基于近场扫描的电磁干扰源重构算法研究

发布时间：2020-07-16 19:30

【摘要】：现代电子产品不断地沿着高速、高密、低耗、小型化的趋势发展,由此引发的电磁干扰问题也变得日益严重。面对越来越复杂的电子产品,传统的全波仿真方法无法精确、快速地分析其电磁干扰问题。这一方面是由于全波仿真算法面对结构复杂的多尺度(电路板级-器件级-芯片级)问题,仿真效率十分低下,另一方面是因为核心器件的模型由于知识产权保护而无法获得。面对这类问题,近场扫描技术显现出了巨大的优势,它可以在器件结构细节未知的情况下诊断和定位电磁干扰问题。特别地,利用近场扫描的电磁场,可以构建复杂干扰源器件的简化等效辐射源模型,从而快速量化分析复杂系统中电磁干扰问题。该技术为电子产品前期的电磁干扰风险评估、架构布局设计,以及后期的电磁干扰整改提供了有力的理论工具,极大地降低电子产品的研发成本、缩短产品的研发周期,成为国内外学术界和知名企业的研究热点。本文紧密联系实际工程,围绕着提高基于近场扫描干扰源重构算法的效率和精度核心问题进行研究。本文的主要内容和创新点包括以下三点:1.针对实际工程中近场扫描耗时长的问题,提出了一种基于单平面幅度扫描的迭代算法。该算法通过一个扫描面的场幅度值,利用迭代算法得到等效辐射源模型。相比于传统的双扫描面迭代算法,该方法在保持精度的同时减少了一半的扫描时间。仿真和实验的例子都证明了该方法的有效性。此外,我们还用含噪声的测试数据验证了算法的鲁棒性。该算法适用于前期系统架构设计阶段的电磁干扰问题分析。2.针对含多次反射等复杂电磁环境下的等效辐射源建模问题,我们提出了一种基于深度学习和人工神经网络的重构算法。该算法通过网络训练,将多次反射和衍射效应等考虑在内,有效地提高了等效辐射源的重构精度,为复杂环境中电磁干扰问题的分析和诊断提供了新的解决思路。仿真和实验例子证明了该方法能够准确预测场分布。特别地,与传统等效源重构算法相比,该方法还具有预测扫描面下方的场分布的能力。这对于近场干扰源的准确定位具有重要的意义。3.针对工程中等效辐射源多频点建模的效率问题,本文提出了一种固定等效偶极子位置的差分进化重构算法。在位置固定的情况下,不同偶极矩的等效偶极子能重复利用全波仿真的网格,从而实现偶极子等效源在多个频点的快速建模,极大地减少了多频点耦合功率的预测时间。我们用该算法对合作公司的一款高速芯片做了等效辐射源重构,估算了芯片与周围传输线的耦合功率,为芯片布局提供了量化指导准则。
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN972;O441
【图文】：

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本文编号：2758413