[發明專利]一種線纜與金屬地平面間諧振阻抗的計算和優化系統

有效

• 申請號: 200910093471.0
• 申請日: 2009-10-10
• 公開（公告）號: CN101667215A
• 公開（公告）日: 2010-03-10
• 發明（設計）人: 趙小瑩;劉躍東;王玉姣;蘇東林
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所
• 代理人: 周長琪

技術領域

本發明涉及一種應用于電磁干擾和防護技術領域中的線纜信號防護方法，更特別 地說，是指一種基于部分元等效電路理論的線纜與金屬板平面間諧振阻抗的計算和優 化系統。

背景技術

信號線纜一般位于其金屬板平面回路的正上方，而且為了避免接受空間的電磁輻 射，信號線纜通常與其金屬板平面回路距離很近。由于線纜與金屬板平面間存在互感 和互容，使得線纜與金屬板平面間在特定的頻率點處發生諧振。當線纜中的信號頻譜 包含上述諧振頻率點時，就會影響到線纜上有用信號的傳輸。

要獲得線纜與其金屬板平面間的諧振阻抗頻率，需要準確計算線纜與金屬板平面 間的互感和互容。但是由于金屬板平面形狀和線纜與金屬板平面位置關系的任意性， 使得準確求解互感和互容有一定困難。在獲得了諧振阻抗頻率點之后，通過添加退耦 電容的方法改變諧振阻抗頻率點的位置，使正常線纜信號不受影響。但是退耦電容的 添加位置以及退耦電容容值大小的計算也有一定的困難。

發明內容

為了解決線纜與其金屬板平面間的諧振阻抗頻率對線纜中有用信號的干擾，本發 明提出一種基于部分元等效電路理論的，對信號線纜與其金屬板平面回路間的諧振阻 抗頻率點進行計算，并通過在線纜與金屬板平面間添加退耦電容，來優化諧振阻抗頻 率點的方法。該方法基于部分元等效電路理論，并在計算機機中應用VC++6.0編寫 了參數錄入與構形單元、SPICE電路建模單元、諧振頻率分析單元和諧振頻率優化 單元形成的諧振阻抗優化模塊。

本發明的一種線纜與金屬板平面間諧振阻抗的計算和優化系統，該系統包括有計 算機，以及存儲在計算機中的諧振阻抗優化模塊，該諧振阻抗優化模塊由參數錄入與 構形單元(101)、SPICE電路建模單元(102)、諧振頻率分析單元(103)和諧振 頻率優化單元(104)組成；

參數錄入與構形單元(101)根據參數錄入界面記錄的構形參數，以及線纜和金 屬板的相對坐標關系得到線纜構形圖；所述的構形參數包括有單根線纜參數 C＝{L，D，σ，H}和金屬板參數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率；

SPICE電路建模單元(102)根據參數錄入與構形單元(101)輸出的線纜構形 圖，采用部分元等效電路理論進行轉換處理獲得SPICE電路；

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電路上，選擇加載激勵源的位置和設置負載值，并進行時域 或頻域的分析，從而得出線纜端口處的輸出阻抗值R_A；

諧振頻率優化單元(104)依據用戶輸入的信號通信頻帶內的端口阻抗值R_in， 并與諧振頻率分析單元(103)輸出的端口阻抗值R_A進行比對，當R_A≥(1+T)×R_in時， 增加5％的退耦電容容值；當R_A≤(1-T)×R_in時，減小5％的退耦電容容值。

所述的線纜與金屬板平面間諧振阻抗的計算和優化系統中，部分元等效電路理論 轉換處理包括有下列執行步驟：

第一步，離散線纜構形圖

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

所述的離散處理是通過用戶輸入的頻率值f_H在自由空間中所對應的波長的十分 之一為依據，對線纜構形圖按照部分元等效電路理論進行模型離散化處理；

第二步，獲取離散線纜構形圖參數值

依據部分元等效理論對離散線纜構形圖進行計算，得到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值；