專(zhuān)利名稱(chēng)：：一種預(yù)測(cè)場(chǎng)線(xiàn)耦合系統(tǒng)響應(yīng)的場(chǎng)-路協(xié)同模型建立方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種場(chǎng)-路協(xié)同模型建立方法，更特別的說(shuō)，是指一種干擾設(shè)備輻射的電磁波激勵(lì)傳輸線(xiàn)纜終端設(shè)備產(chǎn)生的耦合響應(yīng)的場(chǎng)路協(xié)同模型建立方法，屬于電磁兼容技術(shù)干擾耦合預(yù)測(cè)和設(shè)計(jì)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
：在電氣或電子設(shè)備中，線(xiàn)纜(電纜或?qū)Ь€(xiàn))是用于實(shí)現(xiàn)設(shè)備與設(shè)備、設(shè)備與器件之間連接的方式。在多個(gè)設(shè)備共同協(xié)同工作時(shí)，有的設(shè)備會(huì)產(chǎn)生電磁干擾，該電磁干擾會(huì)通過(guò)線(xiàn)纜耦合至另一設(shè)備上，造成另一設(shè)備的性能下降，甚至無(wú)法正常工作。隨著數(shù)字設(shè)備和集成電路的廣泛應(yīng)用，電子設(shè)備對(duì)空間電磁場(chǎng)特別敏感，空間電磁場(chǎng)通過(guò)線(xiàn)纜的電磁耦合作用產(chǎn)生的電磁干擾一直受到人們的廣泛關(guān)注。目前對(duì)于場(chǎng)-線(xiàn)耦合系統(tǒng)的分析，采用的方法主要有直接基于Maxwell方程的時(shí)域有限差分和基于傳輸線(xiàn)模型兩類(lèi)。前者是從Maxwell方程出發(fā)直接求解線(xiàn)纜邊值問(wèn)題。這類(lèi)方法在理論上是嚴(yán)格的，但是其在實(shí)際應(yīng)用中對(duì)計(jì)算時(shí)間和內(nèi)存要求嚴(yán)格。后者是基于Maxwell方程分析線(xiàn)纜建立起一組等效的傳輸線(xiàn)方程，有模型簡(jiǎn)單，計(jì)算量小的優(yōu)點(diǎn)，在場(chǎng)線(xiàn)耦合系統(tǒng)的分析中有廣泛應(yīng)用。比較成熟傳輸線(xiàn)模型有三種Taylor模型，Agrawal模型和Rachidi模型。這三種模型的共同缺陷是由于模型是由入射波分量來(lái)描述的，需要對(duì)入射波信息有先驗(yàn)了解，所以現(xiàn)有的研究大都是對(duì)超寬帶電磁脈沖、快前沿電磁脈沖或者核電磁脈沖等電磁波形式已知的定性分析，不能建立起從干擾源到受擾設(shè)備的完整模型。Taylor模型公開(kāi)于1965年8月26日的IEEETRANSACTIONSONANTENNASANDPROPAGATION,文章名禾爾為《TheResponseofaTerminatedTwo_WireTransmissionLineExcitedbyaNonuniformElectromagneticField》。ADS(AndvancedDesignSystem)是美國(guó)安捷倫(Agilent)公司的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化軟件。該軟件功能十分強(qiáng)大，包含時(shí)域電路仿真、頻域電路仿真、三維電磁仿真、通信系統(tǒng)仿真和數(shù)字信號(hào)處理仿真設(shè)計(jì)，支持射頻和系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程師開(kāi)發(fā)所有類(lèi)型的RF設(shè)計(jì)，從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，從離散的射頻/微波模塊到用于通信和航天/國(guó)防的集成匪IC，是當(dāng)今國(guó)內(nèi)各大學(xué)和研究所使用最多的微波/射頻電路和通信系統(tǒng)仿真軟件。ADS中的射頻系統(tǒng)分析方法提供使用者模擬評(píng)估系統(tǒng)特性，其中系統(tǒng)的電路模型除可以使用行為級(jí)模型外，也可以使用元件電路模型進(jìn)行響應(yīng)驗(yàn)證。射頻系統(tǒng)仿真分析包含了上述的線(xiàn)性分析、諧波平衡分析和電路包絡(luò)分析，分別用來(lái)驗(yàn)證射頻系統(tǒng)的無(wú)源元件與線(xiàn)性化系統(tǒng)模型特性、非線(xiàn)性系統(tǒng)模型特性，具有數(shù)字調(diào)頻信號(hào)的系統(tǒng)特性。HFSS(HighFrequencyStructureSimulator)是基于電磁場(chǎng)有限元方法的分析微波工程問(wèn)題的三維電磁仿真軟件。