一种预测场线耦合系统响应的场-路协同模型建立方法

摘要

本发明公开了一种预测场线耦合系统响应的场-路协同模型建立方法，该场路协同模型建立方法是利用ADS平台、HFSS平台与单一干扰源辐射下的修正Taylor模型的结合，建立起从干扰设备辐射的电磁波经由线缆耦合到受扰设备的完整模型，从而获得在该干扰设备对线缆连接的两个终端受扰设备的响应。在明确了等效辐射源的状态下，本发明公开的场路协同模型建立方法可以用于预测任意干扰设备产生的电磁波激励下的线缆上的耦合响应情况，从而为设备级和系统级电磁兼容设计提供信息参考。

主权项

1.一种预测场线耦合系统响应的场-路协同模型建立方法，所述场线耦合系统是指一种干扰设备辐射的电磁波激励传输线缆终端设备产生的耦合响应的场-路协同模型；其特征在于：所述场-路协同模型是基于数值仿真平台的场-路协同模型建立方法；为了量化在干扰设备辐射的电磁场激励下的线缆连接的终端上的两个受扰设备受到电磁波影响的程度，包括有下列步骤：第一步：获取干扰设备系统级模型C_i(In_i，T_i)干扰设备系统级模型C_i(In_i，T_i)包含有干扰设备的个数i、干扰设备输入信号In_i和干扰设备传递函数T_i；第二步：获取干扰设备等效辐射源S_i(G_i，L_i)干扰设备等效辐射源包括有等效辐射源的个数i、等效辐射源的激励G_i(g_i，φ_i)和等效辐射源的尺寸L_i，则任意一个等效辐射源表达形式为S_i(G_i，L_i)；所述等效辐射源的激励G_i(g_i，φ_i)是第一步干扰设备系统级模型C_i(In_i，T_i)的输出信号，且G_i(G_i，φ_i)＝In_i×T_i；该G_i包括有激励电压的幅值g_i和激励电压的相位φ_i，i表示干扰设备的个数，即表达形式为G_i(g_i，φ_i)；所述等效辐射源的尺寸L_i包括有等效辐射源的长LA_i、宽LB_i和高LC_i或者包括等效辐射源的长LA_i和半径LR_i；第三步：获取干扰设备等效辐射源辐射总场信息E_i(e_i，θ_i)将等效辐射源S_i(G_i，L_i)、等效辐射源的激励G_i(g_i，φ_i)和线缆边界KL(l，a，D，σ，ε，μ)引入基于数值仿真平台的场-路协同模型内，解析获得当前的干扰设备等效辐射源辐射总场信息E_i(e_i，θ_i)；其中，l表示在场-线耦合系统物理模型中线缆的长度，单位米；a表示在场-线耦合系统物理模型中线缆的半径，单位米；D表示在场-线耦合系统物理模型中线缆与地面的距离，单位米；σ表示线缆的传导率；ε表示线缆的介电常数；μ表示线缆的磁导率；在给定等效辐射源的激励G_i(g_i，φ_i)下，干扰设备等效辐射源为圆柱形单极子天线的场分布为：在r≤λ/2π近场区时，等效辐射源的场分布$\left\{\begin{array}{c}H=\frac{I\times {\mathrm{LA}}_i}{2\pi r^2}\\ E=\frac{30\times I\times {\mathrm{LA}}_i\times \lambda }{\pi r^3}\end{array}\right.,$且其中，r表示观测点到等效辐射源的距离，单位为米；λ表示在仿真频率f下，该频率f所对应的波长；j表示虚数单位；在r＞λ/2π远场区时，等效辐射源的场分布$\left\{\begin{array}{c}H=\frac{I\times {\mathrm{LA}}_i}{\mathrm{\lambda r}}\\ E=\frac{120\pi \times I\times {\mathrm{LA}}_i}{\mathrm{\lambda r}}\end{array}\right.,$且$I=j\frac{\pi G_i(g_i,{\phi }_i)}{25\ln \left(\frac{{\mathrm{LA}}_i}{{\mathrm{LR}}_i}\right)};$将线缆边界KL(l，a，D，σ，ε，μ)作为Maxwell方程$\left\{\begin{array}{c}▿\times {\overrightarrow{H}}_i=\frac{\partial ϵ{\overrightarrow{E}}_i}{\partial t}\\ ▿\times {\overrightarrow{E}}_i=-\frac{\partial \mu {\overrightarrow{H}}_i}{\partial t}\end{array}\right.$的边界条件，求解得到电磁波总场信息E_i(e_i，θ_i)；其中，表示拉普拉斯算子；表示沿线缆边界KL(l，a，D，σ，ε，μ)的磁场矢量；表示沿线缆边界KL(l，a，D，σ，ε，μ)的电场矢量；表示对线缆的介电常数ε和电场矢量在仿真时间t段内的微分变化量；表示线缆的磁导率μ和磁场矢量在仿真时间t段内的微分变化量；e_i表示等效辐射源辐射总场信息中的电场幅度；θ_i表示等效辐射源辐射总场信息中的电场相位；第四步：获取线缆终端电压V_i(l)依据修正Taylor模型$\left\{\begin{array}{c}\frac{\partial V\left(X\right)}{\partial X}+Z^{\prime }I\left(X\right)=-\mathrm{j\omega }{\mu }_0{\int }_0^D{H}_Y(X,Z)\mathrm{dz}\\ V\left(X\right)=-{\int }_0^D{E}_Z(X,Z)\mathrm{dz}\end{array}\right.$对电磁波总场信息E_i(e_i，θ_i)进行积分运算，从而得到线缆终端电压其中，表示线缆沿线电压V(X)沿X轴方向的微分变化量；Z′表示线缆内阻抗；I(X)表示线缆沿线电流；j表示虚数单位；ω表示角频率，且ω＝2πf；μ₀表示空气的磁导率；表示磁场分量在Z轴方向的积分；H_Y(X，Z)表示线缆在(X，Z)位置上Y轴方向的总磁场分量；dz表示积分算子；表示电场分量在Z轴方向的积分；E_Z(X，Z)表示线缆在(X，Z)位置上Z轴方向的总电场分量；表示在(l，Z)位置时电场分量在Z轴方向的积分。