FEKO应用8-线缆束EMC仿真.doc

FEKO应用8：EMC系列内容：线缆束的辐射与抗干扰一、模型描述1.1模型描述： 图1：线缆与环境-全模型示意图，包括线缆截面形式1.2计算方法描述：采用矩量法-MoM+MTL1.3 线缆规格：采用两根单线组成的带屏蔽层的线束线束规格：半径：0.5 mm导体材料： = 4x106 S/m线间距：2 mm线束介质层半径：2.25 mm屏蔽层材料： = 1x105 S/m屏蔽成厚度：0.25 mm绝缘层材料采用PET1.4 线缆外围电路连接R=75 ohmC=10 pFL=10 nH屏蔽层与地之间的阻抗R=1000 ohm 图2：外围电路连接 起始端（左）、终止端（右）1.5计算参数：线缆的辐射-Radiation线缆的抗干扰-Irradiation二、主要流程：启动CadFEKO，打开自带的工程（在/Base/文件夹中）一个工程：Shielded_Two_Wire_Bench_Base.cfx，在该工程中，已经定义了各种参量。在以下的各个操作过程中，可以即时保存做过的任何修正。2.1：读入载体网格模型点击 “Home” 菜单（或左上角的主菜单）中的 “Import-mesh”，弹出“Import mesh”对话框：在“Advanced”标签，修正Scale factor to metres的值为0.01，其他参数采用默认在“File and format”标签，点击Browse按钮，找到自带的网格文件“Bench.nas”，直接读入；点击功能键“F5”适中显示模型，把新导入的网格模型更名为“Bench”；图3：导入载体的网格模型把网格模型转成几何模型：在左侧树型浏览器中，展开“Model-Geometry”节点，选中“Bench”模型，点击鼠标右键，选择“Use model mesh”；图4：载体的几何模型读入线缆走线文件：点击“Cables”菜单，点击左侧的“Cable path”按钮，弹出“Create cable patch”对话框：点击“Import points”按钮，读入“.IncludeCable_path.txt”,Delimiter修改为Tab，图5：读入线缆走线坐标文件线缆读入之后显示如下：图6：读入线缆走线之后的显示网格剖分规则设置：点击“Mesh-Polyline refinement”，弹出“Add polyline refinement”对话框：点击“Import points”按钮，读入“./Include/Cable_Path.txt”；Radius：tL1Mesh Size：tL1点击“Create”按钮图7：定义剖分规则把工程文件另存为“shielded_two_wire”。2.2：网格划分：点击菜单“Mesh-Create mesh”弹出“Create mesh”对话框，设置如下：网格剖分方法Mesh size : Standard点击：Mesh 生成网格。图8：定义网格划分2.3：线缆定义与设置定义屏蔽层：点击“Cables”菜单左侧的“Cable shield”，弹出“Create cable shield”对话框：Definition method: Solid (Schelkunoff);Shield metal: “Bundle_Shield”;Thickness: Bundle_Shield_t;点击“Create”按钮。 图9：定义线缆屏蔽层定义单线（Single Conductor）：点击“Cables”菜单左侧的“Single conductor”（或直接在左侧树型浏览器的“Configuration”标签中，展开“Cables”节点，选中“Cable cross sections”，点击鼠标右键，选择“Single Conductor”），弹出“Create single conductor”对话框：Metal: Bundle_WireRadius: Wire_1_r不勾选：With insulationLabel: Wire_1点击“Create”重复上述操作，添加第二个单线Wire_2Radius: Wire_2_rLabel: Wire_2点击“Create” 图10：创建单线-Wire_1和Wire_2定义线束（Cable bundle）：点击“Cables”菜单左侧的“Cable Bundle”（或直接在左侧树型浏览器的“Configuration”标签中，展开“Cables”节点，选中“Cable cross sections”，点击鼠标右键，选择“Cable Bundle”），弹出“Create Bundle”对话框：不勾选：Auto bundleCables contained in bundle 部分：Cable:”Wire_1”;OffsetX=Wire_1_dxOffsetY=0Rotation=0点击“Add”按钮Cable: “Wire_2”;OffsetX=Wire_2_dxOffsetY=0Rotation=0Shield Type修改为: Shielded, dielectric filledInsulation medium定义为: PETOuter radius: 不勾选：Compute automaticallyOuter Radius定义为：Bundle_rShield:CableShield1Label: Bundle1点击“Create”按钮完成创建。