該軟件能夠?qū)崿F(xiàn)天線(xiàn)、陣列天線(xiàn)和饋源設(shè)計(jì)、射頻和微波器件設(shè)計(jì)、高頻IC設(shè)計(jì)、高速PCB板和RFPCB板設(shè)計(jì)等。微波設(shè)計(jì)者可以借助HFSS來(lái)正確識(shí)別、處理電磁效應(yīng)，這也是為什么HFSS成為微波/RF器件設(shè)計(jì)的黃金標(biāo)準(zhǔn)的原因。對(duì)于任意三維高頻微波器件，如波導(dǎo)、濾波器、耦合器、連接器、鐵氧體器件和諧振腔等，HFSS4都能提供工具實(shí)現(xiàn)S參數(shù)提取、產(chǎn)品調(diào)試及優(yōu)化，最終達(dá)到制造要求。微波天線(xiàn)設(shè)計(jì)者可以應(yīng)用HFSS來(lái)設(shè)計(jì)、優(yōu)化和預(yù)測(cè)天線(xiàn)性能。從簡(jiǎn)單的單極子天線(xiàn)到復(fù)雜雷達(dá)屏蔽系統(tǒng)及任意饋電網(wǎng)絡(luò)，HFSS都能精確地預(yù)測(cè)其電磁性能，包括輻射向圖、波瓣寬度、內(nèi)部電磁場(chǎng)分布等等。
發(fā)明內(nèi)容為了有效預(yù)測(cè)干擾設(shè)備經(jīng)由電磁波對(duì)線(xiàn)纜終端設(shè)備的性能影響，本發(fā)明提出一種預(yù)測(cè)場(chǎng)線(xiàn)耦合響應(yīng)的場(chǎng)路協(xié)同模型建立方法。該場(chǎng)路協(xié)同模型建立方法是利用ADS平臺(tái)、HFSS平臺(tái)與單一干擾源輻射下的修正Taylor模型j+Z'/(:)=—她f(x,#=-1*￡2(:，的結(jié)合，建立起從干擾設(shè)備輻射的電磁波經(jīng)由線(xiàn)纜耦合到受擾設(shè)備的完整模型，從而獲得在該干擾設(shè)備對(duì)線(xiàn)纜連接的兩個(gè)終端受擾設(shè)備的響應(yīng)。在明確了等效輻射源的狀態(tài)下，本發(fā)明公開(kāi)的場(chǎng)路協(xié)同模型建立方法可以用于預(yù)測(cè)任意干擾設(shè)備產(chǎn)生的電磁波激勵(lì)下的線(xiàn)纜上的耦合響應(yīng)情況，從而為設(shè)備級(jí)和系統(tǒng)級(jí)電磁兼容設(shè)計(jì)提供信息參考。本發(fā)明的一種預(yù)測(cè)場(chǎng)線(xiàn)耦合系統(tǒng)響應(yīng)的場(chǎng)-路協(xié)同模型建立方法，是基于數(shù)值仿真平臺(tái)的場(chǎng)-路協(xié)同模型建立方法。為了量化在干擾設(shè)備輻射的電磁場(chǎng)激勵(lì)下的線(xiàn)纜連接的終端兩個(gè)受擾設(shè)備受到電磁波影響的程度，包括有下列步驟第一步獲取干擾設(shè)備系統(tǒng)級(jí)模型&(1&，T》干擾設(shè)備行為級(jí)模型&(Irii，T》，包含有干擾設(shè)備的個(gè)數(shù)i，輸入信號(hào)la，傳遞函數(shù)Ti。第二步獲取干擾設(shè)備等效輻射源SjGi,L》干擾設(shè)備等效輻射源包括有等效輻射源的個(gè)數(shù)i、等效輻射源的激勵(lì)Gi(gi，小i)和等效輻射源的尺寸Li，則任意一個(gè)等效輻射源表達(dá)形式為SjGi,L》；所述等效輻射源的激勵(lì)&(&，小》是第一步干擾設(shè)備系統(tǒng)級(jí)模型Ci(Ini，T》的輸出信號(hào)，且Gi(gi，小》=IriiXTi;所述的輻射源的尺寸b包括有輻射源的長(zhǎng)lA、寬！A、高IA或者半徑LRi，若輻射源為圓柱形狀時(shí)，則等效輻射源的尺寸b選取長(zhǎng)IA和半徑LRi;若輻射源為矩形形狀時(shí)，則輻射源的尺寸b選取長(zhǎng)1A、寬1A、高LCi;第三步獲取干擾設(shè)備等效輻射源輻射總場(chǎng)信息Ei(ei，e》將等效輻射源Si(Gi，Li)、等效輻射源的激勵(lì)Gi(gi，和線(xiàn)纜邊界KL(l，a，D，o，e，iO引入電磁場(chǎng)數(shù)值分析平臺(tái)內(nèi)，解析獲得當(dāng)前的電磁波總場(chǎng)信息Ei(ei，e》；在給定&(&，小i)下，干擾設(shè)備等效輻射源為圓柱形單極子天線(xiàn)的場(chǎng)分布為在近場(chǎng)區(qū)(r《A/2)時(shí)，等效輻射源的場(chǎng)分布乂/;r=------2露r30x/x/"《x^，且a—■>L4畫(huà)、,5!n(-_^~》在遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)(r>A/2)時(shí)，等效輻射源的場(chǎng)分布i￡，=且》in(H，將線(xiàn)纜邊界KL(l，a，D，o，e，ii)作為Maxwell方程件，求解得到電磁波總場(chǎng)信息Ei(ei，e》；第四步獲取線(xiàn)纜終端電壓、(1)V'x/;,—，-d....