电磁兼容作业之
汽车内部电缆之间的串
扰分析
04085031 王子寅
EMCoS公司简介
EMCoS 公司创立于2001年，公司创始人来自第比利斯大 学（Tbilisi State University）应用电磁实验室。EMCoS 公司专注于复杂电磁仿真软件的开发，并提供电磁场问题的咨询服务。EMCoS 公司的科学家和工程师们在处理汽车、飞机、轮船或其它复杂电子系统的EMC问题以及数据的预处理方面有丰富的实际工程经验。
EMCoS 公司提供的软件包包括：
EMC Studio （电磁兼容仿真）
Harne Studio （线缆线束的浏览和导航）
TriD （三维电磁仿真，天线设计）
ReMesh （大尺寸模型的网格剖分）
Solves cores （静态 2D/3D 求解器） EMC Studio EMC Studio 是 EMCoS 软件包核心产品之一，该软件包是格鲁吉亚 EMCoS 公司开发的一套集电磁场仿真、天线设计和布局分析、线缆线束设计和管理、设备和板级电磁兼容分析、模型处理和优化以及带有丰富内容的专家系统库的大型综合仿真设计工具。
EMC Studio 产品主要解决大系统的电磁兼容和天线设计问题，包括计算模型的生成和处理（包含模型修复和网格剖分功能），天线布局设计，线缆串扰，电磁辐射，敏感性分析，信号完整性的计算以及带状线、TEM 小室、虚拟天线等的计算，并且该产品还具有灵活友好的后处理工具。
EMC Studio 的一些典型应用举例: • 大型系统中的EMC问题（汽车，船舶，飞机） • 简单电缆，电缆束，双绞线和同轴电缆的分析 • 复杂电缆束的辐射 • 复杂电缆束的串扰 • 复杂电缆束的敏感度
• EMC 滤波器以及 EMC 对策和优化设计 • 电缆网格的信号完整性 • 天线问题 • 屏蔽问题
EMC Studio 模块组成及模块功能
EMC Studio是一个包括几个模块的功能强大的程序包，它用来分析具有复杂电子元器件的金属结构中EMI、电磁敏感度和串扰问题。EMC Studio为大型系统如汽车、飞机和船舶的EMC问题提供解决方案。这个程序包可以让你极其方便的对复杂的EMC问题进行模拟、精确求解以及结果后处理。
EMC Studio通过对模型建立过程和系统模拟方法的紧密结合，把产品研发过程提高到其他方法无法达到的水平。这个结果是一个真正革命性的分层分级的设计方法。通过有效结 合现有的独立存在的仿真方法，提高了整个仿真过程的能力。
在 EMC模块中，EMC Studio应用MoM、MAS、MTL和网格分析（SPICE或者其他的由SPICE派生出来的如PSPICE）来进行计算： • 串扰 • 电磁干扰 • 电磁领域的抗干扰
• Bench配置（带状线，BCI） EMC 模块组成
•Cro-Talk-Engine 串扰引擎
串扰引擎可以计算任意电缆结构间的串扰。适用于理想的、有损耗的、不均匀的、屏蔽电缆和双绞线。为获得最大限度的适用性，一个电缆又以波长为单位被分为几小段。每一小段可以用不同的几何图形来描述。
运用 Static2D 求解器，串扰引擎可以计算所有小段的 MTL 参数 。这一步之后就可以产生一个计算模型。最后这些模型就可以组成一个大的计算模块并入 EMC Studio ，或者并入 Spice3 兼容的网格分析程序以便进一步处理.• TL2Field-Engine 借助 TL2Field-Engine 可以计算任意电缆结构的辐射，电缆的集总参数的端接可以是线性，非线性，被动和主动的电路．可以计算沿着传输线的电流分布。 在电缆结构中总的电流被转换为可以用在全波电磁场求解的注入源。TL2Field-Engine 使用户免受纯粹的电磁场求解器的限制。终端电路不必限制为线形或被动的，使用 SPICE 模型如同网格分析程序一样 TL2Field-Engine 几乎可以处理任意形式的端接。 • Virtual Bench I Virtual Bench 是 EMC Studio 的一个突出特点。就像在实际工作过程中一样，它可以在你的电脑仿真中进行电子元件的 bench testing。应用 Virtual Bench用户可以很容易的测试一个元件是否符合设计构想中给定的规格和标准。另外这个元件也可以直接在计划的应用环境中（例如汽车）检测。
这些模块的目的是为了在仿真程序中反映真实的发展过程。 Virtual Bench 的运行是很接近真实的测试和测量，它可以快速的给出结果。用户在建立电子元件模型和虚拟测试后就可以开始测量。
此案例利用 XTalk 模块，分析了汽车内部有两根单芯电缆接简单的终端设备时的串扰。案例主要步骤为汽车模型的导入，电缆参数的定义，终端电路的创建，电缆之间串扰的仿真和观察。
1.1 模型创建 （1）创建工程
打开 EMC STUDIO 软件
打开XTALK 模块，创建新的 EMC 工程
（2）导入网格
打开 File－>Import Mesh，导入 Car_body.nas 模型,设置单位为m
网格
使用切平面创建汽车内部的线束,在View 3D Cut Plane ,定义切平面参数
（4）创建电缆路线 打开Tools－>Option选项 选择Mesh Mode－>Construction 参数设置如下图所示
中选择
选择Spline Segment 在网格中双击创建开始节点、路线点和终点
点击 Create按钮 （5）在库中定义电缆 选择Tool－>Cables Library 点击Single Cable->New->Single Cable 将电缆命名为sg_cable_part 在电缆参数面板里定义电缆参数
铜的电导率设置为5.76e++7，PVC的相对介电常数设置为2.3。
（6）在模型中创建电缆 在Element Pane中单击Cable 在电缆库中选择刚创建的sg_cable_part 定义路径（sg_1）
在General Parameter中定义电缆的2D 参数（-0.002,0） 单击创建按钮
创建第二个电缆：
在Element Pane中单击Cable 在电缆库中选择刚创建的sg_cable_part 定义路径（sg_1）
在General Parameter中定义电缆的（0.002,0） 单击创建按钮
参数2D
（7）查看创建的电缆截面
单击Cro View
（8）在电缆终端创建设备
选择第一个终端节点，按住Ctrl+Shift，选择第二个节点
激活节点，右键，选择Create Device
（9）定义设备的电路 选择View->System Diagram
构建第一个设备（dv_1）： 在系统图中双击dv_1 选择net_cb_1，右键，选择Aign Circuit 在弹出的对话框中，选择串联的RLC，R＝50Ohm
再在net_cb_2中添加50Ohm的电阻，和幅度为1，相位为0的AC电压源
在将dv_2的设备编辑成如下所示
回到编辑后系统窗口，可以看到编辑后的电路如下图所示
（10）定义地面环境
在Element Panel 中定义Ground
1.2 定义计算参数
在计算任务框中编辑如下参数 选择Frequency 范围：1～300MHz，步长2MHz 命名CroTalk 分段长度为0.05米
1.3 运行仿真 选择Run Caculation
1.4 分析仿真结果
仿真时间 30s 左右，查看仿真的电压和电流
