，辐射场强受到距离和电流强度的影响。使用CST MWS软件进行仿真可以直观地显示不同条件下电磁场的变化情况，并据此提出减少干扰的方法。 #### CST MWS仿真应用 1. **模型建立**：根据实际测试场景在CST MWS中构建相应的模型。 2. **参数设置**：定义仿真的频率范围和网格细化程度等，确保结果的准确性。 3. **结果分析**：通过软件提供的工具查看电磁场分布、强度大小等信息，并据此理解干扰来源及其影响。 4. **优化建议**：基于仿真数据提出减少电磁干扰的具体措施。 #### 结论 利用CST MWS进行电磁场仿真不仅有助于深入了解抗扰度测试环境中的辐射干扰机理，还能为提高测试精度提供技术支持。未来研究可以进一步探索更多减少电磁干扰的方法以满足更高标准的测试需求。