系统、分系统、机箱机柜电磁兼容性（EMC）CST解决方案

songfish2009

EMC问题已经成为电子设备设计流程中一个非常重要的环节，并且贯穿设计流程的各个阶段。CST Microstripes™ (原 Flomerics 的FLOEMC，2007年CST 已经并购了 Flomerics 的电磁产品线)是一款专业的系统级电磁兼容仿真软件，采用先进的时域传输线矩阵法(TLM)，只需要一次求解就可以得到系统在整个频带上的响应。目前已广泛应用于系统级电磁兼容的分析中，包括屏蔽效能分析、辐射性能分析和散射参数分析等方面。

在进行系统级EMC分析时，机箱本身的尺寸往往很大，而其上会具有一些极为细微的孔、缝隙等结构（这些细微结构对EMC分析来说往往是至关重要的）。如此大的尺寸比对网格划分技术提出了严峻的挑战，采用通常的全波仿真思路是相当困难的，有时甚至是不可能的。CST Microstripes™采用独特的精简模型及嵌入式网格技术，并采用高效的Octree网格合并技术，在保证计算准确性的前提下，大大提高了计算速度。

CST Microstripes™可以对一个较大系统内的如下细微结构采用精简模型，它们包括空间的线缆、线束、燕尾槽、缝隙（包括搭接缝隙）、搭接紧固螺钉、屏蔽衬垫、集总电路、风扇、散热片和通风板等，如图1所示。

                               
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图2所示的设备为一铝制机箱，其前面板有很多用来通风散热的缝，远端后面板有一块规则的通风板。

                               
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在CST Microstripes™ 中我们将机箱上的通风板、缝隙以及内部风扇结构都以精简模型代替，从而提高仿真速度。这里举缝隙和通风板精简模型设置的两个例子：
首先点击EMC工具栏中的Slots按钮，弹出Create Slot对话框，如图3所示。本例中需要创建搭接缝隙，故选择Seam类型，您还可以根据需要选择设置一般缝隙或转移阻抗。

                               
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根据实际需要，在Gap中输入搭接缝隙的缝宽；在Overlap中输入两搭接面重合的宽度；在No. of segments中输入此缝隙上所具有的螺钉将该缝隙分隔的段数（=螺钉数-1）。
随后点击Pick face按钮，选中您想要设置缝隙所在的面，并可以通过修改 X、Y、Z坐标值来选择合适的区域。点击OK，一个搭接缝隙便设置成功，如图4所示。

                               
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通常情况下，缝隙相对于机箱来说是极其细微的，如果采用一般的全波时域仿真思路，必然会造成整个区域网格数量巨大，从而导致仿真时间过长，有时甚至无法仿真。而使用缝隙精简模型仿真，软件采用等效电路的方法处理这些细微的结构，不需要在其附近剖分数量众多的网格进行计算，从而提高仿真效率。
接下来介绍通风板精简模型的设置方法。首先点击EMC工具栏中的Vents按钮，弹出Create Vent对话框，如图5所示。由于所需的通风孔是方形的，故选择Square形状，您还可以根据需要选择设置圆形或六边形通风孔。

                               
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根据实际需要，在Width of square中输入通风孔的边长；在Depth of holes中输入通风孔的深度（通常为机箱的壁厚）；在Coverage中输入通风板的占空比，即所有通风孔的面积总和占整个通风板区域的百分比。
和缝隙设置类似，点击Pick face按钮，选中您想要设置通风板所在的面，并可以通过修改 X、Y、Z坐标值来选择合适的区域。点击OK，一个通风板区域便设置成功，如图6所示。

                               
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通常情况下，一个通风板区域存在着数量众多的通风孔，少则几百，多则成千上万。手动挖取这些小孔是一项耗时耗力的工作。而使用CST Microstripes™ 设置通风板能将设置时间缩短到几分钟之内，大大节省了人力资源。同时，通风板精简模型和缝隙精简模型一样，也是采用等效电路的方法处理这些细微的结构，不需要在其附近剖分数量众多的网格，从而缩短仿真时间。
以类似的方法设置机箱内的风扇精简模型，并使用CST Microstripes™ 的TLM求解器对模型进行时域仿真。图7所示为该机箱的屏蔽效能和3米法柱状扫描图。

                               
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CST MICROSTRIPES™激励源的设置方式非常灵活。允许导入PCB板和线缆的电流分布作为激励源，从而获得PCB板和线缆的辐射特性。
此外，CST MICROSTRIPES™还广泛应用于大型系统，如飞机、航母、潜艇等的EMI分析中。例如飞机雷击分析以及潜艇上的天线及不同设备间的耦合分析等。
CST MICROSTRIPES™最终以其高效、精准、占用资源少等仿真特点得到业内人士的一致认可。


<关于CST>

CST是全球最大纯电磁场仿真软件公司，成立于1992年,总部位于德国达姆斯塔特市。其软件产品是CST专门面向3D电磁场设计者的一款最有效的、精确的三维全波电磁场仿真工具，覆盖静场、简谐场、瞬态场、微波毫米波、光波直到高能带电粒子的全电磁场频段的时域频域全波仿真软件！在3D仿真领域，CST产品已经占据绝对统治地位。

CST公司拥有200多名雇员和一个覆盖30多个国家和地区的分销网络。CST公司在过去的11年间以平均每年37％的增长率长足发展。2007年下半年，CST连续收购三家专业电磁软件公司(德国SimLab、德国LINMIC和英国Flomerics)，结合CST成熟平台形成了EMC精确场仿真领域中拥有算法最多、产品线最宽阔的领头羊，拥有PCB板级、线缆线束级、机箱机柜直至系统级全线电磁兼容仿真平台。

随着不断的技术突破和革新，CST已成为全球最大的纯电磁场仿真软件公司。CST致力于为各个行业提供高精度、多功能的电磁解决方案。CST在通信、国防、自动化、电子和医疗设备等领域都得到了广泛的应用，典型的客户如：IBM、Intel、Cisco、Mitsubishi、Samsung、Siemens、Nokia、Motorola等。

CST中国是德国CST公司在中国的分公司，简称CST China。中国总部位于上海市浦东新区张江高科技园区内，直接由德国CST总部人员进行管理和技术指导。在北京中关村，西安高新区设有办事处。公司全面负责除台湾以外的整个中国市场，销售CST公司的所有产品，为中国客户提供售前售后技术支持、设计咨询、培训和二次开发等全面服务。不仅如此，CST还不断致力于中国高校电磁兼容领域的发展，推动国内EMC技术的进步，CST在上海设立一个研发中心，在全国高校设立七个培训中心。

在中国，在商用市场上CST业绩赫然，客户遍布航天、航空、船舶、汽车、通信、电子电器、国防等各领域，获得科学院、研究所、高校、企业各类客户厚爱和赞赏。由于CST中国独有的强大研发能力，CST中国还获得了国家科技部创新基金的资助，开发基于国标和国军标的电磁兼容虚拟测试平台。CST软件已成为各类天线/RCS、EMC/EMI、场路协同、电磁温度协同和高低频协同仿真专业电磁兼容工程师的首选工具。