隨著電路的時(shí)鐘頻率日益升高,印刷電路板(PCB)的工作頻率已經(jīng)進(jìn)入微波頻段,PCB板上的走線、器件的尺寸將達(dá)到甚至大于1／4波長,從而有可能成為具有天線特性的電磁輻射干擾源。因此,在PCB的電磁兼容(EMC)設(shè)計(jì)階段,對PCB的電磁輻射干擾特性進(jìn)行建模、仿真與分析也變得愈發(fā)重要。傳統(tǒng)的全波分析方法常被用于定量分析PCB的EMC特性。然而,隨著PCB電路結(jié)構(gòu)變得日益復(fù)雜,全波分析方法對計(jì)算資源的巨大需求成為了一個(gè)沉重的負(fù)擔(dān)。此外,在PCB的EMC設(shè)計(jì)階段,很多PCB的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)無從得知,此時(shí)全波分析方法就變得束手無策。鑒于此,本文提出了利用基于近場掃描的PCB等效輻射源模型來代替復(fù)雜的PCB電路,該建模方法無需考慮PCB具體的電路結(jié)構(gòu)。利用等效輻射源模型,通過聯(lián)合基于有限元法(FEM)的全波仿真工具HFSS對PCB的電磁輻射干擾特性進(jìn)行分析。基于對近場掃描工程測量中諸多問題的分析,本文深入研究并提出了多種PCB等效輻射源建模方法,其創(chuàng)新點(diǎn)歸納如下：1.本文提出了基于近場磁場幅度和相位掃描的等效磁偶極子陣列模型,并利用正則優(yōu)化算法求解該模型。通過聯(lián)合HFSS建立相應(yīng)的等效模型對整個(gè)自由空間中以及屏蔽盒內(nèi)的PCB的電磁輻射干擾特性進(jìn)行研究。該等效建模方法能夠有效地分析PCB地平面的衍射效應(yīng)及屏蔽盒對PCB的電磁輻射干擾的影響。2.針對在無相位近場磁場掃描情況下傳統(tǒng)建模方法精度與速度難以同時(shí)提升的關(guān)鍵性難題,本文建立了一種基于重復(fù)粒子群優(yōu)化(RPSO)算法的等效磁偶極子模型。通過多次重復(fù)的粒子群優(yōu)化(PSO)算法確定等效的磁偶極子數(shù)量及各磁偶極子的位置及偶極矩。該優(yōu)化算法能兼顧等效輻射源模型的優(yōu)化速度和模型精度。3.為了進(jìn)一步提高等效輻射源模型的精確性,提出了混合RPSO算法和迭代源重構(gòu)(ISR)方法建立高精度的等效磁偶極子陣列模型。利用RPSO算法提供的近場磁場的初始相位,通過ISR方法對等效磁偶極子陣列模型進(jìn)行迭代重構(gòu)和修正,從而建立高精度的等效輻射源模型。4.針對寬頻帶內(nèi)PCB的電磁輻射干擾快速預(yù)測的需求,本文開發(fā)了一種基于無相位近場磁場“熱點(diǎn)”掃描的寬頻帶內(nèi)PCB的等效“熱點(diǎn)”磁偶極子模型,并利用PSO算法求解該模型。基于該等效“熱點(diǎn)”磁偶極子模型,對寬頻帶內(nèi)PCB的電磁輻射干擾的最大值進(jìn)行快速預(yù)測。
【學(xué)位單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類】：TN41
【文章目錄】：
致謝
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 研究意義
    1.3 研究現(xiàn)狀
        1.3.1 電磁輻射干擾測量
        1.3.2 基于近場掃描的電磁輻射建模研究
    1.4 論文的主要研究內(nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)
    1.5 論文的結(jié)構(gòu)安排
第2章 近場掃描原理與方法
    2.1 引言
    2.2 近場掃描工程測量
    2.3 近場掃描測量平臺(tái)
    2.4 近場掃描測量標(biāo)準(zhǔn)
    2.5 本章小結(jié)
第3章 基于近場幅度和相位掃描的電磁輻射建模研究
    3.1 引言
    3.2 電磁輻射干擾問題理論基礎(chǔ)
    3.3 等效輻射源模型
        3.3.1 電偶極子和磁偶極子
        3.3.2 等效磁偶極子陣列模型
    3.4 基于等效輻射源模型和FEM的電磁輻射干擾分析
        3.4.1 自由空間中的PCB電磁輻射干擾分析
        3.4.2 屏蔽盒內(nèi)的PCB電磁輻射干擾分析
    3.5 本章小結(jié)
第4章 基于無相位近場掃描的電磁輻射建模研究
    4.1 引言
    4.2 粒子群優(yōu)化(PSO)算法
    4.3 基于RPSO算法的等效磁偶極子模型
    4.4 基于混合RPSO算法和ISR方法的等效磁偶極子陣列模型
    4.5 本章小結(jié)
第5章 基于無相位近場“熱點(diǎn)”掃描的電磁輻射建模研究
    5.1 引言
    5.2 近場磁場“熱點(diǎn)”掃描原理
    5.3 基于等效“熱點(diǎn)”磁偶極子模型的電磁輻射干擾分析
    5.4 實(shí)驗(yàn)測量驗(yàn)證
    5.5 本章小結(jié)
第6章 結(jié)論與展望
    6.1 本文總結(jié)
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
作者簡介

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