[发明专利]容性分抗元仿真模型

说明书

本发明公开一种容性分抗元仿真模型，包括引脚a、引脚b、电流控制电压源I_U和电压分数阶积分器A，电流控制电压源I_U包括电流控制端i和电压源输出端u_i，电流控制电压源I_U内电压源输出端的电压值u_i受电流控制端的电流值i控制，电压分数阶积分器A包括电压输入端u_i和电压输出端u_c，引脚a、电流控制电压源I_U内电流控制端、电压分数阶积分器A的电压输出端u_c以及引脚b为串联关系，电流控制电压源I_U的电压源输出端与电压分数阶积分器的电压输入端u_i相连。容性分抗元仿真模型a和b引脚的运算特性等效了容性分抗元的端口特性，不需要使用大量的电阻和电容。

技术领域

本发明专利涉及新型电路元件仿真模型设计领域，具体涉及容性分抗元的仿真模型。

背景技术

分抗(fractance)，是分数阶阻抗(fractional-order impedance)的简称，是具有分数阶微积分(fractional-order calculus)运算功能的电子元器件或系统。电路实现分数阶微积分运算所需要使用的基本元件被称为分抗元(fractor)。理想的分抗元是不存在的，相应的近似实现电路称为分抗逼近电路。分抗、分抗元、分抗逼近电路是分数阶电路与系统的关键组成部分，分数阶电路与系统是一个新兴的跨学科研究领域。

目前购买不到商用的容性分抗元，且Multisim等电路仿真软件内部也没有直接可以使用的容性分抗元模型。通常，通过单端口电路(即分抗逼近电路)实现实系数有理函数的运算功能，用于在一定频率、一定精度下逼近无理的容性分抗元阻抗函数。

分抗逼近电路的单端口电气特性可等效分抗元二引脚之间的电气特性。实现分抗逼近电路的主要方法有Oldham分形分抗、Haba分形分抗、Carlson格形分抗、Liu-Kaplan分形分抗和Roy分形分抗、Oustaloup分抗、Charef分抗、Matsuda分抗等，最终都是以单端口二引脚的电路方式呈现，需要大量使用电阻和电容，随着逼近频率范围的增大、精度的提高，所需要的元件数一般也会更多。

还有学者通过分数阶算子有理逼近的实现方式构造分数阶传输函数模块，但是分数阶传输函数模块有输入和输出二个端口，每端口是二个引脚，不能直接当做二引脚的容性分抗元的仿真模型。本发明使用具有分数阶传输函数运算功能的电压分数阶积分器和电流控制电压源构造容性分抗元的二引脚仿真模型。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种容性分抗元仿真模型，解决现有容性分抗元仿真模型需要使用(大量)电阻和电容的问题。