專利名稱：一種印刷電路板遠場輻射限制的判斷方法
技術領域：
本發明涉及電磁兼容領域，具體來說，是一種在印刷電路板的近場快速判斷印刷電路板是否超出遠場輻射限制的方法。
背景技術：
隨著科技的發展，越來越多的電子設備采用高速的印刷電路板(Printed CircuitBoard,PCB)0然而，由于高速的印刷電路板工作在高頻狀態，其產生的瞬態脈沖包含有能夠發射電磁干擾(EMI)的高頻諧波。這些高頻諧波不僅影響PCB的電磁兼容(EMC)性能，而且影響整個產品的成本。所以，電子設備的電磁兼容性是現代電子工程設計人員進行設計時必須考慮的。電磁兼容預測把產品的電磁兼容問題解決在產品定型之前，可以節約大量的時間和金錢。
目前，對設計者而言，印刷電路板的電磁兼容性除了憑借經驗使其滿足工業標準，最可靠的方法是通過直接測量印刷電路板的遠場(即r > 2D2/λ，r為輻射源與觀測點之間的距離，D為輻射源的尺寸，λ為電磁波波長)輻射特性進行判斷。但這種直接有效的方法大大增加了設計費用并延長了設計周期。因此,利用近場(即<r<2D2!X)電磁掃描設備獲取PCB的近場電磁場特性，通過數學方法判斷PCB的電磁兼容性成為一種趨勢。比如在印刷電路板上方近場內的某一輻射平面上將測量值作為等效面電流預估PCB的遠場輻射強度，參考①、PeterPetrej Tapan K. Sarkarj “Planar Near-Field to Far-FieldTransformation using an Equivalent Magnetic Current Approach”， IEEE Transactionson Antennas and Propagation, Vol-40, No. 11，Novl992，Pg 1348 - 1356 ；②、Tapan Kumar Sarkarj ArdalanTaagholj iiNear-Field to Near/Far-Field Transformation for Arbitrary Near-Field Geometry Utilizingan Equivalent Electric Current and MoM，，，IEEE trans. on Antennas andPropagation, Vol-47, No. 3，March 1999，Pg566_573 ；③、Y.Vives，C. Arcambal，A. Louis，F de Daran，P. Eudeline，B. Mazari，"ModelingMagnetic Radiations of Electronic Circuits using Near-field ScanningMethod"，IEEE Trans. Electromagn. Comp. , Vol 49n° 2，August 2007，pp391_400 ;④、Paul-Andr" eBarri ere, Jean-Jacques Laurin，and YvesGoussardj “Mapping of Equivalent Currents on High-SpeedDigital Printed CircuitBoards Based onNear-Field Measurements，，，IEEE Trans. onElectromagnetic Compatibility, Vol. 51，No. 3，August2009，PP649 658 ；⑤、HaixiaoWengj Daryl G. Beetner and Richard E. DuBroffj “Predictionof Radiated Emissions Using Near-Field Measurements，，，IEEE Trans, onElectromagnetic Compatibility, Vol. 53，No. 4，November2011, PP891 899。但是上述這種等效面電流法不僅需要近場的幅度信息也需要近場的相位信息，相位信息的獲得需要通過兩個探針或是自由空間格林函數的半平面場，這使得計算量和工作量極大的增加，同時，要考慮近場掃描設備周圍可能存在其他測量設備而引起的多次反射效應。另外一種方法是從近場測量數據中推出等效電偶極子和等效磁偶極子，再利用輻射積分計算遠場輻射強度，參考I、Q. Chen, M. Hangai, K. Sawaya, “Estimation of Current Distribution byNear-Field Measurement，，，in Proc. of the CEEM> 2003,Asia Pacific Conference onEnvironmental Electromagnetics, Hangzhou, China, November2003, pp. 482—485 ；II、J. Shi, M. A. Cracraft, J. Zhang, R. E. DuBroff, K. Slattery, M.Yamaguchi, “Using Near-Field Scanning to Predict Radiated Fields，，，in Proc. IEEEInt. Symp. on EMC, Santa Clara, USA, vol. I, August 2004, pp. 14-18。