屏蔽線纜的軟辮線的天線模型的建模方法及裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明實施例公開了一種屏蔽線纜的軟辮線的天線模型的建模方法及裝置。該方法包括：基于屏蔽線纜、軟辮線和裸露的芯線的參數(shù)信息構(gòu)建近似模型，并將近似模型分解為傳輸線模型和天線模型，通過模式轉(zhuǎn)換，將傳輸線模型轉(zhuǎn)換為可以分析電磁輻射的天線模型，并再考慮天線模型的輻射損耗，對傳輸線模型進行修正，進而采用修正后的傳輸線模型修正天線模型。本發(fā)明實施例通過引入不平衡差值因子，只需把傳輸線模型的差模電壓轉(zhuǎn)換為等效的天線模型的共模電壓源，即可獲得等效的天線模型，與現(xiàn)有技術(shù)相比，降低了模型的復雜度，提高了仿真效率；而且，通過引入對天線模型的輻射損耗的考慮，提高了軟辮線的輻射干擾分析精度。
【專利說明】
屏蔽線纜的軟辮線的天線模型的建模方法及裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明實施例涉及電磁兼容技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種屏蔽線纜的軟辮線的天線模 型的建模方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 屏蔽線纜是使用金屬編織網(wǎng)把信號線包裹起來的傳輸線。屏蔽層需要接地，應該 采取360度搭接的方式連接，但是在實際工程應用中，360度搭接不易實現(xiàn)，大多數(shù)情況下采 用將屏蔽層擰成一根導線的方式將屏蔽層與連接器的管腳相連，軟辮線就是與管腳連接的 擰成一根導線的屏蔽層，這會導致屏蔽線纜內(nèi)部芯線中具有軟辮線長度的一段暴露出來， 被暴露的芯線會作為干擾源向外輻射電磁波。隨著電氣電子設(shè)備向集成化發(fā)展，線纜種類 多、數(shù)量大，容易在周圍的較大的電磁輻射作用下拾取不必要的能量。
[0003] 因此準確預測由于軟辮線導致的電磁輻射干擾有重要意義。對于軟辮線輻射效應 可以有不同的建模方法，為了提高精度，可以采用全波仿真建模方法;但是在實現(xiàn)本發(fā)明實 施例的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)全波仿真會消耗大量計算資源，而且計算所需時間也較多。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明實施例的一個目的是用以解決全波仿真建模方法需要消耗大量計算資源 的問題。
[0005] 本發(fā)明提出了一種屏蔽線纜的軟辮線的天線模型的建模方法，包括：
[0006] 獲取所述屏蔽線纜、所述軟辮線和裸露的芯線的參數(shù)信息，并根據(jù)所述參數(shù)信息 生成級聯(lián)的平行雙導線和同軸線，以構(gòu)建近似模型；
[0007] 將所述近似模型分解為傳輸線模型和天線模型；
[0008] 在所述傳輸線模型下，根據(jù)所述平行雙導線和所述同軸線的尺寸信息獲取所述平 行雙導線和所述同軸線連接處的差模電壓;獲取所述平行雙導線和所述同軸線的不平衡差 值因子，并根據(jù)所述不平衡差值因子，將所述差模電壓轉(zhuǎn)化為所述天線模型中等效的共模 電壓源；
[0009] 在所述天線模型下，根據(jù)所述共模電壓源獲取天線模型的輸入阻抗以及所述輸入 阻抗等效到傳輸線模型過程中的輻射損耗；
[0010] 根據(jù)所述輻射損耗對所述傳輸線模型進行修正，獲得修改正后的差模電壓，并根 據(jù)修正后的差模電壓對所述天線模型進行修正；
[0011] 其中，不平衡差值因子為與所述近似模型對應的實際整體模型中流經(jīng)目標導體的 共模電流值與總的共模電流值的比例。
[0012] 優(yōu)選地，所述尺寸信息包括:所述平行雙導線和所述同軸線的半徑和長度信息；
[0013] 相應地，所述根據(jù)所述平行雙導線和所述同軸線的尺寸信息獲取所述平行雙導線 和所述同軸線連接處的差模電壓的步驟具體包括：
[0014] 根據(jù)所述半徑獲取所述平行雙導線和所述同軸線的特性阻抗；
[0015] 根據(jù)所述特性阻抗和所述長度信息獲取從所述平行雙導線和和所述同軸線的連 接處看進去的第一輸入阻抗；
[0016] 根據(jù)所述第一輸入阻抗和所述長度信息獲取從電壓源處看進去的所述平行雙導 線和和所述同軸線的第二輸入阻抗；
