线缆串扰耦合模型方法研究

摘要

随着电子信息技术的迅速发展，系统之间和设备之间的互连空间越来越小、互连结构越来越复杂、互连线缆越来越多，大量线缆的相互串扰使得有限空间中的电磁环境变得异常复杂。为了保证电子电气系统和设备的正常运行，研究线缆的耦合特性已经成为工程电磁兼容问题中一个重要方向。对线缆耦合的计算和仿真也是电磁兼容预测技术中的一个重要方面，具有实际应用价值。
　　本文主要研究线缆串扰的频域耦合模型方法，对耦合模型的求解有以下几个过程:提取模型的分布参数、建立模型的方程、求解方程、模型的扩展、复杂模型的简化。本文分别从传输线理论、BLT方程以及线束等效简化方法三个方面研究了无耗多导体传输线、屏蔽线以及多导体传输线网络频域上的串扰耦合问题。
　　多导体传输线的分布参数的计算是建立串扰耦合模型的基础，本文在数值方法即矩量法的基础上分别进一步研究三种典型线缆结构的分布电容矩阵的收敛性及对称性问题，分析匹配点的选取原则，给出匹配点的最佳分配方案。
　　基于分布参数以及多导体传输线方程，通过模量解耦和链参数方法给出针对不同终端条件下的方程的解。推导单线与屏蔽线耦合公式并建立耦合模型。运用传输线理论，在管道和节点概念的基础上，引入了多导体传输线网络的导纳方程。分别使用仿真和并搭建实验平台验证上述模型方法的正确性。
　　推导频域多导体传输线的BLT方程、频域屏蔽线BLT方程，进一步研究了线缆网络的BLT超矩阵方程并给出改进的散射超矩阵的构造方法，将超矩阵方程其应用于典型线缆网络包括树形网络、星形网络和环形网络。
　　最后在裸线线束简化基础上，调整等效步骤建立带绝缘介质的线束的等效简化串扰模型。进一步研究并建立了线束网络的等效简化模型，给出了等效简化步骤，并用传输线理论和BLT方程验证了上述模型方法的正确性，得出简化方法在满足一定精度情况下可大大降低计算时间和计算内存。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．3 论文研究内容及意义

1．4 论文组织结构

第二章 多导体传输线分布参数的计算

2．1 多导体传输线的分布电感矩阵和电容矩阵

2．2 多导体传输线的分布电感矩阵

2．2．1 以地平面为参考导体的多导体传输线分布电感矩阵

2．2．2 以一根传输线为参考导体的多导体传输线分布电感矩阵

2．2．3 以屏蔽层为参考导体的多导体屏蔽线分布电感矩阵

2．3 多导体传输线的分布电容矩阵

2．3．1 矩量法求解多导体分布电容矩阵的原理

2．3．2 以地平面为参考导体的多导体传输线分布电容矩阵的收敛性与对称性

2．3．3 以一根传输线为参考导体的多导体传输线分布电容矩阵的收敛性与对称性

2．3．4 以屏蔽层为参考导体的多导体传输线分布电容矩阵的对称性与收敛性

2．4 本章小结

第三章 频域多导体传输线方程

3．1 频域多导体传输线方程

3．2 频域多导体传输线方程的解

3．2．1 模量解耦的方法

3．2．2 链参数矩阵的方法

3．2．3 地平面上平行多导体传输线串扰举例

3．3 屏蔽线缆的频域多导体传输线方程应用

3．3．1 屏蔽线缆耦合模型

3．3．2 单线与同轴线串扰举例

3．3．3 单线与屏蔽双芯线串扰举例

3．4 传输线网络的频域多导体传输线方程的应用

3．4．1 线缆网络的导纳方程

3．4．2 传输线网络串扰举例

3．5 各耦合模型方法的试验验证

3．5．1 多线间串扰耦合试验

3．5．2 单线与同轴线串扰耦合试验

3．5．3 传输线网络串扰耦合试验

3．6 本章小结

第四章 频域多导体传输线BLT方程

4．1 频域多导体传输线BLT方程

4．1．1 频域多导体传输线BLT方程的推导

4．1．2 地平面上平行多导体传输线串扰举例

4．2 屏蔽线的频域多导体传输线BLT方程

4．2．1 屏蔽线串扰耦合模型及求解步骤

4．2．2 单线与同轴线串扰举例

4．3 传输线网络的BLT超矩阵方程

4．3．1 传输线网络的BLT超矩阵方程

4．3．2 BLT超矩阵方程的散射超矩阵的构造

4．4 传输线网络BLT超矩阵方程的应用

4．4．1 树形网络

4．4．2 星形网络

4．4．3 环形网络

4．5 本章小结

第五章 线束等效简化理论

5．1 线束的等效简化原理

5．1．1 等效特性阻抗及导线分组

5．1．2 线束等效结构参数的确定

5．1．3 负载和激励源的等效处理

5．2 线束等效简化串扰模型原理

5．2．1 线束模型等效简化步骤调整及串扰模型建立

5．2．2 线束等效简化理论应用于地平面上多导体串扰举例

5．3 线束网络的等效简化串扰模型

5．3．1 线束网络模型等效简化步骤及串扰模型建立

5．3．2 等效简化方法应用于线束网络串扰举例

5．4 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 本文总结

6．2 本文展望

致谢

作者简介

参考文献