电磁兼容性仿真
通过虚拟方式测试 EMC 标准合规性
什么是电磁兼容性?
电磁兼容性 (EMC) 描述了电子设备在其环境中按预期操作而不干扰其他设备的能力。控制电磁干扰 (EMI) 是所有电子设备开发不可或缺的一部分。根据法律规定,产品必须符合国际 EMC 标准,这些标准规定了电磁辐射以及商用电气和电子系统的易感性。成功的产品必须在 EMC 与相互竞争的设计要求(如尺寸、成本和性能)之间取得平衡。对于工程师来说,找到这种平衡可能是重大挑战。我们越早发现潜在的 EMI 问题,它给设计流程造成的突发事件就越少。通过在早期阶段纳入 EMC 合规设计,可以避免以后发生额外的成本高昂的开发迭代。
EMC 认证
电磁兼容性 (EMC) 法规确保设备不得发射出可能干扰其他电子设备的电磁场。设备还必须能够承受附近设备和环境电磁效应 (E3)(如雷击或电磁脉冲)的电磁干扰 (EMI)。为确保符合这些法规,电子产品必须经过 EMC 测试和认证,才能在市场上销售。认证不仅能证明合规性,而且还为客户确保电气系统能在电磁环境中正常工作。
早期 EMC 合规设计的优势
通过在早期阶段纳入 EMC 合规设计,工程师可以避免以后发生成本高昂的开发迭代,从而节省时间和资金。它还可以实现更好的整体设计优化,因为可以在设计流程早期阶段识别和解决任何潜在的 EMC 问题。
仿真如何帮助解决 EMC 问题?
电磁仿真使工程师能够详细了解设备的所有 EMC 相关方面——从电路板上的电流流动到共址天线之间的场传播,有助于他们在测试前识别和解决潜在问题。这不仅减少了开发时间和成本,还可以根据 MIL-STD 等各种标准降低无法通过法规 EMC 测试的风险。SIMULIA 的仿真产品组合包括一系列用于干扰和 EMC 分析的专用工具,由快速、准确的 3D 求解器提供支持。
EMC 软件应用:
- EMC 规则检查
- EMC 虚拟测试
- 多设备现场干扰分析
- E3 - 电磁环境效应
- 电缆线束仿真
借助 CST Studio Suite 技术,可以研究相关的 EMC 类别辐射和易感性。它还可以通过其高效处理极大型复杂设置的强大功能,或通过混合使用最合适的求解器(专用于特定问题类别,例如电缆)来研究系统级影响。
EMC/EMI 应用
- 串扰和灵敏度劣化
- 空气放电法
- 接触放电法
- 大电流注入
手机中的串扰和灵敏度劣化仿真
此交互式信息图使用简短视频解释了影响手机设计的电磁兼容性 (EMC) 和信号完整性 (SI) 问题。
USB 3.2 的数据速度高达 20Gb/s。这些快速信号会产生即使在射频 (RF) 下也能影响其他电子系统的宽频带噪声,并且通常会导致射频灵敏度劣化和串扰。
电磁仿真可用于分析设备内电流和电磁场的分布,从而显示其传播方式,并识别可能导致干扰问题的耦合路径。利用这些信息,工程师可以改进迹线的布线,并添加干扰缓解组件,例如过孔栅栏。

ESD 测试仿真 - 空气放电法
在空气放电法中,测试发生器的带电电极靠近待测设备 (DUT),设备发出的火花引起放电。本文使用 SIMULIA CST Studio Suite 对静电放电 (ESD) 发生器测试设置进行建模,并根据 IEC 标准 IEC 61000-4-2 中规定的不同空气放电测试水平进行仿真

ESD 测试仿真 - 接触放电法
在静电放电测试的接触放电法中,测试发生器的电极与待测设备 (EUT) 的导电部分保持直接接触。放电开关驱动发生器内部放电。IEC 61000-4-2 描述了通过 ESD 发生器校准注入波形的程序。我们将波形特征与理想的发生器波形特征进行比较。

大电流注入
大电流注入 (BCI) 技术是一种测试电子设备抗干扰性的非侵入式方法。我们使用电磁场将噪声信号耦合到设备中。
了解如何执行典型大电流注入测试的仿真。

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关于 EMC 和 EMI 的常见问题答疑
电磁干扰 (EMI) 是指电磁场引起的干扰,通常被视为噪声,会影响电子设备的性能,导致数据丢失或故障。EMI 有多种来源。
电磁辐射 (EMR) 是指以电磁波形式从源发射或辐射的电磁能量。EMR 的来源可以是天然的,例如太阳辐射;也可以是人为的设计,例如通信天线;还可以是偶然的,例如电子设备的射频发射。无论如何,这些都是可能导致运行中断的 EMI 来源。 从这个意义上说,EMR 是一种扰乱电磁设备运行的现象。
EMC 测试的目的有两个。首先,它评估设备引起的电磁干扰 (EMI),确保设备不会扰乱其电磁环境中其他设备的功能。
其次,EMC 测试评估设备对 EMI 的抗干扰性,验证设备即使暴露在外部电磁干扰或噪声下也能正常工作。这既包括常见干扰,如在相同频率范围内运行的设备;也包括极端情况,如雷击或电磁脉冲。
EMC 测试的目标是获得认证,证明设备符合监管机构设定的相关标准。
电磁干扰 (EMI) 是指由电磁干扰引起的设备、传输通道或系统的性能劣化 (IEV 161-01-07)
电磁兼容性 (EMC) 是指设备或系统能够在其电磁环境中正确地工作,而不会对该环境中的任何事物造成不可容忍的电磁干扰 (IEV 161-01-07)
EMC 为电气系统设置了防止 EMI 的规则和限制。EMC 测试根据 IEC、MIL-STD、CISPR 或 FCC 第 15 部分等民用或军用应用标准,评估设备的易感性或抗干扰性及其辐射发射。