的邊界條依據(jù)修正Taylor模型、^i+Z'腦=-/，0Ir(U)&對(duì)電磁波總場(chǎng)信息Ei(ei，e》進(jìn)行積分運(yùn)算，從而得到線(xiàn)纜終端電壓^(/)^-15本發(fā)明的一種預(yù)測(cè)場(chǎng)線(xiàn)耦合系統(tǒng)響應(yīng)的場(chǎng)-路協(xié)同模型建立方法，對(duì)于復(fù)雜電磁環(huán)境中，會(huì)有多個(gè)干擾設(shè)備，這就需要對(duì)不同的輻射源進(jìn)行建模；在對(duì)多個(gè)干擾設(shè)備進(jìn)行線(xiàn)纜耦合響應(yīng)時(shí)，重復(fù)執(zhí)行第一步至第四步的過(guò)程，并記錄下每一個(gè)干擾設(shè)備的等效輻射源模型、干擾設(shè)備激勵(lì)和線(xiàn)纜邊界下的線(xiàn)纜終端電壓，然后利用疊加原理得到多個(gè)設(shè)備共同干擾下的線(xiàn)纜終端電壓。本發(fā)明的預(yù)測(cè)場(chǎng)線(xiàn)耦合系統(tǒng)響應(yīng)的場(chǎng)_路協(xié)同模型建立方法優(yōu)點(diǎn)在于①?gòu)母蓴_設(shè)備的行為級(jí)"路"模型等效輻射源的"場(chǎng)"模型，建立起了場(chǎng)線(xiàn)耦合系統(tǒng)完整的模型，找到了一種場(chǎng)線(xiàn)耦合分析從定性到定量的途徑。②場(chǎng)線(xiàn)耦合分析基于"路"和傳輸線(xiàn)理論，不需要考慮復(fù)雜的邊界條件，把周?chē)h(huán)境信息考慮到總場(chǎng)信息中，簡(jiǎn)化了場(chǎng)_線(xiàn)耦合系統(tǒng)的分析，適用于大系統(tǒng)復(fù)雜電磁環(huán)境。③由于修正Taylor模型是基于總場(chǎng)分量的，無(wú)需量化各單獨(dú)入射電磁波耦合到線(xiàn)纜的響應(yīng)，簡(jiǎn)化了耦合響應(yīng)檢測(cè)的難度。在修正Taylor模型中，總場(chǎng)分量可以通過(guò)數(shù)值仿真平臺(tái)(HFSS)得到，結(jié)合不同的后處理平臺(tái)，可以得到不同形式總場(chǎng)分量信息，靈活得到相應(yīng)線(xiàn)纜上耦合響應(yīng)，例如得到所需總場(chǎng)分量幅度最大值，可以分析預(yù)測(cè)"最壞情況"下場(chǎng)_線(xiàn)耦合響應(yīng)。⑤本發(fā)明中的修正Taylor模型基于總場(chǎng)信息，該模型充分考慮到線(xiàn)纜周?chē)h(huán)境對(duì)耦合響應(yīng)的影響，適合電磁場(chǎng)通過(guò)孔縫耦合等復(fù)雜結(jié)構(gòu)耦合到線(xiàn)纜上的情況。⑥實(shí)際測(cè)試得到的場(chǎng)信息也是總場(chǎng)分量信息，與本修正Taylor模型結(jié)合可以實(shí)現(xiàn)場(chǎng)_線(xiàn)耦合預(yù)測(cè)，具有現(xiàn)實(shí)的工程意義。圖1是場(chǎng)_線(xiàn)耦合系統(tǒng)的物理模型結(jié)構(gòu)圖。圖1A是場(chǎng)_線(xiàn)耦合系統(tǒng)的等效電路圖。圖2是在本發(fā)明的HFSS平臺(tái)中場(chǎng)_線(xiàn)耦合系統(tǒng)的平面示意圖。圖2A是等效源單極子天線(xiàn)的放大結(jié)構(gòu)圖。圖2B是A干擾設(shè)備等效為一個(gè)矩形單極子天線(xiàn)的放大結(jié)構(gòu)圖。圖3是本發(fā)明中電磁場(chǎng)數(shù)值分析平臺(tái)的界面圖。圖4是本發(fā)明在電磁波激勵(lì)下的線(xiàn)纜耦合響應(yīng)檢測(cè)操作流程圖。圖5是存在兩個(gè)干擾設(shè)備的場(chǎng)_線(xiàn)耦合系統(tǒng)的物理模型結(jié)構(gòu)圖。圖5A是實(shí)施例1中A干擾設(shè)備的行為級(jí)模型。圖5B是實(shí)施例1中B干擾設(shè)備的行為級(jí)模型。圖6A是實(shí)施例1中A干擾設(shè)備等效的圓柱形單極子天線(xiàn)總場(chǎng)幅頻特性圖。圖6B是實(shí)施例1中B干擾設(shè)備等效的圓柱形單極子天線(xiàn)總場(chǎng)幅頻特性圖。圖7是實(shí)施例1中得到的線(xiàn)纜終端響應(yīng)。具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。參見(jiàn)圖1所示，圖中A受擾設(shè)備與B受擾設(shè)備之間通過(guò)線(xiàn)纜實(shí)現(xiàn)連接，該線(xiàn)纜能夠?qū)崿F(xiàn)A受擾設(shè)備與B受擾設(shè)備之間互相傳輸信息。