[0017] 根據(jù)所述第二輸入阻抗獲取從所述電壓源看進去的端口電壓值；
[0018] 根據(jù)所述端口電壓值獲取所述平行雙導線和所述同軸線的連接處的差模電壓。
[0019] 優(yōu)選地，所述根據(jù)所述端口電壓值獲取所述平行雙導線和所述同軸線的連接處的 差模電壓的步驟具體包括：
[0020] 通過以下公式，結(jié)合所述端口電壓值，獲取所述平行雙導線和和所述同軸線的連 接處的差模電壓：
[0022]其中，Vinl表示所述端口電壓值，&表示在連接處負載的電壓反射系數(shù)，扮表示軟辮 線部分的相移常數(shù)，L3表示所述平行雙導線的尺寸信息。
[0023]優(yōu)選地，所述根據(jù)所述輻射損耗對所述傳輸線模型進行修正，獲得修改正后的差 模電壓，并根據(jù)修正后的差模電壓對所述天線模型進行修正的步驟具體包括：
[0024] 在所述天線模型下，根據(jù)所述輻射損耗和所述第一輸入阻抗獲取從所述平行雙導 線和和所述同軸線的連接處看進去第三輸入阻抗；
[0025] 根據(jù)所述第三輸入阻抗獲取從電壓源處看進去的所述平行雙導線和和所述同軸 線的第四輸入阻抗；
[0026]根據(jù)所述第四輸入阻抗對所述端口電壓值進行修正，并根據(jù)修正后的端口電壓值 對所述差模電壓進行修正；
[0027]根據(jù)修正后的差模電壓對所述天線模型中的所述共模電壓源進行修正。
[0028] 優(yōu)選地，所述根據(jù)所述不平衡差值因子，將所述差模電壓轉(zhuǎn)化為所述天線模型中 等效的共模電壓源的步驟具體包括：
[0029] 根據(jù)所述不平衡差值因子和所述差模電壓獲取所述平行雙導線的第一共模電壓 和所述同軸線的第二共模電壓；
[0030] 根據(jù)所述第一共模電壓和所述第二共模電壓獲取共模電壓源。
[0031] 由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明實施例提出的屏蔽線纜的軟辮線的天線模型的建模 方法，通過引入不平衡差值因子，只需把傳輸線模型的差模電壓轉(zhuǎn)換為等效的天線模型的 共模電壓源，即可獲得等效的天線模型，與現(xiàn)有技術(shù)相比，能降低了模型的復雜度，提高了 仿真效率;而且，通過引入對天線模型的輻射損耗的考慮，提高了軟辮線的輻射干擾分析精 度。
[0032] 本發(fā)明實施例還提出了一種屏蔽線纜的軟辮線的天線模型的建模裝置，包括：
[0033] 獲取模塊，用于獲取所述屏蔽線纜、所述軟辮線和裸露的芯線的參數(shù)信息，并根據(jù) 所述參數(shù)信息生成級聯(lián)的平行雙導線和同軸線，以構(gòu)建近似模型；
[0034] 分解模塊，用于將所述近似模型分解為傳輸線模型和天線模型；
[0035] 第一處理模塊，用于在所述傳輸線模型下，根據(jù)所述平行雙導線和所述同軸線的 尺寸信息獲取所述平行雙導線和所述同軸線連接處的差模電壓;獲取所述平行雙導線和所 述同軸線的不平衡差值因子，并根據(jù)所述不平衡差值因子，將所述差模電壓轉(zhuǎn)化為所述天 線模型中等效的共模電壓源；
[0036]第二處理模塊，用于在所述天線模型下，根據(jù)所述共模電壓源獲取天線模型的輸 入阻抗以及所述輸入阻抗等效到傳輸線模型過程中的輻射損耗；
[0037]修正模塊，用于根據(jù)所述輻射損耗對所述傳輸線模型進行修正，獲得修改正后的 差模電壓，并根據(jù)修正后的差模電壓對所述天線模型進行修正；
[0038] 其中，不平衡差值因子為與所述近似模型對應的實際整體模型中流經(jīng)目標導體的 共模電流值與總的共模電流值的比例。
[0039] 優(yōu)選地，所述尺寸信息包括:所述平行雙導線和所述同軸線的半徑和長度信息；
[0040] 相應地，所述第一處理模塊，具體用于根據(jù)所述半徑獲取所述平行雙導線和所述 同軸線的特性阻抗;根據(jù)所述特性阻抗和所述長度信息獲取從所述平行雙導線和和所述同 軸線的連接處看進去的第一輸入阻抗;根據(jù)所述第一輸入阻抗和所述長度信息獲取從電壓 源處看進去的所述平行雙導線和和所述同軸線的第二輸入阻抗;根據(jù)所述第二輸入阻抗獲 取從所述電壓源看進去的端口電壓值;根據(jù)所述端口電壓值獲取所述平行雙導線和所述同 軸線的連接處的差模電壓。