图11：创建线缆束把当前工程另存为：“Shielded_Two_Wire_Bench_Irrad_MTL.cfx”;定义线束拓扑（Cable Harness）：点击“Cables”菜单中的“Cable Harness”，在左侧树型浏览器的“Configuration”标签中的Global节点下，会自动生成“CableHarness1”；图12：创建线缆拓扑-Cable harness创建Cable Connector：选中新定义的“Cableharness1”，点击鼠标右键，选择“Cable connector”，弹出“Create connector”对话框：选择：Cable path terminalPath terminal修改为：CablePath1.Start点击“Add”两次；Pin1:修改为：MyPin1Pin2:修改为：MyPin2Pin3:修改为：MyPin3Label: C1点击“Create”按钮。图13：生成Connector-C1在左侧树型浏览器“Configuration”标签中，选中位于“Global-Cable Harness-Cable harness1-Connectors”中新新创建的C1，点击鼠标右键选择“Copy(Duplicate)”，把新生成的C1_1更名为C2，双击C2，弹出“Modify connector”对话框：Path terminal修改为：CablePath1.End点击OK按钮图14：修正C2创建Cable Instance：在“Cables”菜单中，选择“Cable instance”，弹出“Create cable instance”对话框：Cable type修改为: Bundle1Source： C1Destination：C2勾选：Select shortest route;按照下表定义“Signals and connectors”：图15：定义Cable Instance创建线束外围电路：在“Cables”菜单中，点击右侧的“Schematic-CableHarness1”，进入线束原理图编辑界面。点击“Cable Schematic”；在原理图中，添加一个“Resistor”，调整位置（旋转、拖动），双击其图标，修正阻值为75ohm，名称Label定义为：C1_Z12，在C1端的MyPin1与MyPin2之间跨接该电阻；重复上述操作，在Connector的C2端定义另外一个电阻“Resistor”，双击其图标，修改其阻值为75，名称Label定义为C2_Z12，在C2端的MyPin1与MyPin2之间跨接该电阻； 图16：在C1和C2端定义链接电阻在原理图中，添加一个“Capacitor”，调整位置（旋转、拖动），双击其图标，修正容值为10e-12，名称Label定义为：C1_Z13，在C1端的MyPin1和MyPin3之间跨接该电容.重复上述操作，在Connector的C2端定义另外一个电容“Capacitor”，双击其图标，修改其容值为10e-12，名称Label定义为C2_Z13，在C2端的MyPin1与MyPin3之间跨接该电容; 图17：在C1和C2端定义链接电容在原理图中，添加两个地符号“Ground”，调整位置（旋转、拖动）。在原理图中，添加一个电感“Inductor”，调整位置（旋转、拖动），双击其图标，修正其电感值为10e-9 Henry，名称Label修改为C1_Z30，在C1端的MyPin3与地之间跨接该电感;图18：定义电感在原理图中，添加一个电阻“Resistor”，调整位置（旋转、拖动），双击其图标，修正其电阻值为1000，名称Label更名为：C2_30. 在C2端的MyPin3与地符号之间跨接该电阻。图19：在原理图中，链接电阻和电感2.4：激励定义切换到3D视图“3D View1”，在左侧树型浏览器中，进入“Configuration”标签，展开“Global”节点，选中“Sources”节点，点击鼠标右键，选择“Plane Wave”，弹出“Add plane wave excitation”对话框：Direction 修正为：（Theta,phi）=(35;30)Polarisation修正为：Left hand rotating *Ellipticity(0 to 1)修正为：1Label：PlaneWave1点击“Add”按钮图20：定义平面波激励求解设置检查：在“Global”节点中，展开“Cable harness”，双击已经建立的“CableHarness1”，弹出“Modify cable harness”对话框：进入“Solution”标签，可以看到：Cable coupling properties选择为：IrradiatingSolution method for outer cable problem(shield/external ground)选择为：Multiconductor transmission line (MTL);图21：检查线束求解设置选项2.5：提交计算：进入菜单“Solve/Run”，点击“FEKO Solver”，提交计算。可以选择并行模式（有指导老师演示如何设置并行或查看相应的手册说明-如：“FEKO软件安装中文手册”）。