在工作狀態(tài)下，干擾設(shè)備產(chǎn)生的電磁波會(huì)通過(guò)線(xiàn)纜耦合至受擾設(shè)備上，并對(duì)受擾設(shè)備的工作質(zhì)量產(chǎn)生影響。A受擾設(shè)備、B受擾設(shè)備、線(xiàn)纜和電磁波就形成一個(gè)場(chǎng)_線(xiàn)耦合系統(tǒng)物理模型。在場(chǎng)_線(xiàn)耦合系統(tǒng)物理模型線(xiàn)纜的長(zhǎng)度記為1(單位m)，線(xiàn)纜的半徑記為a(單位m)，線(xiàn)纜與地面的距離記為D(單位m)。參見(jiàn)圖1A所示，該圖1A是圖l所示的場(chǎng)-線(xiàn)耦合系統(tǒng)物理模型的等效電路。圖中A受擾設(shè)備等效為第一阻抗B受擾設(shè)備等效為第二阻抗Z2。以垂直于地面的方向?yàn)閆軸建立一個(gè)右手坐標(biāo)系，其中坐標(biāo)原點(diǎn)0為第一阻抗Z工在地面上的投影的投影中心點(diǎn)，X軸的正方向是線(xiàn)纜的縱向沿伸方向，由地面指向第一阻抗Z工的方向?yàn)閆軸的正方向。為了量化圖1A所示的等效電路中的第一阻抗Z工和第二阻抗^受電磁波影響的程度(即連接在兩個(gè)干擾設(shè)備間的線(xiàn)纜，對(duì)該線(xiàn)纜在干擾設(shè)備的等效輻射源模型、干擾設(shè)備激勵(lì)和線(xiàn)纜邊界條件下的線(xiàn)纜受電磁波影響的程度，該影響程度采用了電壓值來(lái)表達(dá))，本發(fā)明提出一種在受到干擾設(shè)備產(chǎn)生的電磁波干擾下線(xiàn)纜終端響應(yīng)的場(chǎng)路協(xié)同檢測(cè)方法。參見(jiàn)圖4所示，一種預(yù)測(cè)場(chǎng)線(xiàn)耦合系統(tǒng)響應(yīng)的場(chǎng)_路協(xié)同模型建立方法，該方法步驟為第一步獲取干擾設(shè)備系統(tǒng)級(jí)模型Ci(Irii，T》行為級(jí)模型是基于電路部件或子系統(tǒng)頂層特征，把電路部件或子系統(tǒng)看作黑盒子提取出來(lái)，不需要提取內(nèi)部特征，只依據(jù)外部響應(yīng)特征來(lái)進(jìn)行建模系統(tǒng)級(jí)的干擾和抗干擾仿真分析。行為級(jí)模型建立不需要獲取電路底層的特征信息，只需把對(duì)輸入信號(hào)的功能處理體現(xiàn)出來(lái)即可。行為級(jí)模型不局限于電路底層和內(nèi)部特征，適合于系統(tǒng)的干擾和抗干擾仿真分析。借助于系統(tǒng)級(jí)仿真平臺(tái)(ADS平臺(tái))建立干擾設(shè)備行為級(jí)模型，可以得到干擾設(shè)備的輸出信號(hào)信息。干擾設(shè)備行為級(jí)路模型&，T》，包含有干擾設(shè)備的個(gè)數(shù)i，輸入信號(hào)la，系統(tǒng)函數(shù)Ti。第二步獲取等效輻射源Si(Gi，L》干擾設(shè)備輻射電磁場(chǎng)的過(guò)程可以通過(guò)建立一個(gè)等效輻射源模型來(lái)等效，等效輻射源由輻射源形式和激勵(lì)來(lái)描述。通過(guò)建立等效輻射源模型，設(shè)置相應(yīng)的激勵(lì)源和輻射邊界，借助于電磁場(chǎng)數(shù)值仿真平臺(tái)(HFSS平臺(tái))，可以得到干擾設(shè)備輻射場(chǎng)的信息。等效輻射源包括有等效輻射源的個(gè)數(shù)i、等效輻射源的激勵(lì)Gi(gi，小i)和等效輻射源的尺寸Li，則任意一個(gè)等效輻射源表達(dá)形式為Si(Gi，L》。所述的輻射源的尺寸b包括有輻射源的長(zhǎng)LAi、寬lA、高lA或者半徑LRi，若輻射源為圓柱形狀時(shí)，則等效輻射源的尺寸b選取長(zhǎng)IA和半徑;若輻射源為矩形形狀時(shí)，則輻射源的尺寸b選取長(zhǎng)IA、寬1A、咼LXi。參見(jiàn)圖2、圖2A所示，在本發(fā)明中，將圖1中的一個(gè)干擾設(shè)備等效為一個(gè)圓柱形單極子天線(xiàn)，該圓柱形單極子天線(xiàn)的輻射信息記為SJG"LA"LR》。如果線(xiàn)纜所在環(huán)境下有兩個(gè)干擾設(shè)備，則會(huì)有兩個(gè)輻射源，此時(shí)輻射信息分別記為第一輻射信息記為SJG"1A，LR》，第二輻射信息記為S2(G2，LA2，LR2)。本發(fā)明將干擾設(shè)備等效為圓柱形單極子天線(xiàn)是由于干擾設(shè)備輻射電磁波主要是共模輻射引起的。而單極子天線(xiàn)的結(jié)構(gòu)能夠很好地模擬出共模輻射的過(guò)程。