[发明专利]一种对传输线瞬态响应的分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及电子领域，具体涉及一种对传输线瞬态响应的分析方法。

背景技术

在对飞机、舰船等复杂系统的线缆网进行电磁兼容分析时，往往会遇到线缆布局随载体 外形变化的情况，部分电缆的电气参数会随空间坐标而改变；由于这种电缆的分布非均匀特 征，使得频域的BLT方程不再适用，因而大多采用时域分析研究；目前存在几种分析方法： (1)基于线路参数随空间位置呈指数变换的假设，提出了非均匀传输线中电磁暂态过程的时 域计算模型，并获得了解析解；(2)基于分离网络技术，将非均匀多导体线缆离散成多个网 络，通过求解每个网格点的传输矩阵进而获得整个线缆时域特征性；(3)通过对非均匀线离 散，将每个离散线段当成均匀线缆在频域中求得电压、电流的频域响应，再采用逆拉普拉斯 变换到时域得到时域解，这种方法引入了庞大的矩阵卷积运算增大了求解问题的复杂性。

目前应用最为广泛的是采用时域有限差分算法，通过对电报方程进行时-空离散，实现求 解非均匀线瞬态响应；但是当线缆数量庞大时，FDTD的计算时间及内存占用比也将迅猛增加， 使得系统无法高速运转；有数据表明，一架“台风”战斗机的电缆总长为30km，而一架波音 747大型客机的电缆总长达到274km，若以脉冲式电压源激励，则空间离散单元将达到10⁸量 级，因此难以快速求解。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种对传输线瞬态响应的分析方法，以克服现有技术存在的缺 陷。

本发明所采用的技术解决方案是：一种对传输线瞬态响应的分析方法：具体包括以下几个 步骤：

步骤一：结合BLT方程的一般形式和电磁拓扑理论，定义多导体传输线网络节点的BLT方 程以及定义方程中的各个参量的物理意义和计算方法；

步骤二：BLT-FDTD的混合计算；首先利用FDTD方法计算非均匀线段的S参数；然后将整 个非均匀段当成节点，参与到整个线缆网络的计算中；

步骤三：求解非均匀线段的瞬态响应以及实现BLT-FDTD的时频结合。

上述的一种对传输线瞬态响应的分析方法，所述定义多导体传输线网络节点的BLT方程是 指：根据电磁的拓扑理论，将多导体传输线网络表示为节点与管道的组合，其中节点表示负 载，而管道表示传输线；对于管道i上的节点j，出射波向量和入射波向量的关系可由散射参 数表示，进而再表示出有物理节点的阻抗，无物理节点的阻抗；

上述的一种对传输线瞬态响应的分析方法，所述BLT与FDTD结合计算，具体包括：a: 非均匀线段离散；将一段长为L的非均匀传输线从传输网络中独立出来，形成一个二端口网 络；采用时域有限差分方法，将非均匀传输线离散成M段，每段长度为△x，计算出第m段 的特性组坑Z_cm；

在两端口外接阻抗Z_l1、Z_l2，并有如式(1)所示：

Z_l1＝Z_c1,Z_l2＝Z_cM(1)

式中，Z_c1为与端口1相连接离散段的特性阻抗：Z_cM为与端口2相连接离散段的特性阻 抗；

b:求解非均匀线段S参数：在端口1引入理想电压源，采用FDTD方法求解两个端口负载 的电压响应v_l1,v_l2和电流响应i_l1,i_l2：

通过FFT变换将v_l1,v_l2和i_l1,i_l2变换到频域，得到其频域形式和将入射波和反射波分离，令端口1的归一化入射波和归一化出射波分别为a₁,b₁，端口2的归一化入射波和归一化出射波分别为a₂,b₂，根据S参数的定义有如式(2)所示：