PCB板电磁兼容特性研究文献综述

 2022-09-21 10:41:06

  1. 文献综述(或调研报告):

电磁兼容技术是上世纪80年代兴起的一门新的学科,也是以电磁场为理论基础,包括电子、电工、信息、通讯、结构、材料等学科的复合学科,已经成为电子、电气仪器和系统的一项必备的性能指标[1-3]。主要研究在有限的空间、时间以及频谱资源条件下,通过控制设备抵抗电磁干扰和对外的电磁发射能力,使各种用电设备能彼此共存而不引起降级[4]。国家标准GB/T4365-2003对电磁兼容的定义是:“设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力”[5-8]

因此衡量一个产品或系统的电磁兼容性主要从以下两个方面来考虑:

EMS(Electromagnetic Susceptibility)——电磁抗扰度[4]。即设备或系统在正常运行情况下,能够抵抗来自不同方向、类型的电磁干扰的能力。

EMI(Electromagnetic Interference)——电磁干扰[4]。即设备或系统在正常运行情况下,不应产生超过标准要求的电磁干扰的能力。

电磁兼容问题越来越严重,电磁环境越来越复杂,主要表现在以下几方面:①有越来越多的电子设备会同时工作,设备增加一倍所用的年数也越来越少;②大功率的发动机越来越多;③许多无线电频段超载;④电子设备有更高的工作电平,也产生了更高的骚扰电平,有的甚至达到每米百伏[5]。电磁兼容性能不好的产品无法得到市场准入,电子产品的增多也使得各个国家更加意识到电磁兼容非常重要,于是制定了法规,产品要进入本国市场,必须达到法规要求。国际有关组织也制定了一系列的标准和规范,这些标准和规范是进行设计的指导性文件,电磁兼容实验也是根据这些标准和规范进行,这些标准和规范同时给出了实验的内容和方法,以及实验容限值。

印制电路板(PCB)的电磁兼容是系统电磁兼容的重要组成部分,提高 PCB的电磁兼容性可以大大提升系统的电磁兼容性[7]。随着科学技术的不断进步,系统处理速度在不断提升,电磁兼容问题在产品研发过程中越来越突出,研发出的电子产品,若不能通过电磁兼容认证测试,则不能上市,需要重新进行设计调整,这就使得产品的研发周期变长,浪费了研发成本,甚至会导致市场份额的丢失。

但是机电一体化产品的竞争愈来愈激烈,对新产品的上市时间要求越来越高,要想在市场上取得有利地位,就必须缩短产品的研发周期[9]。要想产品在短时间内研发、调试、测试和批量生产,必须减少 PCB 重新布板的次数,电磁兼容认证测试不通过是导致 PCB 重新布板的重要因素之一,要想提高 PCB 的布板成功率,PCB 的电磁兼容设计是不得不考虑的因素[7]

以前的大部分的电磁兼容设计主要依靠工程师的个人经验,没有实际的理论指导或公式计算,也达不到量化的程度,所以需要对电磁兼容理论进行更深入的分析与研究,建立合适的数学模型,使 PCB 的电磁兼容设计及整改量化,进而使 PCB 电磁兼容性的设计达到一定的高度[7]。PCB电磁兼容设计的一项重要的工作是进行电路板的可生产性评审,但电路板的可生产性和 PCB 的布局及走线有较大的关系,在某些情况下,可生产性的设计和电磁兼容设计是相矛盾的,但苦于对 PCB 的电磁兼容性没有量化的标准,只能进行理论上的简单分析,所以在某些情况下,为了减小电磁兼容的风险,不得不牺牲某些可生产性设计的要求,但实际上如果有一定的量化预测手段,可使电磁兼容和可生产性都能兼顾[10-13]

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