第三步獲取等效輻射源輻射總場(chǎng)信息Ei(ei，e》參見(jiàn)圖3所示，將等效輻射源Si(Gi，Li)、等效輻射源的激勵(lì)Gi(gi，小》和線(xiàn)纜邊界KL(l，a，D，o，e，iO引入電磁場(chǎng)數(shù)值分析平臺(tái)內(nèi)，解析獲得當(dāng)前的電磁波總場(chǎng)信息Ei(ei，"。在給定&(&，小i)下，干擾設(shè)備等效輻射源為圓柱形單極子天線(xiàn)的場(chǎng)分布為在近場(chǎng)區(qū)(r《A/2)時(shí)，等效輻射源的場(chǎng)分布<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>在遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)(r>A/2)時(shí)，等效輻射源的場(chǎng)分布，且<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>，且將線(xiàn)纜邊界KL(l，a，D，o，e，u)作為Maxwell方禾<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>件，求解得到電磁波總場(chǎng)信息Ei(ei，e》。第四步獲取線(xiàn)纜終端電壓、(1)依據(jù)修正Taylor模型j議力對(duì)電磁波總場(chǎng)草)一l^(Z，辜z信息Ei(ei，e》進(jìn)行積分運(yùn)算，從而得到線(xiàn)纜終端電壓1^(1)=-f爲(wèi)(^《)rfza對(duì)于復(fù)雜電磁環(huán)境中，會(huì)有多個(gè)干擾設(shè)備，這就需要對(duì)不同的輻射源進(jìn)行建模。在對(duì)多個(gè)干擾設(shè)備進(jìn)行線(xiàn)纜耦合響應(yīng)時(shí)，重復(fù)執(zhí)行第一步到第四步的過(guò)程，并記錄下每個(gè)干擾設(shè)備的等效輻射源模型、等效輻射源的激勵(lì)和線(xiàn)纜邊界下的線(xiàn)纜終端電壓，然后利用疊加原理得到多個(gè)設(shè)備共同干擾下的線(xiàn)纜終端電壓。在本發(fā)明中，傳輸線(xiàn)模型是在分析場(chǎng)線(xiàn)耦合問(wèn)題時(shí)，基于麥克斯韋方程，通過(guò)合理近似，得到的一組關(guān)于線(xiàn)纜上的電流電壓的電報(bào)方程。也可以等效為分布的電壓源和電流源激勵(lì)傳輸線(xiàn)，其中分布的電壓源和電流源是由入射場(chǎng)分量描述的。實(shí)施例1:參見(jiàn)圖5所示，線(xiàn)纜連接在A受擾設(shè)備和B受擾設(shè)備之間，線(xiàn)纜在受到A干擾設(shè)備和B干擾設(shè)備的電磁干擾下，進(jìn)行線(xiàn)纜耦合響應(yīng)檢測(cè)為線(xiàn)纜參數(shù)1=lm，d=0.Olm，a=0.0015m，Z！=Z2=300Q。A干擾設(shè)備的行為級(jí)模型如圖5A所示，輸入信號(hào)是=0.07cos(2Jift)，傳遞函數(shù)，=u"i鹿s腐仏，、，其中Tn是N階切比雪夫多項(xiàng)式。經(jīng)過(guò)ADS平臺(tái)諧波平衡仿真得到輸出信號(hào)即A干擾設(shè)備等效的輻射源的激勵(lì)信號(hào)Gjg"c^)。將A干擾設(shè)備等效為第一個(gè)圓柱形單極子天線(xiàn)(參見(jiàn)圖2A所示)，其長(zhǎng)度1A二1.077X10—4m，半徑LRi=5X10—6m，激勵(lì)源電壓幅度Vl=3V，相位^=25°，仿真頻率f=696.5MHZ。B干擾設(shè)備的行為級(jí)模型如圖5B所示，輸入信號(hào)是=0.07cos(2Jift)，傳遞函數(shù)^^卜77W一^7T7^T7^，其中L是N階切比雪夫多項(xiàng)式。經(jīng)過(guò)ADS平臺(tái)諧波1+『A,(6'''6%.-、—(州,■，/)平衡仿真得到輸出信號(hào)即B干擾設(shè)備等效的輻射源的激勵(lì)信號(hào)G2(g2，小2)。將B干擾設(shè)備等效為第二個(gè)圓柱形單極子天線(xiàn)(參見(jiàn)圖2A所示)，其長(zhǎng)度L4二8.965X10—5m，半徑LR2=5X10—6111，激勵(lì)源電壓幅度v2=3.4V，相位小2=-1.6°，仿真頻率f=836.5MHZ。線(xiàn)纜邊界傳導(dǎo)率o=5.7Xl()7(單位S/m)，介電常數(shù)e=8.85X10—12(單位F/m)，磁導(dǎo)率ii=4JiX10—7(單位H/m)。將上述的參數(shù)通過(guò)圖3所示的界面進(jìn)行錄入，通過(guò)電磁場(chǎng)數(shù)值分析平臺(tái)解析獲得A干擾設(shè)備和B干擾設(shè)備產(chǎn)生的電磁干擾下的電磁波總場(chǎng)信息，如圖6A、圖6B所示。在圖6A中，實(shí)線(xiàn)表示A干擾設(shè)備在線(xiàn)纜終端沿Z軸的電場(chǎng)相位分布。