[0041 ]優(yōu)選地，所述第一處理模塊，具體用于通過以下公式，結(jié)合所述端口電壓值，獲取 所述平行雙導線和和所述同軸線的連接處的差模電壓：
[0043] 其中，Vinl表示所述端口電壓值，&表示在連接處負載的電壓反射系數(shù)，扮表示軟辮 線部分的相移常數(shù)，L3表示所述平行雙導線的尺寸信息。
[0044] 優(yōu)選地，所述修正模塊，具體用于在所述天線模型下，根據(jù)所述輻射損耗和所述第 一輸入阻抗獲取從所述平行雙導線和和所述同軸線的連接處看進去第三輸入阻抗;根據(jù)所 述第三輸入阻抗獲取從電壓源處看進去的所述平行雙導線和和所述同軸線的第四輸入阻 抗;根據(jù)所述第四輸入阻抗對所述端口電壓值進行修正，并根據(jù)修正后的端口電壓值對所 述差模電壓進行修正;根據(jù)修正后的差模電壓對所述天線模型中的所述共模電壓源進行修 正。
[0045] 優(yōu)選地，所述第一處理模塊，具體用于根據(jù)所述不平衡差值因子和所述差模電壓 獲取所述平行雙導線的第一共模電壓和所述同軸線的第二共模電壓;根據(jù)所述第一共模電 壓和所述第二共模電壓獲取共模電壓源。
[0046] 由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明實施例提出的屏蔽線纜的軟辮線的天線模型的建模 裝置，通過引入不平衡差值因子，只需把傳輸線模型的差模電壓轉(zhuǎn)換為等效的天線模型的 共模電壓源，即可獲得等效的天線模型，與現(xiàn)有技術(shù)相比，能降低了模型的復雜度，提高了 仿真效率;而且，通過引入對天線模型的輻射損耗的考慮，提高了軟辮線的輻射干擾分析精 度。
【附圖說明】
[0047]通過參考附圖會更加清楚的理解本發(fā)明的特征和優(yōu)點，附圖是示意性的而不應理 解為對本發(fā)明進行任何限制，在附圖中：
[0048] 圖1示出了本發(fā)明一實施例提供的屏蔽線纜的軟辮線的天線模型的建模方法的流 程不意圖；
[0049] 圖2示出了本發(fā)明一實施例提供的屏蔽線纜的軟辮線的天線模型的建模方法中近 似模型的示意圖；
[0050] 圖3示出了本發(fā)明一實施例提供的屏蔽線纜的軟辮線的天線模型的建模方法中雙 導體傳輸線的實際電流分解為差模電流和共模電流的示意圖；
[0051] 圖4示出了本發(fā)明一實施例提供的屏蔽線纜的軟辮線的天線模型的建模方法中近 似模型分解為傳輸線模型和天線模型的示意圖；
[0052] 圖5示出了本發(fā)明一實施例提供的屏蔽線纜的軟辮線的天線模型的建模方法中傳 輸線模型計算差模電壓等效電路的示意圖；
[0053] 圖6示出了本發(fā)明一實施例提供的屏蔽線纜的軟辮線的天線模型的建模方法中平 行雙導線和同軸線級聯(lián)發(fā)生的模式轉(zhuǎn)換示意圖；
[0054] 圖7示出了本發(fā)明一實施例提供的屏蔽線纜的軟辮線的天線模型的建模方法中簡 化后的天線模型的示意圖；
[0055] 圖8示出了本發(fā)明一實施例提供的屏蔽線纜的軟辮線的天線模型的建模方法中修 正后的傳輸線模型的示意圖；
[0056] 圖9示出了本發(fā)明一實施例提供建模方法的仿真結(jié)果和全波模型仿真的最大輻射 值的對比圖；
[0057] 圖10示出了本發(fā)明一實施例提供建模方法的仿真結(jié)果和已有不平衡差值理論建 模的最大輻射值的對比圖；
[0058] 圖11示出了本發(fā)明一實施例提供的屏蔽線纜的軟辮線的天線模型的建模裝置的 結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0059] 為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例 中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是 本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人 員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。 [0060]圖1示出了本發(fā)明一實施例提供的屏蔽線纜的軟辮線的天線模型的建模方法的流 程示意圖，參見圖1，該屏蔽線纜的軟辮線的天線模型的建模方法，包括：
[0061] 110、獲取所述屏蔽線纜、所述軟辮線和裸露的芯線的參數(shù)信息，并根據(jù)所述參數(shù) 信息生成級聯(lián)的平行雙導線和同軸線，以構(gòu)建近似模型；
