FEKO应用8-线缆束EMC仿真

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+MTL

1.3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：0.5mm

导体材料：。=4xl06S/m

线间距：2mm

线束介质层半径：2.25mm

屏蔽层材料：。=lxlO5S/m

屏蔽成厚度：0.25mm

绝缘层材料采用PET

1.4线缆外围电路连接

R=75ohm

C=10pF

L=10nH

屏蔽层与地之间的阻抗R=1000ohm

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

“lmport・>mesh"，弹出“Importmesh”对话框：

在“Advanced”标签，修正Scalefactortometres的值为0.01,

其他参数采用默认

在“Fileandformat”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”；

ImportICance

EW

[Deh

OoWxz

GtoMYZ

Model

£,Geometry

B^nch

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“Usemodelmesh”；

Bu*3kJ

EWorkptene*

UobalXYX。

GloMXZ

GloWYZ

(MetemeshCtrt^Od

Copy(duphcAte)OH4K

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“Createcablepatch”对话框：

点击“Importpoints,,按钮，读入

"・.\lnclude\Cable_path.txt”,Delimiter修改为'Tab',

▲Importpoint%

HomeConstructTransform

P^thshield

Definitions

CablepathIWorkplaneIAdvancedI

98.10662932

0

1.775637691

Comer105

图5：读入线缆走线坐标文件

线缆读入之后显示如下：

ConstructConfiguration

Items

9Definitions

£Variables

EMedia

EWorkplanes

SCables

Shidcs

?•CaUecrosssectons

EPaths

，匕JCabtePathl

图6：读入线缆走线之后的显示

网格剖分规则设置：点击“Mesh,Polylinerefinement"，弹出

“Addpolylinerefinement”对话框：

点击“Importpoints”按钮，读入“・./lnclude/Cable_Path.txt”；

Radius：tL1

MeshSize：tL1

点击“Create”按钮

Definition|Workplane|

96.24189121

2.558750317

Zomcr104

98.10662932

1.775637691

Zomer105

AddRenove

Importpoints

图7：定义剖分规则

把工程文件另存为“shieldedtwowire”。

2.2：网格划分:

点击菜单“Mesh->Createmesh”弹出“Createmesh”对话框,

设置如下:

网格剖分方法Meshsize: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“Cableshield",弹出

“Createcableshield”对话框：

Definitionmethod:Solid(Schelkunoff);

Shieldmetal:"Bundle_Shield”；

Thickness:Bundle_Shield_t;

点击“Create”按钮。

图9：定义线缆屏蔽层

定义单线(SingleConductor)：点击“Cables”菜单左侧的

“Singleconductor”(或直接在左侧树型浏览器的“Configuration”

标签中,展开“Cables”节点，选中“Cablecrosssections"，点击

鼠标右键，选择“SingleConductor”)，弹出“Createsingle

conductor”对话框：

Metal:Bundle_Wire

Radius:Wire_1_r

不勾选：Withinsulation

Label:Wire_1

点击“Create”

重复上述操作，添加第二个单线Wire_2

Radius:Wire2r

Label:Wire_2

«•••W*

s!诬葭:二：

♦Cableshield

0Shields

RCableShie

CableCTOSSsections

E-CableCTOSSsectior

NCablepath

Wire_lTwtstedpar

夕

Wire_2Ribbon

HPaths®

,:7CablePath1QCablebundle

ModelNon-conductinge

BGeo

BenchCoaxial

图10：创建单线・Wire_1和Wire_2

定义线束(Cablebundle)：点击“Cables”菜单左侧的“Cable

Bundle"(或直接在左侧树型浏览器的“(：。加911同211”标签中，展

开“Cables”节点，选中“Cablecrosssections”，点击鼠标右键，

选择“CableBundle”），弹出“CreateBundle”对话框:

不勾选：Autobundle

Cablescontainedinbundle部分:

Cable:,,Wire_r,;

OffsetX=Wire_1_dx

OffsetY=0

Rotation=0

点击“Add”按钮

Cable:uWire_2M;

OffsetX=Wire_2_dx

OffsetY=0

Rotation=0

ShieldType修改为：Shielded,dielectricfilled

Insulationmedium定义为：PET

Outerradius:

不勾选：Computeautomatically

OuterRadius定义为：Bundle_r

Shield:CableShield1

Label:Bundlei

点击“Create”按钮完成创建。

▲Createbundle

Bunde|Advanced|

Cablescontainedinbundle

AddRemove

Label|Bundle1

Create]Cance

图11:创建线缆束

把当前工程另存为：

“Shielded_Two_Wire_Bench_lrrad_MTL.cfx”;

定义线束拓扑(CableHarness)：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“CableHarnessl”；

RequestMeshSolve笊unToolsViewDisplayc

.•rO威||

。由◎甲

Non-conducting1CableCableCableCable

elementharnessconnectorinstanceprobe

rC

%CreateinstanceProbe

Cableharness

”…,7Cduierouii

ElGlobal

州Frequency[3MHz,3.77678MHz,.