虛線(xiàn)表示A干擾設(shè)備在線(xiàn)纜終端沿Z軸的電場(chǎng)幅度分布。在圖6B中，實(shí)線(xiàn)表示B干擾設(shè)備在線(xiàn)纜終端沿Z軸的電場(chǎng)相位分布。虛線(xiàn)表示B干擾設(shè)備在線(xiàn)纜終端沿Z軸的電場(chǎng)幅度分布。對(duì)圖6A和圖6B進(jìn)行9比照可知，在不同激勵(lì)的幅度與相位條件下，連接受擾設(shè)備的線(xiàn)纜的響應(yīng)是不同的。把線(xiàn)纜各個(gè)參數(shù)以及圖6A、圖6B的相應(yīng)數(shù)據(jù)帶入修正Taylor模型o!''U)+z,〃,)=_乂叫々)f(A:^aZ、'""中求解得到得到兩個(gè)輻射源的電壓響應(yīng)即VJ1)和VJ1)，表示A干擾設(shè)備的電壓響應(yīng)、V2(l)表示B干擾設(shè)備的電壓響應(yīng)。然后應(yīng)用疊加原理得到線(xiàn)纜在兩個(gè)輻射源共同激勵(lì)下的終端電壓響應(yīng)，如圖7所示。實(shí)施例2:參見(jiàn)圖5所示，線(xiàn)纜連接在A受擾設(shè)備和B受擾設(shè)備之間，線(xiàn)纜在受到A干擾設(shè)備和B干擾設(shè)備的電磁干擾下，進(jìn)行線(xiàn)纜耦合響應(yīng)檢測(cè)為線(xiàn)纜參數(shù)1=lm，d=0.Olm，a=0.0015m，=Z2=300Q。A干擾設(shè)備和B干擾設(shè)備的行為級(jí)模型分別同實(shí)施例1。將A干擾設(shè)備等效為第一個(gè)矩形單極子天線(xiàn)(參見(jiàn)圖2B所示)，其長(zhǎng)度U^二5X10—6m，寬lA=5X10—6m、高LCi=1.077X10—4m，激勵(lì)源電壓幅度Vl=3V，相位(j^=25°，仿真頻率f=696.5MHZ。將B干擾設(shè)備等效為第二個(gè)矩柱形單極子天線(xiàn)(參見(jiàn)圖2B所示)，其長(zhǎng)度LA2=5X10—6m，寬LBi=5X10—6m、高LCi=8.965X10—5m，激勵(lì)源電壓幅度v2=3.4V，相位小2=-1.6°，仿真頻率f=836.5MHZ。線(xiàn)纜邊界傳導(dǎo)率o=5.7Xl()7(單位S/m)，介電常數(shù)e=8.85X10—12(單位F/m)，磁導(dǎo)率ii=4JiX10—7(單位H/m)。將上述的參數(shù)通過(guò)圖3所示的界面進(jìn)行錄入，通過(guò)電磁場(chǎng)數(shù)值分析平臺(tái)解析獲得A干擾設(shè)備和B干擾設(shè)備產(chǎn)生的電磁干擾下的電磁波總場(chǎng)信息。把電磁波總場(chǎng)信息相應(yīng)數(shù)據(jù)帶入修正Taylor模型3Z*中求解分別得到A受擾設(shè)備和B受擾設(shè)備的電壓響應(yīng)，然后應(yīng)用疊加原理得到線(xiàn)纜在A干擾設(shè)備和B干擾設(shè)備共同激勵(lì)下的終端電壓響應(yīng)。本發(fā)明的一種適用于電磁波激勵(lì)下的線(xiàn)纜耦合響應(yīng)檢測(cè)方法，通過(guò)將等效輻射源Si(Gi，Li)、等效輻射源的激勵(lì)Gi(gi，t)和線(xiàn)纜邊界KL(l，a，D，o，e，iO引入電磁場(chǎng)數(shù)值分析平臺(tái)(HFSS)內(nèi)，解析獲得當(dāng)前的電磁波總場(chǎng)信息Ei(ei，9》，然后將等效輻射源輻射總場(chǎng)信息Ei(ei，e》代入修正Taylor模型3Z對(duì)電磁波總場(chǎng)信息Ei(ei，e》進(jìn)行積分運(yùn)算，從而得到線(xiàn)纜終端電壓^(1)=-f竭(e,.4)&。本10是采用總場(chǎng)分量進(jìn)發(fā)明應(yīng)用的修正Taylor模型31^/A行描述的，無(wú)需對(duì)每一個(gè)干擾設(shè)備進(jìn)行單獨(dú)分析，因此適合于大系統(tǒng)中復(fù)雜的電磁環(huán)境c下表為本發(fā)明所涉及的公式中字母的物理意義11<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>權(quán)利要求一種預(yù)測(cè)場(chǎng)線(xiàn)耦合系統(tǒng)響應(yīng)的場(chǎng)-路協(xié)同模型建立方法，其特征在于是基于數(shù)值仿真平臺(tái)的場(chǎng)-路協(xié)同模型建立方法；為了量化在干擾設(shè)備輻射的電磁場(chǎng)激勵(lì)下的線(xiàn)纜連接的終端兩個(gè)受擾設(shè)備受到電磁波影響的程度，包括有下列步驟第一步獲取干擾設(shè)備系統(tǒng)級(jí)模型Ci(Ini，Ti)干擾設(shè)備行為級(jí)模型Ci(Ini，Ti