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IC辐射发射测试的TEM小室设计及数值分析

作　者: 温舒桦
导　师: 胡玉生
学　校: 集美大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: TEM小室集成电路辐射发射边界元法有限元法特性阻抗高次模
分类号: TN407
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

IEC61967-2标准推荐了TEM（横电磁波）小室用于IC（集成电路）150kHz~1GHz辐射发射（RE）测试的过程与方法。随着IC系统向小型化、高密度、高速化方向的快速发展，IC的辐射发射测试变得越来越重要。RE测试频率不断提高，3GHz已成为目前通信产品RE测试的普遍要求。TEM小室用于IC辐射发射测试面临着许多挑战性问题。本文对TEM小室的性能参数、带宽扩展及结构设计等方面进行了研究，研究了特性阻抗、场分布、高次模截止频率及谐振频率的数值计算方法。采用边界元法分析了TEM小室的特性阻抗和准静态场分布。采用有限元软件对高次模、谐振频率、传输特性（如S参数和电压驻波比）进行了仿真分析。对TEM小室垂直极化分量影响较大的主要高次模是TE波（H波），H波与横向电流存在联系，在导体上开纵向缝隙可抑制横向电流，从而可抑制TE高次模的产生。论文仿真分析了TEM小室内、外导体开纵向缝隙对高次模和谐振的影响。此外，本文提出了一种新颖的微TEM小室，该TEM小室底部开口，可直接将IC置于其内测试，不需制作专用电路板，具有测试简单、测试频率高、便于携带、成本低等优点。论文最后对TEM小室的阻抗匹配、屏蔽、防腐防锈、结构设计等技术进行了研究。研究结果表明：通过导体开缝的方法可将TEM小室的上限频率提高到2GHz以上；新型微TEM小室的工作频率可达到3GHz以上；本文的内导体设计方案大大提高了TEM小室的阻抗匹配性能，有效提高了TEM小室的电压驻波比等传输特性。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
第1章绪论  10-23
  1.1 电磁兼容简介  10-13
    1.1.1 电磁干扰及电磁兼容  10-11
    1.1.2 EMC 标准  11-12
    1.1.3 EMC 测试  12-13
  1.2 IC 的电磁骚扰及测试标准  13-19
    1.2.1 IC 的电磁骚扰及辐射机理  13-14
    1.2.2 IC 电磁骚扰测试标准  14-15
    1.2.3 IEC61967-2 标准—TEM 小室测试法  15-18
    1.2.4 IEC61967-3 标准—表面扫描法  18-19
  1.3 国内外研究状况  19-21
  1.4 课题研究目的和意义  21
  1.5 本文的研究工作  21-23
    1.5.1 本文的主要研究内容  21-22
    1.5.2 本文的研究方法  22
    1.5.3 本文研究工作的创新性  22-23
第2章理论背景  23-36
  2.1 传输线理论  23-27
    2.1.1 传输线方程及其解  23-25
    2.1.2 特性阻抗  25
    2.1.3 波的反射及反射系数  25-26
    2.1.4 电压驻波比  26-27
    2.1.5 回波损耗与插入损耗  27
  2.2 波导理论  27-32
    2.2.1 横电磁(TEM)波  28-29
    2.2.2 横磁(TM)波和横电(TE)波  29-30
    2.2.3 矩形波导  30-31
    2.2.4 同轴线  31-32
  2.3 微波网络  32-35
    2.3.1 等效原理  32-33
    2.3.2 阻抗矩阵和导纳矩阵  33-34
    2.3.3 散射矩阵  34-35
  2.4 TEM 小室  35-36
第3章特性阻抗与准静态场分布的 BEM 分析  36-49
  3.1 位势问题的边界元算法思想  36-41
    3.1.1 电位基本关系式  36-37
    3.1.2 边界上的电位方程  37
    3.1.3 边界元方程  37-38
    3.1.4 系数矩阵的计算  38-41
  3.2 特性阻抗的计算分析  41-45
  3.3 准静态场分布的 BEM 算法  45-47
  3.4 场分布计算结果  47-49
第4章 TEM 小室高次模和谐振的有限元分析  49-61
  4.1 波导本征值问题的有限元算法思想  49-53
    4.1.1 纵向场分量法  49-50
    4.1.2 波导本征值问题的标量有限元法  50-52
    4.1.3 波导本征值问题矢量有限元法  52-53
  4.2 高次模截止频率的有限元计算结果  53-54
  4.3 谐振分析的矢量有限元法原理  54
  4.4 三维谐振的有限元仿真  54-56
  4.5 传输特性分析  56-57
  4.6 纵向开缝对高次模的抑制效果研究  57-61
第5章一种宽带微型 TEM 小室的结构与特性分析  61-69
  5.1 微型 TEM 小室的特点  61-62
  5.2 几何尺寸与准静态场分布  62-63
  5.3 微型 TEM 小室的高频特性分析  63-69
第6章 TEM 小室结构设计的关键技术  69-77
  6.1 阻抗匹配的关键技术处理  69-73
    6.1.1 中段与过渡段转换处的阻抗匹配  69-72
    6.1.2 接头过渡段的设计  72-73
  6.2 同轴接头的选用  73-74
  6.3 防腐与表面处理  74-76
  6.4 电磁屏蔽  76-77
第7章研究总结与展望  77-79
致谢  79-80
参考文献  80-84
在学期间发表的学术论文  84

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