[发明专利]一种线缆与金属地平面间谐振阻抗的计算和优化系统

权利要求书

1.一种线缆与金属板平面间谐振阻抗的优化系统，其特征在于：该谐振阻抗优化系 统由参数录入与构形单元(101)、SPICE电路建模单元(102)、谐振频率分析 单元(103)和谐振频率优化单元(104)组成；参数录入与构形单元(101)输 出线缆构形图给SPICE电路建模单元(102)；SPICE电路建模单元(102)输 出SPICE电路给谐振频率分析单元(103)；谐振频率分析单元(103)输出线 缆端口处的输入阻抗值给谐振频率优化单元(104)；

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；加载在所述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；

谐振频率分析单元(103)采用SPICE电路分析软件对SPICE电路建模单元 (102)输出的SPICE电路进行选择加载激励源的位置和设置负载值，并进行时域 或频域的分析，从而得出线缆端口处的输入阻抗值R_A；

谐振频率优化单元(104)依据用户输入的信号通信频带内的端口阻抗值R_in， 并与谐振频率分析单元(103)输出的线缆端口处的输入阻抗值R_A进行比对，当 R_A≥(1+T)×R_in时，T为阻抗值容差，增加5％的退耦电容容值；当R_A≤(1-T)×R_in时， 减小5％的退耦电容容值；

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在自由空间中线缆有用信号受干扰 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，得到所述离散线缆构形图中各 个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，记为第一截面，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为金属板或线缆介质的相对磁导率，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V的截面积a_V的自电容ε₀为真 空中的介电常数，ε_r为金属板或线缆介质的相对介电常数，ds、ds′为第一剖分体V 上的第一截面积a_V的两重积分变量；

第一剖分体V与第二剖分体W的剖分体互电感 a_W为第二剖分体W的截面积，记为第二截面， 为空间格林函数在第一剖分体V和第二剖分体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，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的剖分体互电容 为空间格林函数 在第一截面积a_V与第二截面积a_W上的积分，分别为第一截面积a_V与第二 截面积a_W在空间上的两个矢量位置，dv′为第一截面积a_V在空间上的积分变量、dw′为 第二截面积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截面积的自电容 第一剖分体V与第二剖分体W的互电感 和第一截面积a_V与第二截面积a_W的互电容 进行有效连接得到SPICE表征的SPICE电 路。