2.6：修改方法-重新计算在主菜单中，点击“Save as”，把工程另存为“Shielded_Two_Wire_Bench_Irrad_MoM.cfx”；求解设置修改：在“Global”节点中，展开“Cable harness”，双击已经建立的“CableHarness1”，弹出“Modify cable harness”对话框：进入“Solution”标签，可以看到：Cable coupling properties选择为：IrradiatingSolution method for outer cable problem(shield/external ground)选择为：Method of Moments(MoM,only for shielded Cables;点击“OK”；图22：检查线束求解设置选项在“Home”菜单中，点击“Save”保存该工程；在菜单“Solve/Run”中，点击“FEKO Solver”提交计算。2.7：后处理显示结果：计算完成之后，点击“Solve/Run”菜单中的“PostFEKO”或快捷键“Alt+3”，启动后处理模块PostFEKO显示结果。显示2D结果：切换到“Home”菜单，点击“Add model”按钮，读入工程文件“Shielded_Two_Wire_Bench_Irrad_MTL.bof”的结果在“Home”菜单，点击“Cartesian”，进入直角坐标系“Cartesian Graph1”，依次点击两个工程中的“Probes -C1_Z30”，在右侧控制面板中：在“Traces”区域，同时选中“C1_Z30”和“C1_Z30_1”;勾选：dB点击“Display”菜单，在“Axes”中点选“Log (horizontal)”；得到的结果显示如下图所示：图23：显示C1_Z30上的电流进入“Home”菜单，点击左上角主菜单中的“Save as”，保存计算结果文件为：“Compare_Irrad.pfs”，关闭Postfeko。2.8：计算线缆的辐射-设置修改：切回到CadFEKO中，点击“Open model”按钮，打开“Shielded_Two_Wire_Bench_Irrad_MTL.cfx”;点击起始菜单的“Save as”按钮，把“Shielded_Two_Wire_Bench_Irrad_MTL.cfx”另存为“Shielded_Two_Wire_Bench_Rad_MTL.cfx”。2.8.1 删除激励源在左侧树型浏览器切换到“Configuration”标签，展开“Global”，选中“Sources”中的PlaneWave1，删除该激励源；2.8.2 修改求解设置：在“Global”节点中，展开“Cable harness”，双击已经建立的“CableHarness1”，弹出“Modify cable harness”对话框：进入“Solution”标签，进行如下修改：Cable coupling properties选择为：RadiatingSolution method for outer cable problem(shield/external ground)选择为：Multiconductor transmission line (MTL);点击“OK”；图24：修改线束求解设置选项2.8.3添加线缆的激励：进入到“CableHarness1”中，点击“Cable Schematic”菜单，点选“Voltage source”，自动添加该电压源到原理图中，双击该电压源符号，弹出“Modify voltage source”对话框：修改Label为：C1_V12点击“OK”图25：设置电压源激励删除C1_Z12与C1端MyPin1之间的连线，把C1_V12电压源跨接在C1端MyPin1与C1_Z12之间。图26：添加电压源激励2.8.4添加场求解设置：切换到“3D View1”中；在左侧树型浏览器中，切换到“Configuration”，展开“Configuration specific”，选中“Requests”，点击鼠标右键，选择“Near Fields”，弹出“Request near fields”对话框：Definition methods修改为：Spherical修正：specify incrementsStart: (r: 300; theta: 0.0; Phi: 0.0)End: (r: 300; theta: 90.0; Phi: 360.0)Increment: (r: 0; theta: 5; Phi: 5)Label: NF_3m点击“Create”按钮。图27：定义近场区域2.8.5网格划分：点击菜单“Mesh-Create mesh”，采用默认设置，重新生成网格。2.8.6提交计算：进入菜单“Solve/Run”，点击“FEKO Solver”，提交计算。2.8.7修正设置：点击主菜单的“Save as”，把当前工程另存为“Shielded_Two_Wire_Bench_Rad_MoM.cfx”；在“Global”节点中，展开“Cable harness”，双击已经建立的“CableHarness1”，弹出“Modify cable harness”对话框：进入“Solution”标签，进行如下修改：Solution method for outer cable problem(shield/external ground)选择为：Method of Moments(MoM), only for shielded cables;点击“OK”；图28：修改线束求解设置选项2.8.8 提交计算：在菜单“Home”中，点击“Save”，保存当前工程；进入菜单“Solve/Run”，点击“FEKO Solver”，提交计算。2.8.9 结果显示计算完成之后，点击“Solve/Run”菜