随着5G等技术的发展，高速电路的集成化和工作频率越来越高，新技术在为大家带来便利的同时，隐性的危害也随之而来，即电磁兼容问题。
在日常生活中，我们经常会感受到来自电磁设备的干扰，例如地下车库的车载电台、靠近音频设备的手机、大功率用电器旁的示波器抑或是手术室里众多设备仪器中的高频电刀。这些所谓的干扰不仅带给电器使用者听觉和视觉上的不适，还会对电器本身造成危害，严重时也可能导致灾难性的后果。
接下来让我们跟随安世亚太电磁工程师一起，从“干扰”出发，基于电磁场与微波理论，来揭开电磁兼容问题的神秘面纱。
电磁兼容是什么
电磁兼容(Electromagnetic Compatibility)又称EMC指设备或系统在其电磁环境中符合要求运行并不对其环境中的任何设备产生无法忍受的电磁干扰的能力。EMC包括两个方面的要求：一方面是指设备在正常运行过程中对所在环境产生的电磁干扰不能超过一定的限值;另一方面是指器具对所在环境中存在的电磁干扰具有一定程度的抗扰度，即电磁敏感性。我们上文提及的可听、可见干扰即是设备EMC超标的一种体现，那么从电磁场与微波角度来看，EMC又是什么呢?
从上图中可见，基于电磁场理论的EMC问题由干扰源、路径和抗干扰能力三种要素组成。根据传播路径和产生机理不同，低频电磁干扰主要分为电磁传导和电磁感应两种方式。传导发射是电磁干扰(EMI)或源自电子或电气设备内部产生的频率的干扰。然后，这些发射沿着互连的电缆传播，例如有线端口、电信端口或电力导线。这些发射可以是连续的(在给定频率下连续发射)，也可以是不连续的(非常数，偶尔发生)。该种干扰的传递方式较为直接，在试验中的测试对象主要是EUT的输入电源线、互连线及控制线等。电磁感应又称为近场干扰，主要指通电导体附近交变电磁场对其它设备的影响，其主要干扰路径为空间电磁场，本质为器件间的电感与电容。在低电压大电流情况下，近场干扰以磁场产生的电感噪声为主。根据法拉第电磁感应定律与楞次定律可知，交变的磁场在附近导体表面产生涡电流，涡电流通过导体流入控制器激发差模电流，对设备造成影响。在高电压低电流的情况下，近场干扰以电场产生的电容噪声为主。交变电场在导体表面产生周期性感应电荷，抬高导体电位，使导体与地之间产生位移电流，回路中激发共模电流。共模电流在理论上并不会影响设备误动作，但共模电流在空间上产生的磁场反作用于原磁场，进而造成差模电流的再次激发，即共模电流向差模电流的转换，这就间接的对控制电路产生了危害。近场辐射的测试一般以近场探头为主，测试某一区域的电磁场强度、频率等数据。通过测试可以了解复杂电磁环境中的电场与磁场分布，但由于电场与磁场均为矢量，想通过矢量抵消的方式抑制场的不合理分布较为困难。所以一般情况下只能测试端口的差模与共模信号，进而优化滤波器、合理设置接地等方法隔离干扰信号。
电磁兼容问题整改的新方法
根据电磁兼容产生于传播的原理，电磁兼容防治方法主要有滤波整改、走线优化、接地和屏蔽等。工程师按照经验对PCB板、滤波器、机箱散热孔和接地设备等进行重新设计与优化，在这个过程中，工程师将花费大量时间进行重复性的实物修正与实验测试，且要求工程师具有较强的电磁场与微波理论基础和较为全面的测试设备。对于集成度较高、造价昂贵的高速电路而言，这种方法势必会造成时间和经济成本的浪费。
从上世纪中叶至今，一种基于偏微分方程数值计算的计算机辅助设计方法逐渐被应用到工程中，工程师们只需根据工程问题的数字模型、理论边界和材料属性进行准确设置，计算机便会帮助工程师判断设计的合理性，以图表、云图和数值的方式由表及里的展示分析结果。安世亚太提供的基于ANSYS软件的场路协同分析功能便可快速、准确的分析系统中传导干扰与辐射干扰的干扰区域和数值大小，工程师基于仿真结果反复优化并观察优化结果，减少了样机试制与实验验证，缩短产品研发周期，提高企业竞争力。
磁悬浮列车
磁悬浮列车根据法拉第电磁感应定律和安培力定理而设计，通常在轨道上布满大小相同，电流方向互异的高频交流线圈，线圈通电后在列车底部金属板上产生较强涡流效应，涡电流在磁场作用下使车体悬浮起来，这样减少车体与轨道间的摩擦，使车体行驶速度得到大幅度提升。
智能穿戴设备无线充电
随着智能穿戴设备的发展，无线充电技术也随之兴起。无线充电是一种新兴的“无接触式”充电技术，充电时无需插入任何线缆，将设备放置于充电圆盘上，圆盘底部发射的交变电流信号透过圆盘进入设备中，设备线圈感生电压与电流对设备进行充电。无线充电技术的无损伤充电模式使智能穿戴设备密闭性更强，对液体与灰尘的防御能力也更强。
手机的曲面屏和折叠屏
在MWC2019世界移动通信大会上，华为发布了一款令人惊艳的Mate X折叠屏5G手机，其可折叠角度达到180度，是一款真正意义上的完全可折叠屏幕。折叠屏在研发过程中，除了考虑力学特性外，还需要考虑折叠前与折叠后屏幕metal mesh层的交叠等问题。Metal mesh层是电容屏感知外部触控的核心元件，其设计的合理性直接决定用户体验。安世亚太采用ANSYS Q3D软件为国内三大触屏厂商提供平面屏、曲面屏、折叠屏与大尺寸OLED屏幕的触控模拟技术。
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