电磁干扰要素集及宏模型建模研究

The equipment electromagnetic compatibility(EMC) modeling is more difficult due to the complexity of the device circuit and electromagnetic interference(EMI) mechanism, compared with system-level or board level, component level. This has seriously affected the analysis of EMC to the system, and the effectiveness of the design..The concept of EMC factor set is proposed, and the completeness and orthogonality of EMI factor set will be studied to reveal the equipment EMI generation mechanism, and to establish the interference factor set and its mapping relationship between the physical makeup of the basic unit. The EMI factor set library that can describe the EMI characteristics of the basic unit, will be consist of series basis functions with the physical parameters connected to the external electromagnetic emission characteristics of the basic unit..The EMC macro model based on the factor set and its modeling approach will also be studied in this project. The basic unit of EMI will be treated as the basic circuit building blocks in the modeling. The test methods for electromagnetic modeling is part of the study. By using the quasi-orthogonal completeness of EMI factor set and the vector approximation methods, a modeling method of new type EMC model will be estabilished, aiming to address the contradictions between the EMC modeling accuracy and the model complexity, and to establish more accurate equipment EMC macro model in the lack of device internal information.

由于设备电路组成和干扰产生机理的复杂性，与系统级或电路板级、元器件级相比设备电磁兼容建模更为困难，这已严重影响了从产品到系统的电磁兼容性的分析、设计的有效性。本项目提出电磁兼容要素集的概念，研究建立电磁干扰要素集有限完备正交性理论，揭示设备电磁干扰生成机理，建立干扰要素集及其与物理构成单元之间的映射关系，建立描述电磁干扰信息全局特性的电磁兼容要素集的基函数库，将由同一类基函数描述的基本单元中影响对外电磁发射特性的物理参数函数化，实现对电磁干扰要素集的数学物理表征；研究基于要素集的电磁兼容宏模型的建模方法，将电磁干扰要素作为建模的基本电路构成单元，研究针对电磁建模的测试方法，利用电磁干扰要素的准正交完备性，研究采用矢量逼近等方法建立新型电磁兼容模型的方法，旨在解决设备电磁兼容建模精确度与模型复杂度间矛盾，并在缺乏设备内部信息情况下能够建立较为准确的设备电磁兼容宏模型。

电磁兼容建模仿真一般可分为系统级、设备级、板级和元器件级几个级别，设备级的建模仿真研究不仅直接影响产品的电磁兼容性的分析、设计，而且也严重制约了系统级电磁兼容问题研究的深入。与系统级或电路板级、元器件级电磁兼容建模相比，由于设备组成的复杂性和建模的综合性，设备级电磁兼容建模更为困难。.针对上述问题，项目组提出了电磁兼容要素集的概念，并研究了基于要素集的电磁兼容宏模型建模方法，旨在解决设备电磁兼容建模精确度与模型复杂度间矛盾，并在缺乏设备内部信息情况下能够建立较为准确的设备电磁兼容宏模型。.本项目完成的主要内容有：.1、针对电子设备电磁发射与内部干扰源难以建立联系的问题，通过对电子设备大量实测频谱图进行分类、特征提取及归纳，提出了基本干扰要素集概念，并完成了对其数学、物理表征的研究。.2、针对电子设备电磁兼容建模精确度与模型复杂度之间的矛盾，提出了基于干扰要素的电磁兼容宏建模方法。利用端口测试数据建立电磁兼容行为级宏模型，在缺乏设备内部信息情况下实现了较为准确的建立设备电磁兼容模型。.形成的主要成果有：.1、建立了电磁兼容干扰要素的数学物理表征方法.针对电子设备大量实测频谱图，进行了分类、特征提取以及归纳，提出了由正弦、方波、阻尼振荡和尖峰构成的基本干扰要素集。.2、建立了电磁兼容干扰要素库.基于基本干扰要素集，构建了电磁兼容干扰要素库，并验证了其正交性及完备性。.3、形成了一套基于干扰要素集的电磁干扰认知方法.提出了干扰要素的辨识方法，可以对基本干扰要素类别以及参数的获取，实现了基本要素认知和干扰源波形重构。.4、形成了一套基于要素集的电磁兼容建模方法.分别针对线性扩展干扰要素及非线性扩展要素，形成了一套电磁兼容高精度行为级宏建模方法，进而建立新型电磁兼容仿真模型库。.发表高水平论文15篇，申请国家发明专利6 项， 2项已授权；获得国家科学技术进步二等奖1项；培养博士1人，硕士4人。