)，包含有干擾設(shè)備的個(gè)數(shù)i，輸入信號(hào)Ini，傳遞函數(shù)Ti；第二步獲取干擾設(shè)備等效輻射源Si(Gi，Li)干擾設(shè)備等效輻射源包括有等效輻射源的個(gè)數(shù)i、等效輻射源的激勵(lì)Gi(gi，φi)和等效輻射源的尺寸Li，則任意一個(gè)等效輻射源表達(dá)形式為Si(Gi，Li)；所述等效輻射源的激勵(lì)Gi(gi，φi)是第一步干擾設(shè)備系統(tǒng)級(jí)模型Ci(Ini，Ti)的輸出信號(hào)，且Gi(gi，φi)＝Ini×Ti；所述的輻射源的尺寸Li包括有輻射源的長(zhǎng)LAi、寬LBi、高LCi或者半徑LRi；第三步獲取干擾設(shè)備等效輻射源輻射總場(chǎng)信息Ei(ei，θi)將等效輻射源Si(Gi，Li)、等效輻射源的激勵(lì)Gi(gi，φi)和線(xiàn)纜邊界KL(l，a，D，σ，ε，μ)引入電磁場(chǎng)數(shù)值分析平臺(tái)內(nèi)，解析獲得當(dāng)前的電磁波總場(chǎng)信息Ei(ei，θi)；在給定Gi(gi，φi)下，干擾設(shè)備等效輻射源為圓柱形單極子天線(xiàn)的場(chǎng)分布為在近場(chǎng)區(qū)(r≤λ/2π)時(shí)，等效輻射源的場(chǎng)分布<mrow><mfencedopen='{'close=''><mtable><mtr><mtd><mi>H</mi><mo>=</mo><mfrac><mrow><mi>I</mi><mo>×</mo><msub><mi>LA</mi><mi>i</mi></msub></mrow><mrow><mn>2</mn><mi>π</mi><msup><mi>r</mi><mn>2</mn></msup></mrow></mfrac></mtd></mtr><mtr><mtd><mi>E</mi><mo>=</mo><mfrac><mrow><mn>30</mn><mo>×</mo><mi>I</mi><mo>×</mo><msub><mi>LA</mi><mi>i</mi></msub><mo>×</mo><mi>λ</mi></mrow><mrow><mi>π</mi><msup><mi>r</mi><mn>3</mn></msup></mrow></mfrac></mtd></mtr></mtable></mfenced><mo>,</mo></mrow>且<mrow><mi>I</mi><mo>=</mo><mi>j</mi><mfrac><mrow><mi>π</mi><msub><mi>G</mi><mi>i</mi></msub><mrow><mo>(</mo><msub><mi>g</mi><mi>i</mi></msub><mo>,</mo><msub><mi>φ</mi><mi>i</mi></msub><mo>)</mo></mrow></mrow><mrow><mn>25</mn><mi>ln</mi><mrow><mo>(</mo><mfrac><msub><mi>LA</mi><mi>i</mi></msub><msub><mi>LR</mi><mi>i</mi></msub></mfrac><mo>)</mo></mrow></mrow></mfrac><mo>;</mo></mrow>在遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)(r＞λ/2π)時(shí)，等效輻射源的場(chǎng)分布<mrow><mfencedopen='{'close=''><mtable><mtr><mtd><mi>H</mi><mo>=</mo><mfrac><mrow><mi>I</mi><mo>×</mo><msub><mi>LA</mi><mi>i</mi></msub></mrow><mi>λr</mi></mfrac></mtd></mtr><mtr><mtd><mi>E</mi><mo>=</mo><mfrac><mrow><mn>120</mn><mi>π</mi><mo>×</mo><mi>I</mi><mo>×</mo><msub><mi>LA</mi><mi>i</mi></msub></mrow><mrow><mi>λ</mi><mi>r</mi></mrow></mfrac></mtd></mtr></mtable></mfenced><mo>,</mo></mrow>且<mrow><mi>I</mi><mo>=</mo><mi>j</mi><mfrac><mrow><mi>π</mi><msub><mi>G</mi><mi>i</mi></msub><mrow><mo>(</mo><msub><mi>g</mi><mi>i</mi></msub><mo>,</mo><msub><mi>φ</mi><mi>i</mi></msub><mo>)</mo></mrow></mrow><mrow><mn>25</mn><mi>ln</mi><mrow><mo>(</mo><mfrac><msub><mi>LA</mi><mi>i</mi></msub><msub><mi>LR</mi><mi>i</mi></msub></mfrac><mo>)</mo></mrow></mrow></mfrac><mo>;</mo></mrow>將線(xiàn)纜邊界KL(l，a，D，σ，ε，μ)作為Maxwell方程的邊界條件，求解得到電磁波總場(chǎng)信息Ei(ei，θi)；第四步獲取線(xiàn)纜終端電壓Vi(l)依據(jù)修正Taylor模型對(duì)電磁波總場(chǎng)信息Ei(ei，θi)進(jìn)行積分運(yùn)算，從而得到線(xiàn)纜終端電壓2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種預(yù)測(cè)場(chǎng)線(xiàn)耦合系統(tǒng)響應(yīng)的場(chǎng)-路協(xié)同模型建立方法，其特征在于所述的輻射源為圓柱形狀時(shí)，則等效輻射源的尺寸b選取長(zhǎng)IA和半徑LRit)3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種預(yù)測(cè)場(chǎng)線(xiàn)耦合系統(tǒng)響應(yīng)的場(chǎng)-路協(xié)同模型建立方法，其特征在于所述的輻射源為矩形形狀時(shí)，則輻射源的尺寸b選取長(zhǎng)1A、寬!A、高lA。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種預(yù)測(cè)場(chǎng)線(xiàn)耦合系統(tǒng)響應(yīng)的場(chǎng)-路協(xié)同模型建立方法，其特征在于對(duì)于復(fù)雜電磁環(huán)境中，會(huì)有多個(gè)干擾設(shè)備，這就需要對(duì)不同的輻射源進(jìn)行建模；在對(duì)多個(gè)干擾設(shè)備進(jìn)行線(xiàn)纜耦合響應(yīng)時(shí)，重復(fù)執(zhí)行第一步至第四步的過(guò)程，并記錄下每一個(gè)干擾設(shè)備的等效輻射源模型、干擾設(shè)備激勵(lì)和線(xiàn)纜邊界下的線(xiàn)纜終端電壓，然后利用疊加原理得到多個(gè)設(shè)備共同干擾下的線(xiàn)纜終端電壓。5.根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種預(yù)測(cè)場(chǎng)線(xiàn)耦合系統(tǒng)響應(yīng)的場(chǎng)-路協(xié)同模型建立方法，其特征在于傳輸線(xiàn)模型是在分析場(chǎng)線(xiàn)耦合問(wèn)題時(shí)，基于麥克斯韋方程，通過(guò)合理近似，得到的一組關(guān)于線(xiàn)纜上的電流電壓的電報(bào)方程。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種預(yù)測(cè)場(chǎng)線(xiàn)耦合系統(tǒng)響應(yīng)的場(chǎng)_路協(xié)同模型建立方法，其特征在于傳輸線(xiàn)模型是在分析場(chǎng)線(xiàn)耦合問(wèn)題時(shí)，基于麥克斯韋方程，通過(guò)合理近似，得到等效為分布的電壓源和電流源激勵(lì)傳輸線(xiàn)，其中分布的電壓源和電流源是由入射場(chǎng)分量描述的。全文摘要本發(fā)明公開(kāi)了一種預(yù)測(cè)場(chǎng)線(xiàn)耦合系統(tǒng)響應(yīng)的場(chǎng)-路協(xié)同模型建立方法，該場(chǎng)路協(xié)同模型建立方法是利用ADS平臺(tái)、HFSS平臺(tái)與單一干擾源輻射下的修正Taylor模型的結(jié)合，建立起從干擾設(shè)備輻射的電磁波經(jīng)由線(xiàn)纜耦合到受擾設(shè)備的完整模型，從而獲得在該干擾設(shè)備對(duì)線(xiàn)纜連接的兩個(gè)終端受擾設(shè)備的響應(yīng)。在明確了等效輻射源的狀態(tài)下，本發(fā)明公開(kāi)的場(chǎng)路協(xié)同模型建立方法可以用于預(yù)測(cè)任意干擾設(shè)備產(chǎn)生的電磁波激勵(lì)下的線(xiàn)纜上的耦合響應(yīng)情況，從而為設(shè)備級(jí)和系統(tǒng)級(jí)電磁兼容設(shè)計(jì)提供信息參考。文檔編號(hào)G06F17/50GK101697177SQ20091023651公開(kāi)日2010年4月21日申請(qǐng)日期2009年10月23日優(yōu)先權(quán)日2009年10月23日發(fā)明者吳龍剛,汪玉梅,蘇東林,陳文青申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué);