电磁兼容的数值仿真分析——CST2013

图19 1.8米高变流机柜及其电磁辐射频谱

    功率为500kW，输入AC380V / 50Hz，输出AC450V / 400Hz，母排上的平均电流约1.25kA，大电流将在变流器 机柜周边产生强磁场，IGBT电流尖峰包含丰富的高频分量，导致强辐射电场。

    仿真整个变流器在正常工作条件下的电磁辐射情况。 图19中右插图为低电平控制机柜中的电场强度（上为0- 1MHz，下为1MHz-1GHz）。

   2.8 舰船天线布局仿真（1kHz - 100GHz）

图20 算法及其覆盖的电尺寸

    采用目前先进完备的计算电磁算法，可以覆盖从长波直至毫米波的天线布局仿真。全波仿真下载体可达700个波长。一般来说，超过500个波长时，我们采用高频方法可以较好地得到天线的辐射特性。图20给出了目前CST软件提供的完整的天线布局解决方案。

    2.9 高速互连SI仿真

图21 高速光电模块CDR，通过安装在背板上的交换矩阵
实现在插卡间的快速切换，0-20GHz信号完整性问题

    图21是一个典型的高速互连实例。两块直立的插卡通过图中水平放置的背板相连，插卡与背板间则通过高速连 接器物理相连。目前实用的传输速率已达20Gbit/s，所以要 考虑0-40GHz频带下的信号完整性。40层的高速背板近1米长、80厘米宽，内含上百个差分对传输线，上千个过孔。

图22 背板高速连接器的SI仿真

    图22是高速连接器对：采用CST MWS时域求解器对高 速多芯连接器进行宽带全波仿真，得出宽带S参量；再在 CST DS中搭建一对背靠背的这样的连接器，形成S参量级联网络，得出右边曲线所示的传输特性。红色为仿真结果，兰色为实测结果。

图23 插卡-连接器-背板-连接器-插卡的SI仿真

    插卡-连接器-背板-连接器-插卡：采用CST MWS时域求解器对各段进行宽带全波仿真，得出各自的宽带S参量；再在CST DS中将这些S参量级联成一个子通路，得出左边曲线所示的完整通路的传输特性。

图24 完整传输通道上的SI仿真

    最后，在CST DS中搭建完整的交换器电路（图24），输入PRBS伪随机码流，分析输出眼图，给出通道带宽和误码率信息。

    3 结论

    以上简要介绍了目前常用电磁算法，并根据它们各自在实际仿真中所体现出的优劣，对实际电磁兼容问题进行了分级分类。列举了大量实用仿真案例，覆盖国防领域电 磁兼容的各个方面。充分体现了数值仿真技术在对复杂电 磁兼容问题进行精确仿真预估中的广阔前景。

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