基于部分元等效电路理论的计算线缆间串扰强度的系统

摘要

本发明公开了一种基于部分元等效电路理论的计算线缆间串扰强度的系统，该系统包括有一计算机和存储在计算机内的平行线缆间串扰模块，该平行线缆间串扰模块是根据部分元等效电路理论在计算机中应用VC++6.0编写的。参数录入与构形单元依据构形参数获得线缆和金属板的线缆构形图；SPICE电路建模单元根据线缆构形图采用部分元等效电路理论转换处理获得SPICE电路；干扰强度分析单元依据在SPICE电路上加载激励源和负载，从而得出平行线缆的近端设备和远端设备的串扰耦合干扰的强度。本发明采用部分元等效电路理论对线缆间的串扰进行分析，可准确而有效地计算线缆间的耦合电感和耦合电容，并获得线缆间的串扰强度。

主权项

1.一种基于部分元等效电路理论的计算线缆间串扰强度的平行线缆间串扰系统，其特征在于：所述的平行线缆间串扰系统由参数录入与构形单元(101)、SPICE电路建模单元(102)和干扰强度分析单元(103)组成；参数录入与构形单元(101)根据参数录入界面记录的构形参数，以及线缆和金属板的相对坐标关系得到线缆构形图；所述的构形参数包括有单根线缆参数C＝{L，D，σ，H}和金属板参数W＝{W_L，W_W，W_T，W_σ}，L表示单根线缆的长度；D表示单根线缆的直径；σ表示单根线缆所选加工材料的电导率；H表示线缆距离金属板的高度；W_L表示金属板的长度；W_W表示金属板的宽度；W_T表示金属板的厚度；W_σ表示金属板所选加工材料的电导率；SPICE电路建模单元(102)根据参数录入与构形单元(101)输出的线缆构形图，采用部分元等效电路理论进行转换处理获得SPICE电路；加载在SPICE电路上的激励源有脉冲激励源、正弦激励源或者方波激励源；干扰强度分析单元(103)采用SPICE电路分析软件对SPICE电路建模单元(102)输出的SPICE电路上加载激励源和负载进行时域或频域的分析，从而得出平行线缆的近端设备和远端设备的串扰耦合干扰强度；所述的部分元等效电路理论转换处理包括有下列执行步骤：第一步，离散线缆构形图SPICE电路建模单元(102)对接收到的参数录入与构形单元(101)输出的线缆构形图进行离散处理，获得离散线缆构形图；所述的离散处理是通过用户输入的频率值f_H在自由空间中所对应的波长的十分之一为依据，对线缆构形图按照部分元等效电路理论进行模型离散化处理；第二步，获取离散线缆构形图参数值依据部分元等效理论对离散线缆构形图进行计算，得到剖分体的剖分体电阻、剖分体自电感、剖分体自电容以及离散块之间的剖分体互电感和剖分体互电容参数值；第一剖分体电阻σ为第一剖分体V的电导率，l为第一剖分体V的长度，a_V为第一剖分体V的截面积，且a_V＝h·b，h表示第一剖分体V的高度，b表示第一剖分体V的宽度；第一剖分体自电感μ₀为真空中的磁导率，μ_r为金属板或线缆作为介质的相对磁导率，a_V为第一剖分体V的截面积，为空间格林函数在第一剖分体V上的两重积分，为第一剖分体V在空间上的两重积分的矢量位置，dv、dv′为第一剖分体V在空间上的两重积分的变量；第一剖分体自电容ε₀为真空中的介电常数，ε_r为金属板或线缆作为介质的相对介电常数，a_V为第一剖分体V的截面积，为空间格林函数在第一剖分体V的截面积a_V上的两重积分，为第一剖分体V在空间上的两重积分的矢量位置，ds、ds′为第一剖分体V的截面积a_V的两重积分变量；第一剖分体V与第二剖分体W的互电感μ₀为真空中的磁导率，μ_r为金属板或线缆作为介质的相对磁导率，a_V为第一剖分体V的截面积，a_W为第二剖分体W的截面积，为空间格林函数在第一剖分体V、第二剖分体W上的积分，分别为第一剖分体V与第二剖分体W在空间上的两个矢量位置，dv为第一剖分体V在空间上的积分变量、dw为第二剖分体W在空间上的积分变量；第一剖分体V  与第二剖分体W的互电容ε₀为真空中的介电常数，ε_r为金属板或线缆作为介质的相对介电常数，a_V为第一剖分体V的截面积，a_W为第二剖分体W的截面积，为空间格林函数在第一剖分体V的截面积a_V与第二剖分体W的截面积a_W上的积分，分别为第一剖分体V的截面积a_V与第二剖分体W的截面积a_W在空间上的两个矢量位置，dv′为第一剖分体V的截面积a_V在空间上的积分变量、dw′为第二剖分体W的截面积a_W在空间上的积分变量；第三步，SPICE电路建立依据线缆的连接关系和参数间的电磁耦合关系，对第一剖分体电阻第一剖分体自电感第一剖分体自电容第一剖分体V与第二剖分体W的互电感和第一剖分体V的截面积a_V与第二剖分体W的截面积a_W的互电容进行有效连接得到SPICE表征的SPICE电路。