[发明专利]一种快速预测车用线束串扰频域动态特性的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种快速预测车用线束串扰动态特性的方法，特别涉及一种快速预测车用线束串扰频域动态特性的方法。

背景技术

近年来，越来越多的电气电子设备被应用到汽车及轨道客车上，用来改善车辆的安全和乘驾等方面的性能。但与此同时，这也在车辆内部形成了更为复杂的电路网络和电磁环境，其中线束是车辆电路的网络主体，连接着车辆内部的电气电子部件,并使之发挥功能，但四通八达的线束也在车辆内部的电磁干扰中起着重要作用，它为干扰信号的传播提供载体，干扰信号通过各种耦合途径沿导线传播,使整车的电磁兼容性能剧烈下降，因此在车辆电磁兼容性能设计初期，串扰是首要的预测目标。串扰对于线束内导线随机位置极为敏感。由于线束导线间相互位置的变化，导致串扰的变化最高达可到20dB。车用线束的捆扎和安装，以及车辆在运动过程中由于加减速、转向及振动等状态都可能导致线束内导线的对地高度和相互间距离发生变化，从而使线束导线间的串扰因几何位置的不确定性而具有不确定性。由于传统的导线串扰计算方法(如矩量法(MOM)、多导体传输线法(MTL)、时域有限差分法(FDTD)等)只是针对几何位置固定的导线进行计算，因此所得结果并不能完全表现出车用线束在不同的捆扎和安装方式下，以及在车辆运动过程中的各种行驶状态下，线束导线串扰值所具有的特征。国内对于车用线束串扰频域动态特性的研究刚刚起步，而国外学者针对车用线束串扰动态特性问题的研究已经取得了一定成果。目前，针对车用线束串扰频域动态特性预测的主要方法有以下几种。

1.蒙特卡罗法：该方法首先在以线束中心为圆心，以R-r为半径的圆内生成两点，其中R为线束半径，r为导线半径，且该两点间距离必须满足不大于线束与导线直径之差，不小于导线直径。生成若干对符合上述要求的点，依次通过频域串扰计算公式进行计算，可获得汽车线束串扰频域动态特性的预测结果。但蒙特卡罗法处理低维度变量时需要大量的样本，具有对计算机内存占用率高，计算时间长的问题，同时该方法并未考虑由于车辆在运动过程中由于加减速、转向及振动等原因导致的线束整体对地高度发生变化对串扰动态特性的影响。

2.分形理论法：S.salio和F.Canavero等人根据分形理论提出了随机中点位移法对线束串扰频域动态特性进行预测，该方法利用分形曲线来描述导线沿线束的随机位置，线束内导线的连续性由分形维数和线束所分段数来描述，但该方法所生成的线束中导线位置与实际线束相比其连续性并不好，所以Shishuang Sun等人对该方法进行了改进，在线束所分的各段之间进行高斯插值，更好的保证了线束的连续性，与实际线束中导线的分布形式更为接近。将通过上述方式获得的线束各段横截面导线的位置信息代入串扰公式中进行计算后相加，获得一次依据分形理论计算的导线串扰值，进行若干次仿真获得车用线束串扰频域动态特性的预测结果。同样，该方法所需仿真次数较多，消耗大量的计算机资源与计算时间，并且为考虑线束整体对地高度发生变化对串扰动态特性的影响。

3.最好-最坏串扰预测方法：该方法通过寻找满足线束横截面中产生导线串扰最大值和最小值所对应的极限位置来确定车用线束频域串扰的动态特性。当导线对地高度最大，相互间距离最小时，导线的串扰值最大；当导线对地高度最小，相互间距离最大时，导线的串扰值最小。因此通过上述方法可以获得车用线束串扰动态特性的预测结果，但实际情况中，该方法存在对车用线束频域串扰的动态特性高估或低估的问题，使预测区间过大，不利于为车辆电磁兼容性的前期设计提供依据。

上述方法中，都是针对线束内导线相对位置发生变化的情况对车用线束串扰频域动态特性进行预测，并未考虑由于车用线束在不同的捆扎和安装方式下，以及在车辆运动过程中的各种行驶状态下导致的线束整体对地高度发生变化对串扰动态特性的影响。同时也存在车用线束串扰频域预测区间过大、对计算机内存占用率高、计算时间长等问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的车用线束串扰频域动态特性预测方法中存在的诸多问题而提供的一种快速预测车用线束串扰频域动态特性的方法。

本发明所述的快速预测车用线束串扰频域动态特性的方法，其具体方法如下所述：

第一步：把车用线束内的导线视为无耗弱耦合的，导线间的单位分布参数主要为单位互电感L_m和单位互电容C_m，由于线束中导线具有绝缘层，因此根据镜像法可知带有绝缘层导线的单位互电感L_m和单位互电容C_m的计算式如下(1)、(2)所示：