Intégration de récepteurs de test EMI avec des outils de simulation : optimisation de la conception de produits

Introduction:
Le terme « compatibilité électromagnétique » (ou « CEM ») fait référence à la capacité des équipements électriques à fonctionner sans causer d'interférences entre eux ou avec d'autres systèmes. Lors de l'évaluation de la compatibilité électromagnétique (CEM) d'un appareil, les récepteurs de test EMI sont importants.

Test physique avec Test EMI récepteurs est standard mais peut prendre du temps et coûter cher. La combinaison de récepteurs de test EMI et d'outils de modélisation est apparue comme une réponse puissante à ces problèmes. Cet article explique comment la combinaison de récepteurs de test EMI avec des outils de simulation peut améliorer la compatibilité électromagnétique et comment s'y prendre.

Le besoin de simulation dans la conception EMI :
Les conceptions de produits peuvent être analysées et optimisées virtuellement à l'aide d'outils de simulation avant d'être physiquement prototypées et testées. Les simulations aident les ingénieurs à anticiper et à résoudre les éventuelles difficultés EMI dès le début du processus de conception en simulant correctement les événements et les interactions électromagnétiques. L'utilisation d'outils de simulation en conjonction avec des récepteurs de test EMI présente un certain nombre d'avantages :
1. Évaluation précoce de la conception : à l'aide d'outils de simulation, les ingénieurs peuvent effectuer une analyse précoce des performances de compatibilité électromagnétique (CEM) d'un produit. Cela aide à la découverte précoce des problèmes d'interférence électromagnétique (EMI) et à l'intégration des modifications de conception. Grâce à cette évaluation précoce, le nombre d'ajustements de conception nécessitant beaucoup de temps et de ressources sera réduit.
Optimisation de la conception : en utilisant des outils de simulation, on peut être en mesure de mieux comprendre l'effet qu'un certain nombre de choix de conception ont sur les caractéristiques CEM d'un produit. Expérimenter d'autres emplacements de composants, des techniques de mise à la terre et des configurations de blindage sont quelques-unes des choses que les ingénieurs pourraient faire pour améliorer les performances CEM et réduire les risques d'EMI.
3. Réduction des coûts : L'utilisation de simulations pour trouver et résoudre les problèmes EMI peut réduire considérablement le nombre de prototypes physiques nécessaires pour les tests. Les économies de matières premières, d'outils de test et d'espace de recherche sont tous les résultats directs de ce développement.

Méthodes d'intégration :
Les données et informations sont transmises entre le Test EMI récepteur et l'outil de simulation lors de l'intégration. Il existe plusieurs approches d'intégration :
1. Transfert de données : les récepteurs de test d'interférence électromagnétique (EMI) captent les ondes EMI authentiques dans des conditions de laboratoire. Ces informations peuvent être stockées puis importées dans des programmes de modélisation pour vérification et analyse. Les données EMI capturées sont envoyées au programme de simulation pour modéliser la réponse du produit à divers environnements.
2. Intégration basée sur des modèles : il est possible que les récepteurs de test EMI et les outils de simulation utilisent les mêmes modèles de produits. Un logiciel de conception assistée par ordinateur (CAO) est souvent utilisé pour créer ces modèles, qui décrivent avec précision la forme, les matériaux et les propriétés électriques du produit. En utilisant les mêmes modèles pour les tests physiques et la simulation, le comportement EMI peut être prédit avec précision.
3. Co-Simulation : Afin de co-simuler, le Test EMI le logiciel du récepteur et le programme de simulation doivent fonctionner en tandem, partageant les données en temps réel. Au cours du processus de test physique, les ingénieurs peuvent exécuter des tests virtuels pour comparer et valider leurs résultats en temps réel. La co-simulation permet aux concepteurs d'avoir une vue globale des performances CEM du produit du début à la fin du processus de conception.

Avantages de l'intégration :
L'optimisation de la conception des produits à l'aide de la combinaison de récepteurs de test EMI et d'outils de simulation présente plusieurs avantages :
1. Identification précoce des risques EMI : les ingénieurs peuvent évaluer les dangers EMI et les performances CEM avant de construire un prototype physique à l'aide d'outils de simulation. Les ingénieurs peuvent économiser du temps et de l'argent à long terme en évitant les ajustements et les retouches inutiles de la conception du produit en traitant ces risques dès le début.
2. Optimisation de l'itération de conception : en combinant des récepteurs de test EMI avec un logiciel de simulation, les ingénieurs peuvent exécuter des tests simulés et évaluer comment diverses décisions de conception affectent les performances EMI. Le temps de mise sur le marché est réduit et le nombre de prototypes physiques requis est réduit grâce à cette approche d'optimisation itérative.
3. Compréhension améliorée de la conception : les champs électromagnétiques, les courants et les tensions à l'intérieur du produit peuvent être observés et analysés à l'aide d'un logiciel de simulation. Les ingénieurs peuvent en apprendre davantage sur les EMI et les éléments qui les affectent. Forts de ces connaissances, les concepteurs peuvent faire de meilleurs choix et mettre en œuvre des techniques d'atténuation plus précises.
4. Économies de temps et d'argent : les tests physiques prennent du temps et sont coûteux ; pour faire des économies, Test EMI les récepteurs peuvent être intégrés à des outils de simulation. Les ingénieurs peuvent économiser du temps, de l'argent et des ressources sur le développement de prototypes, l'équipement de test et le temps de laboratoire en diagnostiquant et en résolvant numériquement les problèmes EMI à l'aide de simulations.