3Cableharnesses

jtS^CableHarnesslK

5-ESources冲

图12：创建线缆拓扑-Cableharness

创建CableConnector•:选中新定义的“CableharnessV,点击

鼠标右键，选择“Cableconnector”，弹出“Createconnector”对话

框：

选择：Cablepathterminal

Pathterminal修改为：CablePathl.Start

点击“Add”两次；

Pin1:修改为：MyPinl

Pin2:修改为：MyPin2

Pin3:修改为：MyPin3

Label: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

uGlobal->CableHarness->Cableharness'!—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“Modifyconnector”对话框：

Pathterminal修改为：CablePathl.End

点击0K按钮

图14：修正C2

创建CableInstance：在“Cables”菜单中，选择“Cable

instance市”，弹出“Createcableinstance”对话框：

Cabletype修改为：Bundlel

Source：C1

Destination：C2

勾选：Selectshortestroute;

按照下表定义“Signalsandconnectors,,：

-Signalsandconnections

SignalnameSourceDestinationJ

Signal1|MyPinl▼MyPinl

Signal2MyPin2▼MyPin2▼

Signal3MyPin3▼MyPin3▼

CablesSource/LoadRequestMeshSoKe/RunToolsViewCables

bbonTwistedCablePredefinedNon<onducting

parbundlecoaxetement

Definitions

▲Createcableinstance

图15：定义CableInstance

创建线束外闱电路：在“Cables”菜单中，点击右侧的

44Schematic->CableHarness1M,进入线束原理图编辑界面。点击

“CableSchematic”；

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MyPinl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MyPinl与MyPin2之间跨接该电阻；

▲Modifyresistor

图16：在C1和C2端定义链接电阻

在原理图中，添力口一个"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MyPinl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MyPinl与MyPin3之间跨接该电容；

▲Modifycapacitor

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，添力口一个电感“Induct。产，调整位置（旋转、拖动）,

双击其图标，修正其电感值为10e-9Henry,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“Resist。产，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“3DView1n,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“PlaneWave”，弹出“Addplanewave

excitation''对话框：

Direction修正为：(Theta,phi)=(35;30)

Polarisation修正为：Lefthandrotating***

Ellipticity(Otol)修正为：1

Label：PlaneWavel

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“Cableharness"，双

击已经建立的“CableHarnessl”，弹出“Modifycableharness”对

话框，

进入“Solution”标签，可以看到：

Cablecouplingproperties选择为：Irradiating

Solutionmethodforoutercableproblem(shield/external

ground)选择为：Multiconductortransmissionline(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“FEKOSolver”，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“Saveas”，把工程另存为

“Shielded_Two_Wire_Bench_krad_MoM.cfx”；

求解设置修改：在“Global”节点中，展开“Cableharness”，双

击已经建立的“CableHarnessl”，弹出“Modifycableharness”对

话框：

进入七。1成心胪标签，可以看到：

Cablecouplingproperties选择为：Irradiating

Solutionmethodforoutercableproblem(shield/external

ground)选择为：MethodofMoments(MoM,onlyforshielded

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“FEKOSolver”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“Addmodel”按钮，读入工程文件

“Shielded_Two_Wire_Bench_lrrad_MTL・bof”的结果

在“Home”菜单，点击“Cartesian”，进入直角坐标系“Cartesian

Gr叩hi”，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：

SPICEprobe

OShieldedTwoWireBenchIrradMoM

—ShieldedTwoWireBenchIrradMTL

<

m

p

=

u

a

tn:

o

-100

1101001000

Frequency[MHz]

CurrentMagnitude

图23：显示C1Z30上的电流

进入“Home”菜单，点击左上角主菜单中的“Saveas"，保存计

算结果文件为：“Compare_lrrad.pfs"，关闭PostfekOo

2.8：计算线缆的辐射-设置修改：

切回至!|CadFEKO中，点击“Openmodel”按钮，打开

“Shielded_Two_Wire_Bench_lrrad_MTLcfxi,;

点击起始菜单的“Saveas”按钮，把

“Shielded_Two_Wire_Bench_lrrad_MTL.ctx”另存为

“Shielded_Two_Wire_Bench_Rad_MTL,c^。

2.8.1删除激励源

在左侧树型浏览器切换到“Configuratio—标签，展开

“Global”，选中“Sources”中的PlaneWavel,删除该激励源；

2.8.2修改求解设置：

在“Global”节点中，展开“Cableharness”，双击已经建立的

uCableHarness1,\弹出“Modifycableharness”对话框：

进入“So山tion”标签，进行如下修改：

Cablecouplingproperties选择为：Radiating

Solutionmethodforoutercableproblem(shield/external

ground)选择为：Multiconductortransmissionline(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：

进入至!|"CableHarness1”中，点击“CableSchematic”菜

单，点选“Voltagesource”，自动添加该电压源到原理图中，双

击该电压源符号，弹出“Modifyvoltagesource”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MyPinl之间的连线，把C1_V12电

压源跨接在C1端MyPinl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“3DView1”中;

在左侧树型浏览器中，切换至HConfiguration”，展开

“Configurationspecific”，选中“Requests”，点击鼠标右键,

选择“NearFields”，弹出“Requestnearfields”对话框：

Definitionmethods修改为：Spherical

修正：specifyincrements

Start:(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。

*Requestnearfields

图27：定义近场区域

2.8.5网格划分:

点击菜单“Mesh・>Createmesh”，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“FEKOSolver”，提交计算。

2.8.7修正设置：

点击主菜单的“Saveas”，把当前工程另存为

<<Shielded_Two_Wire_Bench_Rad_MoM.cfx,,5

在“Global”节点中，展开“Cableharness,,,双击已经建立的

uCableHarnessr\弹出“Modifycableharness”对话框：

进入“Solution”标签，进行如下修改：

Solutionmethodforoutercableproblem(shield/external

ground)选择为：MethodofMoments(MoM),onlyforshielded

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“FEKOSolver”，提交计算。

2.8.9结果显示

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3D结果：

切换到“Home”菜单，点击“Addmodel”按钮，读入工程文件

“Shielded_Two_Wire_Bench_Jrrad_MoM,bof''的结果

在“Home”菜单，点击“Nearfield”中的“NF_3m”，在右侧控制

面板中：

把Frequency修改为：30MHz

勾选：dB

Shielded_Two_WireBenchradHTLlsource

Shielded_Tw。＞ire.Bench_rad_MTL：

StandardConfigurationl

3DViewresults

MF_3«(NearField)

图29：设置3D