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大家好!我是ROHM的稻垣。

第21篇是電磁兼容性(EMC)的計算方法和仿真系列的第6篇，我們將介紹輻射抗擾度(RI： Radiated Immunity)的試行計算方法。在車載電子產品的電磁兼容性(EMC)相關的“ISO 11452-2標準中，稱為 ALSE法(Absorber-lined shielded enclosure)”。

該方法是將車載蓄電池、線路阻抗穩定網絡、線束、DUT(測試對象)等配置在基準接地面上，從距離DUT(測試對象)1米處的天線施加電磁噪聲(電場)，然后判斷DUT是否發生誤動作。CISPR25標準的ALSE法是觀測來自線束等的輻射抗擾度，而ISO 11452-2標準的ALSE法則是觀測針對線束等的輻射抗擾度，所以兩者的現象是相反的。

關于預測計算，如果環境是可以通過CISPR25標準ALSE法進行計算的環境，那么就需要更改一些設置，但我認為CAD等數據幾乎可以直接使用。計算對象除上述項目外，還包括天線信號源(電場)、EMC對策元器件(此處為電容元件C)、DUT(LSI模型，無源器件)、合規性判斷裝置等。

在本文中，我們將結合使用電磁場分析和電路分析進行計算。計算的大致思路是通過電磁場分析，根據天線的電場強度計算出與線束相連接的印刷電路板(PCB)的感應電壓。根據該感應電壓和到達DUT(LSI引腳)的電壓，通過電路分析判斷是否存在誤動作。簡而言之，由電磁場分析負責輻射系統(在空氣中傳播信號的部分)，由電路分析負責傳導系統(在導線中傳輸信號的部分)。

電磁場分析(MoM法)的CAD數據和計算結果示例

車載蓄電池、線路阻抗穩定網絡、線束、DUT的描述示例

下面我按照順序來逐一講解。在試行計算中，分兩個階段進行處理，第一階段的IB(誤動作閾值)模型提取(Extrac tion)和第二階段的預測計算(Prediction)分別使用shell腳本來自動完成。第一階段IB(誤動作閾值)模型提取(Extraction)的計算步驟如下。

■第一階段：IB(誤動作閾值)模型提取(Extraction)

① 首先，根據上述計算對象制作計算電路圖，即直接連接測試電路使其成為計算電路的示意圖。電磁場分析的電路圖參考上圖即可。電路分析的電路圖與IEC 62132-4標準DPI法(第19篇)中使用的電路圖幾乎相同。

② 在這個試行計算中，希望將測試頻率范圍200MHz～1GHz、電場強度200V/m用作限值。由于Pass/Fail的判定就是測試結果，所以與第20篇 ISO 11452-4標準HE法(BCI 法)一樣，將Pass設置為200V/m，將Fail設置為100V/m，并將其用作預測計算所使用的實測值。將Pass/Fail的實測判定結果轉換為數值并用于計算。

③ 將②中創建的電場強度(所有測試頻率)作為電磁場分析的天線信號源(電場)施加，并計算在裝有DUT(測試對象)的印刷電路板(PCB)上感應的電壓值。

④ 接下來，通過電路分析(瞬態分析，所有測試頻率)計算到達印刷電路板(PCB)上的DUT(LSI引腳)的電壓，并將其用作IB(誤動作閾值)模型。如下圖所示，誤動作的電壓閾值按一定周期波動的線束特性在圖中得到了很好的體現。另外，在這個階段，需要計算出“電場強度與感應電壓的相關系數”。這樣，根據實測值自動生成計算機模型，將非常有助于“縮短計算時間”和“提高計算精度”。

IB(誤動作閾值)模型的計算示例

第二階段的預測計算(Prediction)步驟如下：

■第二階段：IB(誤動作閾值)模型提取(Extraction)

⑤ 創建電路分析所用的預測計算用電路。與IB(誤動作閾值)模型提取電路之間的區別在于添加了誤動作判定器(比較器)。通過誤動作判定器(比較器)對到達LSI的電壓值和IB(誤動作閾值)進行比較。

⑥ 首先，將電壓噪聲信號源設置為衰減振動波形并進行電路分析(瞬態分析)，即可獲得比如LSI從誤動作狀態轉變為非誤動作狀態的情況。在所有測試頻率重復該步驟。

⑦ 在衰減振動波形中獲得發生誤動作的電壓值，就可以根據之前計算出的“電場強度與感應電壓的相關系數”計算出發生誤動作的電場強度。這就是所要的預測計算值。通過使用相關系數，可以省略電磁場分析，從而可以縮短計算時間。

⑧ 左下圖為使用與EMC對策前的IB(誤動作閾值)模型提取電路相同的電路進行預測計算后的曲線圖。實測值與計算值高度一致!

⑨ 在EMC對策電路中，通過電路分析添加了電容元件C，以降低到達DUT(LSI引腳)的電壓噪聲。當時的預測計算結果如右下圖所示。如果計算值達到200V/m以上，則表明該值應該是符合標準的預測計算值。如果仔細觀察，可以看出在200MHz～220MHz附近需要再采取一些EMC措施，而更高頻段則無需EMC措施。