عنوان پایان‌نامه
بررسی سازگاری الکترومغناطیسی بردهای چاپی و مدل سازی اثر میدان های الکترومغناطیسی بیرونی بر روی ها
- رشته تحصیلی
- مهندسی برق-الکترونیک-مدار وسیستم
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: E 2635;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 73820;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: E 2635;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 73820
- تاریخ دفاع
- ۰۹ شهریور ۱۳۹۳
- دانشجو
- مطهره صمدی
- استاد راهنما
- ناصر معصومی
- چکیده
- امروزه با کوچکتر شدن ابعاد و متراکم شدن مدارها، میزان اثرپذیری آنها افزایش یافته و سطح تحمل آنها برای نویزهایی که ایجاد می‌شوند، کاهش یافته است. از سوی دیگر با افزایش سیستم‌های مخابراتی بی‌سیم و نیاز به ارتباط از طریق امواج الکترومغناطیسی، تقریباً هر محیطی که مدار الکترونیکی در آن قرار می‌گیرد دارای میزانی آلودگی الکترومغناطیسی می‌باشد. این امواج الکترومغناطیسی می‌توانند در عملکرد مدار الکترونیکی اختلال ایجاد کنند. از این رو مطالعه و بررسی نحوه‌ی اثرگذاری این امواج بر روی مدارهای الکترونیکی، مهم و ضروری گشته است. در این پایان‌نامه سعی شده است با مدل‌سازی مناسب اتصالات روی بوردهای مدارچاپی به عنوان مهم‌ترین بخش در بحث سازگاری الکترومغناطیسی، میزان ولتاژ و جریان القایی بر روی این اتصالات ناشی از امواج الکترومغناطیسی بیرونی، محاسبه گردد. معادلات حاکم بر این ولتاژها و جریان‌ها در حوزه‌ی زمان به منظور بررسی مقادیر گذرا، استخراج شده و با روش عددی معادلات انتگرالی اجزا محدود حل شده است و نتایج با مقادیر حاصل از شبیه‌سازی با نرم‌افزار CST Studio مقایسه شده‌اند که تطابق خوبی را نشان می‌دهند. در ادامه نحوه‌ی اثرگذاری پارامترهای طراحی خط مایکرواستریپ نظیر طول و عرض نوار رسانا و ضخامت دی‌الکتریک بر روی مقادیر بیشینه و زمان رسیدن به بیشینه برای ولتاژ و جریان القایی بررسی شده است تا پارامترهای تأثیرگذار برای برقراری سازگاری الکترومغناطیسی به هنگام طراحی شناسایی شوند. نتایج به دست آمده نشان می‌دهند که بیشینه‌ی ولتاژ و جریان القایی به صورت مستقیم به مقدار طول و عرض نوار رسانا بستگی دارند، چراکه با افزایش طول یا عرض نوار رسانا، سطح رسانا افزایش می‌یابد و این موضوع سبب افزایش میدان القایی بر روی نوار می‌گردد. اما در مقابل افزایش ضخامت دی‌الکتریک زیرلایه به جهت افزایش میدان‌های پراکندگی سبب کاهش میدان القایی به روی نوار و درنتیجه کاهش ولتاژ و جریان القایی به روی آن می‌شود.
- Abstract
- In order to examine the effects of external electromagnetic fields on electronic circuits and systems, a time-domain variant of the induced voltage and current on a trace of a PCB with the structure of microstrip line excited by an external electromagnetic field is derive. In this method a wire model is used for microstrip line and the equations are obtained based on the theory of thin-wire antennas. The numerical method used to handle the voltage and current equations is a variant of BEM called Galerkin-Bubnov indirect boundary element method. The obtained simulation results are compared with those of FEM from CST Studio simulations. The results from two approaches show a good agreement but the simulation time for the proposed method is much less than that of CST simulations. In addition, the analytic contribution in the proposed method is remarkable. The derived equations also can be used to establish a more immune electronic circuit against destructive external fields via choosing the design parameters properly in order to reduce the amplitude of the induced voltage and current. To show the effect of the design parameters on the induced voltage and current, the length and the width of the strip and the thickness of the substrate are swapped and the peak of induced voltage and current are investigated. The study of results shows that the length and the width of strip have similar effect on the induced voltage and current and increasing these two parameters cause the reduction of voltage peak and increase of current peak. It means that we would make the long wires thinner to have more immune circuit. The influence of dielectric’s thickness on the induced voltage and current is the opposite of the effect of the length and the width and it can be used as a compromising factor for circuits in which interconnects are long and wide. Index Terms—Design Parameters, External Electromagnetic Field, Induced Current, Induced Voltage, Microstrip line, Transient Response, Wire Model
