專利名稱：屏蔽雙絞線rlcg模型及其傳輸特性的計算方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種屏蔽雙絞線。特別是涉及一種用于1553B屏蔽雙絞線的屏蔽雙絞線RLCG模型及其傳輸特性的計算方法。
背景技術(shù)：
電信號的傳輸是主要的信號傳輸形式之一，目前航空機載高速數(shù)據(jù)信號的接入主要基于1553B總線系統(tǒng)上的數(shù)字式時分制多路數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)。這是因為早期機載電子設(shè)備的設(shè)計與安裝覆蓋范圍廣泛，綜合投資無法估量，充分利用已有的1553B總線系統(tǒng)來提供新的高速數(shù)據(jù)接入服務(wù)，不僅可以減少投資，而且便于成熟技術(shù)的延續(xù)和拓展(參見:Dennis J.Rauschmayer,楊威，ADSL/VDSL 原理，人民郵電出版社，2001.1SBN7-115-09153-6/TP.2108)。同時，早期在軍用機載設(shè)備上的成功運用，使得1553B總線在機載/彈載/艦載綜合火力控制系統(tǒng)、人造衛(wèi)星等軍事平臺上進行了廣泛的推廣，對于這些不同的運用載體，需要在設(shè)計過程中靈活、方便地對信道的傳輸特性進行準確預(yù)測，從而保證數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量(參見:尋建暉.1553B總線系統(tǒng)的建模與仿真[D].西安電子科技大學(xué)2011)。此外，新的應(yīng)用需要更高的帶寬資源，適用于長距離、大容量的光纖通信的發(fā)展，對基于屏蔽雙絞線的1553B總線系統(tǒng)提出了更高的速率要求，而為解決信道擴容過程中的所遇到的多徑、串擾等問題也需要清楚地了解信道特性?？梢姡瑢崿F(xiàn)1553B總線系統(tǒng)的靈活設(shè)計和運用、完成整個總線系統(tǒng)數(shù)據(jù)速率的提升，都迫切需要對1553B總線系統(tǒng)的信道傳輸特性進行準確地描述。屏蔽雙絞線是1553B總線系統(tǒng)的重要組成部分，其傳輸特性的分析方法有很多種，如應(yīng)用在 HSPICE 中的 W-element 模型法和 TLM法(Transmission Lines Matrix)法(參JAL:T.Starr, J.M.Cioffi and P.J.Silverman, Understanding Digital Subscriber LineTechnology [M], Pren tice Hall, Upper Saddle River, NJ, 1999)。此處介紹的 RLCG 參數(shù)法是用電阻R、電感L、電容C、電導(dǎo)G的分布參數(shù)矩陣和電報方程來描述單位長度屏蔽雙絞線的傳輸特性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種通過1553B屏蔽雙絞線已知的結(jié)構(gòu)參數(shù)和材料特性，便可以得到傳輸線的RLCG參數(shù)，并準確地獲得屏蔽雙絞線的傳輸特性，進而給出屏蔽雙絞線信道模型的屏蔽雙絞線RLCG模型及其傳輸特性的計算方法。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種屏蔽雙絞線RLCG模型，將屏蔽雙絞線的屏蔽層作為第三根導(dǎo)體，并將該第三根導(dǎo)體作為屏蔽層內(nèi)兩根銅導(dǎo)線的參考，則單位長度dx上屏蔽雙絞線RLCG模型包括:第一根銅導(dǎo)線、第二根銅導(dǎo)線和屏蔽層，所述的第一根銅導(dǎo)線上依次串接有電阻R1Clx和電感Lndx，所述的第二根銅導(dǎo)線上依次串接有電阻R2dX和電感L22dx，所述的屏蔽層上有電阻RtlCk,在第一根銅導(dǎo)線和第二根銅導(dǎo)線之間連接有電感L12dx，第一根銅導(dǎo)線與第二根銅導(dǎo)線之間分別連接有電容C12dX和電導(dǎo)G12dx，第一根銅導(dǎo)線與屏蔽層之間分別連接有電容Cndx和電導(dǎo)Gndx，第二根銅導(dǎo)線與屏蔽層之間分別連接有電容C22dx和電導(dǎo)G22dx,其中,所述的第一根銅導(dǎo)線的輸入電流為I1(X),輸入電壓為V1(X),輸出電流為I1 (x+dx)，輸出電壓為V1 (x+dx);所述的第二根銅導(dǎo)線的輸入電流為I2(x)，輸入電壓為V2(x)，輸出電流為I2 (x+dx)，輸出電壓為V2 (x+dx);所述的屏蔽層(2)的輸入電流為
權(quán)利要求
