[發(fā)明專(zhuān)利]基于部分元等效電路理論的計(jì)算線纜間串?dāng)_強(qiáng)度的系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910093472.5
• 申請(qǐng)日: 2009-10-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101667216A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-03-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳愛(ài)新;劉躍東;汪玉梅;蘇東林
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G06F17/50
• 分類(lèi)號(hào): G06F17/50
• 代理公司: 北京永創(chuàng)新實(shí)專(zhuān)利事務(wù)所
• 代理人: 周長(zhǎng)琪

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種計(jì)算多條線纜間的串?dāng)_，更特別地說(shuō)，是指一種基于部分元等效 電路理論對(duì)安裝在金屬板上方的線纜間的串?dāng)_進(jìn)行計(jì)算，該計(jì)算獲得的干擾強(qiáng)度能夠 為產(chǎn)品使用中的線纜布局和電磁防護(hù)提供依據(jù)。

背景技術(shù)

線纜在設(shè)備間短距離通信中有很廣泛的應(yīng)用，如圖1所示，在一金屬板1上安 裝有多個(gè)設(shè)備，這多個(gè)設(shè)備之間采用線纜實(shí)現(xiàn)通信。即A設(shè)備21與B設(shè)備22之間 采用A線纜11實(shí)現(xiàn)通信；C設(shè)備23與D設(shè)備24之間采用B線纜12實(shí)現(xiàn)通信； E設(shè)備25與F設(shè)備26之間采用C線纜13實(shí)現(xiàn)通信；但是由于線纜間互感和互容 的存在使得串?dāng)_現(xiàn)象不可避免。且隨著技術(shù)的發(fā)展，線纜的密度越來(lái)越大使串?dāng)_現(xiàn)象 更顯著，成為電磁傳導(dǎo)干擾的主要因素。

串?dāng)_是電子系統(tǒng)中最難解決的問(wèn)題之一。在電子設(shè)計(jì)工程中幾乎無(wú)一例外的都會(huì) 遇到無(wú)意干擾信號(hào)的有害影響。為了能夠降低串?dāng)_的影響，首先需要有效而準(zhǔn)確地對(duì) 線纜間的耦合電感和耦合電容進(jìn)行建模分析計(jì)算，而這并非易事。

發(fā)明內(nèi)容

為了計(jì)算安裝在金屬板上方的線纜間的串?dāng)_干擾，本發(fā)明提出一種基于部分元等 效電路理論的計(jì)算線纜間串?dāng)_強(qiáng)度的系統(tǒng)。該系統(tǒng)根據(jù)部分元等效電路理論在PC機(jī) 中應(yīng)用VC++6.0編寫(xiě)了參數(shù)錄入與構(gòu)形單元、SPICE電路建模單元和干擾強(qiáng)度分析 單元。本發(fā)明采用部分元等效電路理論對(duì)線纜間的串?dāng)_進(jìn)行分析，可準(zhǔn)確而有效地計(jì) 算線纜間的耦合電感和耦合電容，并獲得線纜間的串?dāng)_強(qiáng)度。

本發(fā)明是一種基于部分元等效電路理論的計(jì)算線纜間串?dāng)_強(qiáng)度的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包 括有一計(jì)算機(jī)，以及存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中的平行線纜間串?dāng)_模塊的計(jì)算機(jī)程序；

所述的平行線纜間串?dāng)_模塊由參數(shù)錄入與構(gòu)形單元(101)、SPICE電路建模單 元(102)和干擾強(qiáng)度分析單元(103)組成；

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(duì)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(zhǎng)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(zhǎng)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SPICE電路 上的激勵(lì)源有脈沖激勵(lì)源、正弦激勵(lì)源或者方波激勵(lì)源；

干擾強(qiáng)度分析單元(103)采用SPICE電路分析軟件對(duì)SPICE電路建模單元 (102)輸出的SPICE電路上加載激勵(lì)源和負(fù)載進(jìn)行時(shí)域或頻域的分析，從而得出 平行線纜的近端設(shè)備和遠(yuǎn)端設(shè)備的串?dāng)_耦合干擾強(qiáng)度。

所述的基于部分元等效電路理論的計(jì)算線纜間串?dāng)_強(qiáng)度的系統(tǒng)中，應(yīng)用部分元等 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(duì)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(guò)用戶輸入的頻率值f_H在自由空間中所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)的十分 之一為依據(jù)，對(duì)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(duì)離散線纜構(gòu)形圖進(jìn)行計(jì)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(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(zhǎng)度，a_V為第一剖分體V的截面積，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；