Einfluss der Pinbelegung auf Symmetrie und Störabstrahlung
EMV-Untersuchungen an einem FlexRay-Steckermodell
Fortsetzung des Artikels von Teil 5
Modellierung der Schaltung
Mit einem 3D-Feldberechnungsprogramm [6] wird die Feldverteilung entlang der Struktur berechnet, wobei für die Berechnung ein auf der Momentenmethode (MoM) basierendes Programm zum Einsatz kommt. Die Momentenmethode ist ein numerisches Berechnungsverfahren zur Bestimmung elektrodynamischer Felder. Dabei werden metallische Oberflächen diskretisiert (N Oberflächenelemente bzw. Segmente). Die N Segmente werden untereinander mit Geometrie beschreibenden Funktionen in Beziehung gesetzt, so dass ein vollbesetztes Gleichungssystem des Ranges N entsteht, das für jede betrachtete Frequenz zu lösen ist. Für die abgestrahlten Felder (E- und H-Feld) kommt für die zwei Szenarien jeweils ein Feldsensor in einem definierten Abstand zum Einsatz. Die BP- und BM-Pins werden gleichzeitig durch eine Quelle mit gleicher Amplitude, aber einer Phasenverschiebung von 180° erregt, damit der Gegentaktmodus zwischen BP und BM generiert wird.
Bild 4 zeigt qualitativ die Simulationsergebnisse für die zwei untersuchten Fälle bei einer Frequenz von 10 MHz. Bei gleicher Skalierung der beiden Anordnungen erreichen die abgestrahlten E- und H-Felder bei Variante A die maximale Abstrahlung (roter Bereich). Dagegen bleiben die abgestrahlten Felder bei Variante B im gelb-grünen Bereich.
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Die Schaltungssimulation erfordert im Prinzip die Kopplungskoeffizienten zwischen metallischen Strukturen. Durch einen „3D-Static-Solver“ [7] werden die äquivalenten Kapazitäten und Induktivitäten zur Beschreibung der Kopplung und den Aufbau von Ersatzschaltbildern für den unteren Frequenzbereich (DC bis 30 MHz) bestimmt. Der Kern des Programms beruht auf der Momentenmethode (MoM), um die Elektrischen Feldintegral-Gleichungen (EFIE) für die statische Ladungsverteilung auf Leitungen und Oberflächen numerisch zu lösen. Die geometrische Anordnung des FlexRay-Steckers bildet ein 5-Leiter-System (Vier Busleiter und Masse) nach. Es enthält pro Pin einen Serienwiderstand (wird hier nicht berücksichtigt), die jeweiligen Kapazitäten gegen Masse, die Koppelkapazitäten zwischen benachbarten Pins und weiterhin die Serien- und Gegeninduktivitäten. Die Bestimmung der Steckerparameter wird durch den „3D-Static-Solver“ durchgeführt. Bild 5 zeigt die entsprechende Ersatzschaltung des FlexRay-Steckers, für den mit einem Netzwerkanalyseprogramm (PSpice) die Wechselstromanalyse durchgeführt wird. Um die geeignete Pinbelegung des FlexRay-Steckers zu bestimmen, bieten sich in diesem Fall die „Mixed-Mode-Streuparameter“ an. Dabei wird das Übersprechen zwischen den benachbarten Pins bei symmetrischer und unsymmetrischer Erregung der Steckerpins analysiert.
- EMV-Untersuchungen an einem FlexRay-Steckermodell
- „Mixed-Mode-Streuparameter“
- Verifikation und Analyse des Designs mit Seamless
- Als Gantt- oder als Balkendiagramm darstellbar
- Literatur
- Modellierung der Schaltung