1.一種屏蔽雙絞線RLCG模型，其特征在于，將屏蔽雙絞線的屏蔽層(2)作為第三根導(dǎo)體，并將該第三根導(dǎo)體作為屏蔽層內(nèi)兩根銅導(dǎo)線的參考，則單位長度dx上屏蔽雙絞線RLCG模型包括:第一根銅導(dǎo)線(41)、第二根銅導(dǎo)線(42)和屏蔽層(2)，所述的第一根銅導(dǎo)線(41)上依次串接有電阻R1Clx和電感Lndx，所述的第二根銅導(dǎo)線(42)上依次串接有電阻R2dX和電感L22dx，所述的屏蔽層(2)上有電阻RtlCk,在第一根銅導(dǎo)線(41)和第二根銅導(dǎo)線(42)之間連接有電感L12dx，第一根銅導(dǎo)線(41)與第二根銅導(dǎo)線(42)之間分別連接有電容C12dX和電導(dǎo)G12dx，第一根銅導(dǎo)線(41)與屏蔽層(2)之間分別連接有電容Cndx和電導(dǎo)Gndx，第二根銅導(dǎo)線(42)與屏蔽層(2)之間分別連接有電容C22dX和電導(dǎo)G22dx，其中，所述的第一根銅導(dǎo)線(41)的輸入電流為I1 (X)，輸入電壓為V1 (X)，輸出電流為I1 (x+dx),輸出電壓為V^x+dx);所述的第二根銅導(dǎo)線(42)的輸入電流為I2(x)，輸入電壓為V2(x)，輸出電流為I2 (x+dx)，輸出電壓為V2 (x+dx);所述的屏蔽層(2)的輸入電流為
2.一種基于權(quán)利要求1所述的屏蔽雙絞線RLCG模型的屏蔽雙絞線傳輸特性的計算方法，其特征在于，包括如下步驟: 1)根據(jù)屏蔽雙絞線RLCG模型設(shè)定RLCG參數(shù)矩陣的形式:
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于屏蔽雙絞線RLCG模型的屏蔽雙絞線傳輸特性的計算方法，其特征在于，步驟2)所述的計算RLCG參數(shù)矩陣中的電阻R矩陣中的各元素參數(shù)值是: (O計算出銅導(dǎo)體的趨膚深度δ，單位為米:
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于屏蔽雙絞線RLCG模型的屏蔽雙絞線傳輸特性的計算方法，其特征在于，步驟2)所述的計算RLCG參數(shù)矩陣中電感L矩陣各元素的參數(shù)值是:對銅導(dǎo)線逐個進行鏡像分析，得出電感矩陣L中位于u行V列處元素的值Lu，v，單位為亨利/米: 'f P Λ (r2-d2\—In ^~當 w = vJ_L f ^ \Jdv pX)]+,/-2桃2C。叫當“#\2π) ^ {dudv)2 + <4 -2 cosΘ J 式中，rs為屏蔽層的半徑，du為標號是u的第u根銅導(dǎo)線與屏蔽層中心點之間的距離，^是銅導(dǎo)線的半徑，Θ為第U根銅導(dǎo)線與第V根銅導(dǎo)線之間的夾角，μ是金屬銅的介電常數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于屏蔽雙絞線RLCG模型的屏蔽雙絞線傳輸特性的計算方法，其特征在于，步驟2)所述的計算RLCG參數(shù)矩陣中電容C矩陣是:C=U ξ L-1 式中，μ是金屬銅的介電常數(shù)；I為金屬銅的磁導(dǎo)率，單位為亨利/米；L為電感矩陣，可以得到電容矩陣C，矩陣中各元素的單位為法拉/米。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于屏蔽雙絞線RLCG模型的屏蔽雙絞線傳輸特性的計算方法，其特征在于，步驟2)所述的計算RLCG參數(shù)矩陣中電導(dǎo)G矩陣是:
全文摘要
一種屏蔽雙絞線RLCG模型及其傳輸特性的計算方法，將屏蔽雙絞線的屏蔽層視為第三根導(dǎo)體,并將其作為屏蔽層內(nèi)兩根導(dǎo)線的參考。則整個屏蔽雙絞線有三根導(dǎo)體，由屏蔽雙絞線上一小段長度dz的RLCG參數(shù)分布的等效RLCG參數(shù)模型，根據(jù)屏蔽雙絞線RLCG模型設(shè)定RLCG參數(shù)矩陣的形式；分別計算電阻R矩陣、電感L矩陣、電容C矩陣和電導(dǎo)G矩陣；根據(jù)各矩陣計算屏蔽雙絞線的傳輸常數(shù)矩陣和屏蔽雙絞線的特性阻抗矩陣；從而得到屏蔽雙絞線上任意位置處與源位置處的電壓/電流關(guān)系，也即屏蔽雙絞線的傳輸特性矩陣。本發(fā)明，數(shù)據(jù)源是屏蔽雙絞線固有的材料參數(shù)，避免了煩瑣的測量以及由此引入的測量誤差。
文檔編號G01R27/02GK103226166SQ20131009320
公開日2013年7月31日 申請日期2013年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月21日
發(fā)明者汪清, 張傲, 陳立剛, 侯永宏, 雷建軍 申請人:天津大學(xué)