Capacités de simulation pour l'analyse EMI :
Les outils de simulation offrent diverses fonctionnalités qui facilitent l'analyse et l'optimisation des interférences électromagnétiques :
1. Simulation de champ électromagnétique : afin de créer un modèle réaliste des champs électromagnétiques à l'intérieur et autour du produit, les outils de simulation utilisent des approches numériques telles que la méthode des éléments finis (FEM) et le domaine temporel des différences finies (FDTD). Pour mieux comprendre le flux d'énergie électromagnétique, localiser les canaux de couplage possibles et évaluer l'efficacité du blindage, les ingénieurs peuvent désormais visualiser et analyser les données en trois dimensions.
2. Analyse de l'intégrité du signal : L'effet des interférences électromagnétiques sur l'intégrité du signal du produit peut être évalué à l'aide de simulateurs EMI. Les ingénieurs peuvent évaluer la vulnérabilité des signaux vitaux aux EMI et maximiser l'intégrité du signal via des modifications de conception s'ils prennent en compte des éléments tels que la propagation du signal, la diaphonie et le rebond au sol.
3. Analyse du couplage EMI : le logiciel de simulation peut examiner les méthodes de connectivité entre les différentes parties et sous-systèmes du produit. Les ingénieurs sont en mesure de prendre les précautions nécessaires contre les interférences en utilisant les résultats de ces recherches pour identifier les origines du problème, qu'il s'agisse d'émissions rayonnées, d'émissions conduites ou de couplage magnétique.
4. Modélisation et simulation des composants : les ingénieurs peuvent simuler les pièces individuelles du produit à l'aide d'un logiciel de simulation. Cela inclut les circuits imprimés, les connexions, les câbles et les circuits intégrés du produit. Les ingénieurs peuvent évaluer comment ces pièces affectent les performances EMI en utilisant des modèles précis de leur comportement électrique. Vous pouvez obtenir les meilleurs récepteurs de test EMI de LISUN.

Flux de travail pour les tests et la simulation EMI intégrés :
L'intégration des récepteurs de test EMI aux outils de simulation suit un flux de travail systématique :
1. Création de modèles : à l'aide d'un logiciel de conception assistée par ordinateur (CAO), les ingénieurs créent des prototypes virtuels détaillés du produit final, jusqu'aux plus petits attributs géométriques et matériels et au fonctionnement électrique. Les simulations et les tests expérimentaux peuvent être basés sur ces modèles.
2. Tests physiques : afin de capturer les signaux EMI et les données de performances du monde réel, Test EMI les récepteurs sont utilisés lors des tests physiques de l'appareil. Les résultats des tests sont utilisés pour vérifier et calibrer les futures simulations.
3. Configuration de la simulation : les modèles CAO sont utilisés pour remplir l'outil de simulation avec des données avant que les ingénieurs n'exécutent la simulation. Les matériaux et leurs caractéristiques électriques doivent être définis, les itinéraires des signaux doivent être intégrés et les sources et charges EMI doivent être détaillées.
4. Exécution de la simulation : L'analyse électromagnétique est effectuée par l'outil de simulation conformément aux paramètres spécifiés. Le comportement EMI simulé, y compris les émissions rayonnées et conduites ainsi que les situations d'interférence, peut être vu par les ingénieurs.
5. Comparaison et validation des données : les données de référence des tests physiques utilisant des récepteurs de test EMI sont comparées aux résultats des simulations EMI. Lorsqu'il y a un écart entre les données simulées et mesurées, nous examinons la cause et apportons des modifications itératives à la conception jusqu'à ce que les deux ensembles de données soient cohérents.
6. Optimisation de la conception : les modifications apportées à l'emplacement des composants, aux schémas de mise à la terre, aux configurations de blindage ou aux méthodes de filtrage sont mises en œuvre par les ingénieurs en fonction des résultats de la simulation pour obtenir une conception optimale du produit. Les performances CEM peuvent être améliorées grâce aux itérations rapides de l'outil de simulation et à l'évaluation des modifications de conception.
7. Documentation et rapports : la documentation pour les simulations, les analyses et les suggestions de conception sont toutes produites par le processus unifié. Utilisez cet enregistrement comme guide pour respecter les lois et réglementations applicables.

Conclusion:
L'optimisation de la compatibilité électromagnétique d'un produit peut être obtenue par la combinaison de Test EMI récepteurs et outils de simulation. Les ingénieurs peuvent économiser du temps et de l'argent en réduisant le nombre d'itérations de conception nécessaires pour résoudre les problèmes d'EMI, ainsi qu'en comprenant mieux le comportement des EMI grâce à l'utilisation de la simulation.

Les ingénieurs peuvent faire de meilleurs choix de conception, déployer des techniques d'atténuation plus ciblées et garantir la conformité aux exigences réglementaires lorsqu'ils combinent des tests physiques avec des récepteurs de test EMI et des simulations virtuelles.

L'intégration de récepteurs de test EMI avec des outils de simulation devient de plus en plus importante pour produire des conceptions de produits robustes et conformes à la CEM à mesure que la complexité des appareils électroniques ne cesse d'augmenter.

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