但該方法需要大量時間推算出印刷電路板的輻射源陣列，并且目前只能用在簡單的印刷電路板上，對一個復雜的印刷電路板而言，該方法是非常困難的。另外，越來越寬的輻射頻率范圍和越來越復雜的輻射模式也增加了預測遠場輻射強度的困難度。因此，所提及的預測方法受到了計算量和寬頻率應用的限制。
發明內容
為了解決上述問題，本發明提出一種在印刷電路板近場進行印刷電路板電磁兼容性判斷的方法，使得設計者在實時獲得PCB近場電磁特性的同時，直接判斷PCB的電磁兼容性，由此使得設計人員能夠在獲取近場電磁特性的同時實時判斷PCB的輻射是否超出限制，為印刷電路板設計者縮短開發周期。本發明一種印刷電路板遠場輻射限制的判斷方法，通過下述步驟來完成步驟I :獲取印刷電路板近場電磁特性數據|//(/)|:；獲取印刷電路板上i個掃描點在各個輻射電磁波頻率f下的三個正交方向的磁場分量Hxi (f)、Hyi (f)和Hzi (f)，則印刷電路板上的i個掃描點在各個輻射電磁波頻率f下的磁場輻射強度為
權利要求
1.一種印刷電路板遠場輻射限制的判斷方法，其特征在于通過下述步驟來完成 步驟I:獲取印刷電路板近場電磁特性數據 獲取印刷電路板上i個掃描點在各個輻射電磁波頻率f 下的三個正交方向的磁場分量Hxi (f)、Hyi (f)和Hzi (f)，則印刷電路板上的i個掃描點在各個輻射電磁波頻率f下的磁場輻射強度為
2.如權利要求I所述一種印刷電路板遠場輻射限制的判斷方法，其特征在于所述步驟I中通過由電磁掃描儀與頻譜分析儀組成的測量系統獲取印刷電路板上i個掃描點在各個輻射電磁波頻率f下的三個正交方向的磁場分量Hxi (f)、Hyi (f)和Hzi (f);其中，電磁掃描儀由定位系統與近場探針構成，探針安裝在定位系統上；令印刷電路板所在平面為直角坐標系下的XY平面，垂直于XY平面并指向印刷電路板輻射區域的方向為Z方向；將印刷電路板作為二維目標，通過可定位系統上下、左右移動，使探針在平行于印刷電路板上方的平面上進行掃描。
3.如權利要求2所述一種印刷電路板遠場輻射限制的判斷方法，其特征在于探針步進步長為10mm，探測頻率為50MHz 500MHz時，步進步長為50MHz ;近場區域范圍在500MHz 1000MHz范圍內步進步長為IOOMHz。
4.如權利要求2所述一種印刷電路板遠場輻射限制的判斷方法，其特征在于所述掃描面的大小涵蓋整個印刷電路板的有效輻射源，且掃描面距印刷電路板所在水平面間的距離位于印刷電路板輻射的近場區域內。
5.如權利要求4所述一種印刷電路板遠場輻射限制的判斷方法，其特征在于所述掃描面距印刷電路板所在水平面間距離為10mm。
6.如權利要求I所述一種印刷電路板遠場輻射限制的判斷方法，其特征在于步驟2中印刷電路板的遠場電磁輻射特性數據在吉赫橫電磁室或半電波暗室中獲得。
7.如權利要求6所述一種印刷電路板遠場輻射限制的判斷方法，其特征在于步驟2中印刷電路板的遠場電磁輻射特性數據在頻率范圍為30MHz - IGHz的半波暗室中獲取，具體為將印刷電路板放置在相對電磁波接收裝置的有效范圍處，則電磁波接收裝置所處位置為印刷電路板的遠場探測點，測量印刷電路板不同方位上的電磁輻射強度，每個方位上測量至少5次；從印刷電路板的所有測量數據中選出各個輻射頻率點上的最大輻射強度作為印刷電路板的遠場電磁特性數據。
8.如權利要求I所述一種印刷電路板遠場輻射限制的判斷方法，其特征在于所述步驟5中n≥14。
全文摘要
本發明公開一種印刷電路板遠場輻射限制的判斷方法，利用現有的印刷電路板近場磁場掃描測量設備和半波暗室測量裝置，對一定數量的印刷電路板在寬頻帶范圍內進行近場、遠場的輻射場測量，基于這些測量數據，通過統計方法確定采集數據滿足指數正態分布，然后建立一種近場磁場強度與遠場電場強度之間的經驗關系，即角度傳遞函數。利用該角度傳遞函數，將當前工業電磁兼容性的遠場輻射限制標準轉換成近場輻射限制標準，使得設計者在實時獲得PCB近場電磁特性的同時，直接判斷PCB的電磁兼容性，由此使得設計人員能夠在獲取近場電磁特性的同時實時判斷PCB的輻射是否超出限制，為印刷電路板設計者縮短開發周期。
文檔編號G01R29/08GK102759666SQ201210236030
公開日2012年10月31日 申請日期2012年7月9日 優先權日2012年7月9日
發明者方寧 申請人:北京航空航天大學