[发明专利]基于部分元等效电路理论的计算线缆间串扰强度的系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种计算多条线缆间的串扰，更特别地说，是指一种基于部分元等效 电路理论对安装在金属板上方的线缆间的串扰进行计算，该计算获得的干扰强度能够 为产品使用中的线缆布局和电磁防护提供依据。

背景技术

线缆在设备间短距离通信中有很广泛的应用，如图1所示，在一金属板1上安 装有多个设备，这多个设备之间采用线缆实现通信。即A设备21与B设备22之间 采用A线缆11实现通信；C设备23与D设备24之间采用B线缆12实现通信； E设备25与F设备26之间采用C线缆13实现通信；但是由于线缆间互感和互容 的存在使得串扰现象不可避免。且随着技术的发展，线缆的密度越来越大使串扰现象 更显著，成为电磁传导干扰的主要因素。

串扰是电子系统中最难解决的问题之一。在电子设计工程中几乎无一例外的都会 遇到无意干扰信号的有害影响。为了能够降低串扰的影响，首先需要有效而准确地对 线缆间的耦合电感和耦合电容进行建模分析计算，而这并非易事。

发明内容

为了计算安装在金属板上方的线缆间的串扰干扰，本发明提出一种基于部分元等 效电路理论的计算线缆间串扰强度的系统。该系统根据部分元等效电路理论在PC机 中应用VC++6.0编写了参数录入与构形单元、SPICE电路建模单元和干扰强度分析 单元。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。

本发明是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，以及存储在计算机中的平行线缆间串扰模块的计算机程序；

所述的平行线缆间串扰模块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。

所述的基于部分元等效电路理论的计算线缆间串扰强度的系统中，应用部分元等 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；