案例分析 | 基于Cable工作室的线缆辐射仿真

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耀唐解读

案例分析 | 基于Cable工作室的线缆辐射仿真

电子电气产品的电磁辐射发射实质上是产品中两种等效天线产生的:

  • 一种是信号环路等效天线,其源头是环路信号走线中流动着的电流信号;

  • 另一种单极子或偶极子等效天线,其源头是电缆或其他尺寸较长导体中流动着的共模电流信号。

大量的实践证明,产品辐射发射的主要贡献来自等效的单极子天线模型,而电缆便是这种天线模型的主要实体。

CSTCable工作室是专业的线缆线束建模和仿真工作室,可创建各种复杂的线缆线束,能快速方便地完成串扰、辐射、受扰、ESD等仿真分析。本文将介绍如何在Cable工作室中进行线缆的辐射仿真

案例分析 | 基于Cable工作室的线缆辐射仿真

 

一、创建线缆模型
为了提高仿真效率,本案例将以一段直双绞线来演示仿真流程。首先新建Cable工程,并创建新的线缆节点(Node),后将通过线缆节点来创建线缆。
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在Cable菜单栏下,选择Cable Bundle from Selected Nodes方式创建线缆,之后选中两个Node,并将内置线缆库中的双绞线添加至线束中。
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之后在线缆下方创建PEC接地平面,完整模型如下所示:
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二、仿真前处理设置及电路模型搭建
在Cable菜单栏下选择Cable Ports创建线缆端口:
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为了研究线缆辐射性能,添加场监视器和场探针:
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设置2D(TL)模型参数,对线缆进行传输线建模处理:
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为了对比差分线缆(双绞线)中差模和共模对外辐射的大小,在原理图界面中,利用模式转换模块搭建电路模型:
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添加两个AC任务,分别单独在差模和共模端口设置激励,代表分别存在差模和共模信号时的状态,且耦合类型选择单向辐射,完成电路搭建后,依次Update这两个AC任务,将开始运行仿真。
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三、结果分析
对比差模和共模状态下的辐射功率和探针处的电场可知,共模信号产生的辐射远远大于差模,与理论相符,说明电子电气产品的辐射主要来自共模信号,应尽量避免这类信号的产生。

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对比电场分布亦可发现,共模状态下的电场强度更大,如下所示:

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为了避免电缆对外产生干扰或受到外界干扰,通常电缆外层会有一层屏蔽层,在软件中可验证带屏蔽层的电缆辐射性能,重新构建电缆模型,创建外层屏蔽层,如下所示:
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对比有无屏蔽层时的差模与共模辐射性能可知,外屏蔽层可有效降低电缆的辐射:
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四、总结

利用CST的Cable工作室可快速方便地进行线缆辐射仿真,验证得到的结果与电磁理论相符,展现了CST软件的在EMC仿真方面的高可靠性。

 

END

 

 

 

 

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