[發明專利]一種線性系統中基于誤差控制的矢量擬合模型降階方法

有效

• 申請號: 201610808296.9
• 申請日: 2016-09-07
• 公開（公告）號: CN106372348B
• 公開（公告）日: 2018-03-02
• 發明（設計）人: 謝樹果;張衛東;蘇東林;閻照文
• 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: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種線性系統中基于誤差控制的矢量擬合模型降階方法，屬于電磁兼容技術領域，為實現電磁兼容量化設計仿真奠定基礎。

背景技術

隨著電子系統向著高頻率、高速化、小型化、多功能化和集成化的方向發展，電磁兼容性問題在電子系統設計過程中也越來越突出，已經成為制約電子系統研制的關鍵問題之一。

準確有效的電磁發射模型是進行電子系統電磁兼容性預測仿真及量化設計的關鍵。目前比較流行的基于矢量擬合的建模方法，能夠快速地根據線性系統網絡參數如S參數的測量或者仿真數據建立寬帶等效模型。但是對于寬頻帶線性系統按照傳統的矢量擬合所建模型往往階數較高，仿真效率不高。電子系統的電磁兼容問題大多是由電路或元器件的帶外特性導致的，所以急需建立干擾電路或元器件的含帶外特性的寬帶電磁兼容模型。因此，有必要在一定精度下，建立低階模型，提高電磁兼容電磁發射的仿真效率。

發明內容

本發明的目的是：克服現有技術的不足，提供一種線性系統中基于誤差控制的矢量擬合模型降階方法，進而得到低階高精度模型，實現模型精度和復雜度的平衡，提高電磁兼容電磁發射的仿真效率。

本發明一種線性系統中基于誤差控制的矢量擬合模型降階方法。通過引入誤差控制函數采用不斷迭代的方式選取出含有線性系統重要傳輸特性的數據，通過忽略某些代表細節處的微小變化數據，從而在犧牲很小建模精度情況下有效地降低所建模型的階數。具體實現步驟如下：

步驟一：獲取網絡參數

通過全波仿真軟件，如HFSS、CST或者Microwave Office對建模對象進行仿真，獲取寬頻帶內不同頻點處的端口網絡參數S(散射)參數值s_i＝j2πf_i。

步驟二：建立低階極點-留數宏模型

具體的建模流程圖如圖1所示。圖中σ代表均方根誤差，誤差控制函數δ定義為：

其中H_Raw(s_i)代表仿真得到的散射參數數據，H_Fit(s_i)代表矢量擬合所建宏模型,i＝1,2,...K.；σ₀為預先設置的均方根誤差，δ₀為預先設置的誤差控制函數閾值。

建模部分包括兩個迭代循環，第一個迭代循環為矢量擬合算法建模迭代循環，另一個是選取建模數組迭代循環。建模數組就是從H_Raw(s_i)中選出代表建模對象重要傳輸特性的數據。

1)矢量擬合算法建模迭代循環

第一步：在整個寬頻帶內從步驟一中獲取的S散射參數中均勻地選取幾對數據作為初始建模數組。

第二步：采用傳統的矢量擬合算法進行建模

通過仿真或者測量得到線性系統的頻域散射參數

假設待建立的極點-留數宏模型為H_Fit(s)，其數學表達式為：

式中，s＝jω表示復頻率變量，ω為角頻率，r_m，p_m分別為待辨識宏模型的第m個留數和極點，d是常數項值。矢量擬合的目的就是要求出式(1)中的極點p_m、留數r_m以及d的值。

極點的辨識：

設初始極點同時引入尺度因子σ(s)。

其中，表示尺度因子σ(s)的第m個留數值。

將σ(s)乘以H_Fit(s)得到一個新極點-留數宏模型

其中，表示新極點-留數宏模型的第i個留數值，表示新極點-留數宏模型的常數項值。通過移項，進一步可以得到：

公式(4)中，將看作是未知量，在離散頻點s_i＝jω_i處，i＝1,2,...K且K＞2(N+1)，并用H_Raw(s_i)的近似取代H_Fit(s_i)，最終可以得到如下線性方程組。

AX＝b(5)

線性方程組中的矩陣A和矢量X，b定義分別如下：

b＝(H_Raw(jω₁),...,H_Raw(jω_K))^T(8)