[發(fā)明專利]一種線纜與金屬地平面間諧振阻抗的計算和優(yōu)化系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910093471.0
• 申請日: 2009-10-10
• 公開（公告）號: CN101667215A
• 公開（公告）日: 2010-03-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙小瑩;劉躍東;王玉姣;蘇東林
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京永創(chuàng)新實專利事務(wù)所
• 代理人: 周長琪

1.一種線纜與金屬板平面間諧振阻抗的優(yōu)化系統(tǒng)，其特征在于：該諧振阻抗優(yōu)化系 統(tǒng)由參數(shù)錄入與構(gòu)形單元(101)、SPICE電路建模單元(102)、諧振頻率分析 單元(103)和諧振頻率優(yōu)化單元(104)組成；參數(shù)錄入與構(gòu)形單元(101)輸 出線纜構(gòu)形圖給SPICE電路建模單元(102)；SPICE電路建模單元(102)輸 出SPICE電路給諧振頻率分析單元(103)；諧振頻率分析單元(103)輸出線 纜端口處的輸入阻抗值給諧振頻率優(yōu)化單元(104)；

參數(shù)錄入與構(gòu)形單元(101)根據(jù)參數(shù)錄入界面記錄的構(gòu)形參數(shù)，以及線纜和金 屬板的相對坐標(biāo)關(guān)系得到線纜構(gòu)形圖；所述的構(gòu)形參數(shù)包括有單根線纜參數(shù) C＝{L，D，σ，H}和金屬板參數(shù)W＝{W_L，W_W，W_T，W_σ}，L表示單根線纜的長度；D表示 單根線纜的直徑；σ表示單根線纜所選加工材料的電導(dǎo)率；H表示線纜距離金屬板 的高度；W_L表示金屬板的長度；W_W表示金屬板的寬度；W_T表示金屬板的厚度；W_σ表示金屬板所選加工材料的電導(dǎo)率；

SPICE電路建模單元(102)根據(jù)參數(shù)錄入與構(gòu)形單元(101)輸出的線纜構(gòu)形 圖，采用部分元等效電路理論進(jìn)行轉(zhuǎn)換處理獲得SPICE電路；加載在所述SPICE 電路上的激勵源有脈沖激勵源、正弦激勵源或者方波激勵源；

諧振頻率分析單元(103)采用SPICE電路分析軟件對SPICE電路建模單元 (102)輸出的SPICE電路進(jìn)行選擇加載激勵源的位置和設(shè)置負(fù)載值，并進(jìn)行時域 或頻域的分析，從而得出線纜端口處的輸入阻抗值R_A；

諧振頻率優(yōu)化單元(104)依據(jù)用戶輸入的信號通信頻帶內(nèi)的端口阻抗值R_in， 并與諧振頻率分析單元(103)輸出的線纜端口處的輸入阻抗值R_A進(jìn)行比對，當(dāng) R_A≥(1+T)×R_in時，T為阻抗值容差，增加5％的退耦電容容值；當(dāng)R_A≤(1-T)×R_in時， 減小5％的退耦電容容值；

所述的部分元等效電路理論轉(zhuǎn)換處理包括有下列執(zhí)行步驟：

第一步，離散線纜構(gòu)形圖

SPICE電路建模單元(102)對接收到的參數(shù)錄入與構(gòu)形單元(101)輸出的線 纜構(gòu)形圖進(jìn)行離散處理，獲得離散線纜構(gòu)形圖；

所述的離散處理是通過用戶輸入的頻率值f_H在自由空間中線纜有用信號受干擾 所對應(yīng)的波長的十分之一為依據(jù)，對線纜構(gòu)形圖按照部分元等效電路理論進(jìn)行模型離 散化處理；

第二步，獲取離散線纜構(gòu)形圖參數(shù)值

依據(jù)部分元等效理論對離散線纜構(gòu)形圖進(jìn)行計算，得到所述離散線纜構(gòu)形圖中各 個剖分體的剖分體電阻、剖分體自電感、剖分體自電容以及離散塊之間的剖分體互電 感和剖分體互電容參數(shù)值；

第一剖分體電阻σ為第一剖分體V的電導(dǎo)率，l為第一剖分體V的 長度，a_V為第一剖分體V的截面積，記為第一截面，且a_V＝h·b，h表示第一剖分體 V的高度，b表示第一剖分體V的寬度；

第一剖分體自電感μ₀為真空中的磁導(dǎo)率，μ_r為金屬板或線纜介質(zhì)的相對磁導(dǎo)率，為空間格林函數(shù)在 第一剖分體V上的兩重積分，為第一剖分體V在空間上的兩重積分的矢量位 置，dv、dv′為第一剖分體V在空間上的兩重積分的變量；

第一剖分體V的截面積a_V的自電容ε₀為真 空中的介電常數(shù)，ε_r為金屬板或線纜介質(zhì)的相對介電常數(shù)，ds、ds′為第一剖分體V 上的第一截面積a_V的兩重積分變量；

第一剖分體V與第二剖分體W的剖分體互電感 a_W為第二剖分體W的截面積，記為第二截面， 為空間格林函數(shù)在第一剖分體V和第二剖分體W上的積 分，分別為第一剖分體V與第二剖分體W在空間上的兩個矢量位置，dw為 第二剖分體W在空間上的積分變量；

第一剖分體V與第二剖分體W的剖分體互電容 為空間格林函數(shù) 在第一截面積a_V與第二截面積a_W上的積分，分別為第一截面積a_V與第二 截面積a_W在空間上的兩個矢量位置，dv′為第一截面積a_V在空間上的積分變量、dw′為 第二截面積a_W在空間上的積分變量；

第三步，SPICE電路建立

依據(jù)線纜的連接關(guān)系和參數(shù)間的電磁耦合關(guān)系，對第一剖分體電阻第一剖分體自電感第一截面積的自電容 第一剖分體V與第二剖分體W的互電感 和第一截面積a_V與第二截面積a_W的互電容 進(jìn)行有效連接得到SPICE表征的SPICE電 路。