基于近场扫描的电磁干扰源定位算法研究

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随着制造工艺和封装技术的快速发展,集成电路(Integrated Circuit,IC)逐渐趋于小型化,封装的内部结构越加复杂,使得电磁干扰(Electromagnetic Interference,EMI)问题更加严重。为了解决EMI问题,首先需要定位出干扰源。干扰源的精准定位也成为工业界的研究热点。近年来,由于具有造价低廉和操作便捷的优点,近场扫描系统成为EMI整改的有力工具。本文紧密结合企业实际需求,开发了基于近场扫描的干扰源定位算法,并应用于企业实际产品的测试验证。本文主要研究内容如下:1)开放空间的干扰源定位算法基于平面波谱研发有相位的近场内推算法。利用电磁平面波谱理论,对有相位的近场进行内推,从而对空气和介质中的干扰源进行定位。进一步地,通过加入数字滤波器来减小平面波谱中的截断误差对电磁成像的影响。该方法通过扫描待测件(Device Under Test,DUT)上方的磁场幅值和相位信息,可内推DUT下方平面的场云图,再根据场云图定位干扰源位置。由实验结果可知,内推得到的场云图更加清晰,包含更多的细节信息。该方法的优点为测试时间短,适用带宽广,精度高。基于差分进化(Differential Evolution,DE)研发无相位近场内推算法。针对大部分商用近场扫描平台无法测量待测场相位的问题,通过建立等效偶极子模型,利用扫描得到的场幅度重构出该扫描面上场的相位。再利用基于平面波谱的有相位近场内推算法进行干扰源定位。该方法的优点为只需要测试场的幅度,测试效率更高、测试成本更低。2)包含金属屏蔽层的干扰源定位算法在1)的基础之上,进一步研发了包含金属屏蔽层的干扰源定位算法。基于电磁波反演的干扰源定位算法:将探头测试得到的电磁近场作为辐射源,反演出干扰源位置信息。基于相关系数的干扰源定位算法:首先得到屏蔽层内部已知参考源在屏蔽层外部的近场,再求解未知源和参考源两者辐射近场之间的相关系数,从而判定干扰源的位置。基于DE算法的干扰源定位算法:前两种屏蔽层内干扰源定位算法需要知道未知源与参考源近场的相位,本算法为无相位算法,其利用扫描场的幅度信息,通过全局优化的DE算法,寻找干扰源的位置。
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