Методы оптимального проектирования конструкций радиоэлектронных средств с учетом электромагнитной совместимости и помехоустойчивости

• Автор: Ромащенко, Михаил Александрович
• Шифр специальности: 05.12.04
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 369 с. : 24 ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАЗРАБОТКИ КОНСТРУКЦИЙ РЭС НА ОСНОВЕ КОМПЛЕКСНЫХ МЕТОДОВ ОПТИМАЛЬНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ С УЧЕТОМ ЭМС И ПУ
1.1 Планирование и развитие путей повышения эффективности обеспечения требований ЭМС и ПУ при проектировании конструкций РЭС
1.2 Основные принципы построения процесса оптимального конструирования РЭС с учетом ЭМС и ПУ
1.3 Концепция комплексного подхода при сквозном проектировании конструкций РЭС с учетом требований ЭМС и ПУ
1.4 Основные принципы применения программных средств в задачах обеспечения ЭМС и ПУ конструкций РЭС
1.5 Цели и задачи исследования
2. СТРУКТУРА, СОСТАВ И СОДЕРЖАНИЕ МЕТОДОВ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ВНУТРИАППАРАТУРНОЙ ЭМС И ПУ
2.1 Методы организационно-технического планирования обеспечения требований ЭМС и ПУ
2.1.1 Задачи ЭМС-планирования и ЭМС-менеджмента
2.1.2 Разработка программы мероприятий по обеспечению требований ЭМС и ПУ
2.1.3 Планирование проведения ЭМС-тестирования РЭС
2.2 Схемотехнические методы обеспечения ЭМС и ПУ
2.3 Топологические методы обеспечения ЭМС и ПУ
2.4 Конструкторско-технологические методы обеспечения ЭМС и ПУ
2.5 Основные выводы главы
3. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ АНАЛИЗА
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПРОЦЕССОВ В КОНСТРУКЦИЯХ РЭС

3.1 Комплексная модель электромагнитных процессов в конструкциях РЭС и понятие электромагнитной топологии
3.1.1 Топологическая сеть и уравнение ВЬТ
3.1.2 Описание ЭМТ через уравнение В1ЛТ
3.1.3 Описание ЭМТ через уравнение ВЬТ2
3.2 Моделирование электромагнитных процессов на печатных платах с учетом топологического размещения проводников и компонентов
3.2.1 Математические модели описания помех возникающих в шинах питания
3.2.2 Математические модели анализа помехоустойчивости печатных проводников
3.2.3 Математические модели оценки эмиссии ЭМИ печатными проводниками
3.3 Моделирование конструкций электромагнитных экранов с учетом конструктивных неоднородностей
3.3.1 Математические модели идеальных электромагнитных экранов
3.3.2 Математические модели электромагнитных экранов с учетом конструктивных неоднородностей
3.3.3 Математическое обеспечение структурного синтеза и параметрической оптимизации конструкций электромагнитных экранов
3.4 Основные выводы главы
4. МЕТОД ТОПОЛОГИЧЕСКОЙ ВЕРИФИКАЦИИ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ТРЕБОВАНИЙ ЭМС И ПУ НА ПЕЧАТНОЙ ПЛАТЕ
4.1 Методика сетевой классификации соединений на ПП
4.1.1 Процедура идентификации питающих и сигнальных цепей
4.1.2 Процедура определения типа цепи 1/0-поп_1/0
4.1.3 Процедура определения питающего напряжения цепи
4.1.4 Процедура определения степени использования цепи

4.1.5 Процедура определения частотного диапазона цепи
4.1.6 Процедура определения запаса помехоустойчивости цепи
4.1.7 Процедура определения степени излучения и восприимчивости цепи
4.1.8 Процедура определения типа цепи A/D
4.1.9 Процедура определения частоты синхронизации цепи
4.1.10 Процедура определения параметров сигнала в цепи
4.1.11 Процедура определения характеристик переходных процессов в цепи
4.1.12 Процедура назначения цепи возвратного сигнала
4.1.13 Процедура определения возвратного пути для сегментов цепи
4.2 Методика определения частот и частотных диапазонов присутствующих на 1111
4.3 Методика оценки помех в шинах питания ПП
4.3.1 Процедура идентификации развязывающих конденсаторов
4.3.2 Процедура определения индуктивности соединений
4.3.3 Процедура оценки переходных процессов
4.3.4 Процедура определения тока гармоник
4.4 Методика анализа помехоустойчивости ПП
4.4.1 Процедура оценки устойчивости к перекрестным помехам
4.4.2 Процедура оценки устойчивости к шуму питающих цепей
4.4.3 Процедура оценки устойчивости к ЭСР
4.4.4 Процедура оценки устойчивости к магнитному полю
4.5 Методика анализа эмиссии ЭМИ от ПП
4.5.1 Процедура оценки эмиссии дифференциальных помех от ПП
4.5.2 Процедура оценки эмиссии вольтзависимых помех от экранированной ПП
4.5.3 Процедура оценки эмиссии вольтзависимых помех от неэкранированной 1111

инструментом на начальном проектировании. Обычно проблемными местами, на которые в первую очередь следует обратить внимание, являются объекты сложной конфигурации, такие как корпус, печатные платы, разъемы, отверстия, кабели и входные/выходные соединители в широком диапазоне частот. Математическое моделирование электромагнитных полей может давать довольно точные результаты и применимо для того, чтобы исследовать компоненты и подсистемы, например, зависимость интенсивности и частоты излучения заземленного радиатора от способа заземления, его формы, материала и т.д. Также может быть смоделирована и оценена эффективность экрана в зависимости от геометрической формы, различных размеров вентиляционных отверстий, их формы и количества, толщины материала. Моделирование электромагнитных полей используется и для оптимизации на системном уровне, вычисления эффективности экранирующего корпуса в широкой полосе частот, расчета уровней излучения в частотном диапазоне, построения трехмерных диаграмм излучения в дальнем поле, визуализации распределение потоков в Е- и Н-полях, что помогает определить положение критических точек с позиции обеспечения требований ЭМС. Типовые задачи анализа электромагнитных полей на системном уровне включают: проектирование корпусов для обеспечения максимальной эффективности экранирования, оценку распространения ЭМИ от компонентов расположенных внутри корпуса, определение наводок на провода как внутри, так и снаружи конструкции, исследование эффектов излучения от проводов. Моделирование электромагнитных полей также помогает обнаружить особые механизмы нежелательных электромагнитных взаимодействий - передача через шасси и подсистемы; излучение через отверстия, щели, швы, вентиляционные отверстия и т.п; кондуктивные помехи через кабели; наводки от радиаторов и на них от других компонентов; образование непреднамеренных волноводов, образуемых монтируемым на шасси компонентами. Таким образом, использование моделирования на ранних этапах проектирования позволяет исследовать и предсказать в первом приближении поведение электромагнитных полей и необходимость экранирования до создания опытного образца, а