[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

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用于电磁干扰和防护技术领域中的线缆信号防护方法，更特别 地说，是指一种基于部分元等效电路理论的线缆与金属板平面间谐振阻抗的计算和优 化系统。

背景技术

信号线缆一般位于其金属板平面回路的正上方，而且为了避免接受空间的电磁辐 射，信号线缆通常与其金属板平面回路距离很近。由于线缆与金属板平面间存在互感 和互容，使得线缆与金属板平面间在特定的频率点处发生谐振。当线缆中的信号频谱 包含上述谐振频率点时，就会影响到线缆上有用信号的传输。

要获得线缆与其金属板平面间的谐振阻抗频率，需要准确计算线缆与金属板平面 间的互感和互容。但是由于金属板平面形状和线缆与金属板平面位置关系的任意性， 使得准确求解互感和互容有一定困难。在获得了谐振阻抗频率点之后，通过添加退耦 电容的方法改变谐振阻抗频率点的位置，使正常线缆信号不受影响。但是退耦电容的 添加位置以及退耦电容容值大小的计算也有一定的困难。

发明内容

为了解决线缆与其金属板平面间的谐振阻抗频率对线缆中有用信号的干扰，本发 明提出一种基于部分元等效电路理论的，对信号线缆与其金属板平面回路间的谐振阻 抗频率点进行计算，并通过在线缆与金属板平面间添加退耦电容，来优化谐振阻抗频 率点的方法。该方法基于部分元等效电路理论，并在计算机机中应用VC++6.0编写 了参数录入与构形单元、SPICE电路建模单元、谐振频率分析单元和谐振频率优化 单元形成的谐振阻抗优化模块。

本发明的一种线缆与金属板平面间谐振阻抗的计算和优化系统，该系统包括有计 算机，以及存储在计算机中的谐振阻抗优化模块，该谐振阻抗优化模块由参数录入与 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)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；

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电路上，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出阻抗值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)输出的端口阻抗值R_A进行比对，当R_A≥(1+T)×R_in时， 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。

所述的线缆与金属板平面间谐振阻抗的计算和优化系统中，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；