CST EMC仿真 | CST告诉你等效天线环路辐射场强如何计算和仿真 原创

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引言

最近小编非常想研究点关于EMC的理论，并且用cst来验证或解释这些理论，所以翻了郑军奇老师的书《EMC电磁兼容性设计与案例分析》，希望本文能对大家有所帮助。

辐射发射的实质

辐射发射测试实质上就是测试产品中两种等效天线所产生的辐射信号。第一种是等效天线信号环路，这种辐射产生的源头是环路中流动着的电流信号(这种电流信号通常为正常工作信号、是一种差模信号，如时钟信号及其谐波)，如图所示。

如果面积为S的环路中流动着电流强度为I、频率为f的信号，那么在自由空间中，距环路D处所产生的辐射强度为：

其中：

• E：电场强度（µV/m）
• S：环路面积（cm²）
• I：电流强度（A）
• f：信号频率（MHz）
• D：距离（m）

——本段摘自郑军奇老师的《EMC电磁兼容性设计与案例分析》

CST仿真验证

• 参考信号的设置：
• 电流幅值：1A
• 电流频率：1MHz
• 环路半径：30mm
• 探头距离：1000mm

• 通过CST验证了四个参数对辐射电场强度的影响：
• （1）信号频率，1MHz和10MHz
• （2）电流信号幅值，1A和2A
• （3）probe到环路中心的距离，1000mm和100mm
• （4）环路半径，30mm和60mm

3D建模

首先CST微波工作室建模

验证一：信号环路半径分别是30mm和60mm

结果信号环路半径是60mm时，电场强度大了20个dB

验证二：电场探测点距环路1000mm和100mm

结果probe距环路中心1000mm比100mm小了65dB

验证三：环路电流信号幅值为1A和2A

结果是电信号流幅值为2A时大了6dB

验证四：电流信号频率为1MHz和10MHz

结果为，1MHZ时电场强度是35dBuV/m，10MHz时电场强度为54dBuV/m，差了20dB.

后处理输入上文电场强度公式，本文用一个1MHz的方波信号来计算下距离环路中心1000mm的电场强度，用方波信号是为了能看到更多的谐波，后处理如下

计算和仿真对比

从图上可以看到计算结果和仿真的电场强度在基波和2~5次谐波比较吻合，高次谐波误差较大有个20dB的误差。

总结

这篇文章通过CST仿真验证了EMC中辐射发射的基本理论，

（1）环路面积、电流、频率的增加会显著增加辐射电场强度。

（2）探测距离的增加会显著减小辐射电场强度。

并展示了参数变化对辐射电场强度的影响，并指出了在高频范围内的仿真误差。这对于EMC设计和问题排查具有实际参考价值。