[0062]需要說明的是，上述的參數(shù)信息可通過查看出廠規(guī)格、檢測等方式獲取;其中，平 行雙導線與軟辮線和裸露的芯線等效，同軸線與屏蔽線纜等效。
[0063] 可理解的是，近似模型不僅包括級聯(lián)的平行雙導線和同軸線，其具體結(jié)構(gòu)有多種； 下面參照圖2,對近似模型進行舉例說明：
[0064] 近似模型還包括：電壓源Vs、電壓源內(nèi)阻Zs和負載內(nèi)阻ZL，上述平行雙導線連接電 壓源Vs，單導體的一端連接所述負載內(nèi)阻，另一端連接所述平行雙導線；
[0065] 其中，平行雙導線中每根傳輸線的長度表示為U，同軸線的長度表示為L2。
[0066] 120、將所述近似模型分解為傳輸線模型和天線模型；
[0067]需要說明的是，軟辮線的輻射效應發(fā)生在天線模式下，因此，需要將近似模型分解 為傳輸線模型和天線模型，以降低建模的復雜度。
[0068] 130、在所述傳輸線模型下，根據(jù)所述平行雙導線和所述同軸線的尺寸信息獲取所 述平行雙導線和所述同軸線連接處的差模電壓;獲取所述平行雙導線和所述同軸線的不平 衡差值因子，并根據(jù)所述不平衡差值因子，將所述差模電壓轉(zhuǎn)化為所述天線模型中等效的 共模電壓源;其中，不平衡差值因子為與所述近似模型對應的實際整體模型中流經(jīng)目標導 體的共模電流值與總的共模電流值的比例；
[0069]需要說明的是，由于尺寸信息可獲得，而且兩種傳輸線的特性已定，因此，可通過 公式計算獲取差模電壓;基于不平衡差值因子的定義，可檢測獲取平行雙導線的不平衡差 值因子；
[0070] 由此，在傳輸線模式轉(zhuǎn)化為天線模式的過程中，結(jié)合不平衡差值因子獲取天線模 式對應的天線模型中與差模電壓等效的共模電壓源，并在天線模式下，將其作為驅(qū)動電源 與同軸線、與平行雙導線等效的另一同軸線連接，建立天線模型。
[0071] 140、在所述天線模型下，根據(jù)所述共模電壓源獲取天線模型的輸入阻抗以及所述 輸入阻抗等效到傳輸線模型過程中的輻射損耗；
[0072] 需要說明的是，為了提高建模的精度，還需要考慮天線模型的輻射損耗問題；
[0073] 首先，根據(jù)天線模型的共模電流和共模電壓源獲取天線模型的輸入阻抗，其中，在 建模完成后共模電流可直接獲取；
[0074]其次，基于傳輸線模型的功率和天線模型功率相等的原理，建立公式，并計算獲取 福射損耗。
[0075] 150、根據(jù)所述輻射損耗對所述傳輸線模型進行修正，獲得修改正后的差模電壓， 并根據(jù)修正后的差模電壓對所述天線模型進行修正。
[0076] 可理解的是，影響因素輻射損耗的影響體現(xiàn)在模型的阻抗上，因此，基于輻射損耗 對傳輸線模型的阻抗進行修正，并基于修正后的阻抗獲取修正后的差模電壓，進而獲取修 正后的共模電壓源，并基于修正后的共模電壓源對天線模型進行修正。
[0077] 綜上所述，本發(fā)明實施例通過引入不平衡差值因子，只需把傳輸線模型的差模電 壓轉(zhuǎn)換為等效的天線模型的共模電壓源，即可獲得等效的天線模型，與現(xiàn)有技術(shù)相比，能降 低了模型的復雜度，提高了仿真效率;而且，通過引入對天線模型的輻射損耗的考慮，提高 了軟辮線的輻射干擾分析精度。
[0078] 本實施例中，所述尺寸信息包括:所述平行雙導線和所述同軸線的半徑和長度信 息;可知的是，平行雙導線和同軸線的半徑和長度信息可通過查詢出廠規(guī)格的方式獲??； [0079] 相應地，步驟130具體包括：
[0080]根據(jù)所述半徑獲取所述平行雙導線和所述同軸線的特性阻抗；
[0081] 根據(jù)所述特性阻抗和長度信息獲取從所述平行雙導線和和所述同軸線的連接處 看進去的第一輸入阻抗；
[0082] 根據(jù)所述第一輸入阻抗和長度信息獲取從電壓源處看進去的所述平行雙導線和 和所述同軸線的第二輸入阻抗；
[0083] 根據(jù)所述第二輸入阻抗獲取從所述電壓源看進去的端口電壓值；
[0084]通過以下公式，結(jié)合所述端口電壓值，獲取所述平行雙導線和和所述同軸線的連 接處的差模電壓：
[0086] 其中，Vinl表示所述端口電壓值，&表示在連接處負載的電壓反射系數(shù)，扮表示軟辮 線部分的相移常數(shù)，L3表示等效電路中所述平行雙導線的尺寸信息。
[0087] 需要說明的是，首先，傳輸線出廠后其特性已定，故根據(jù)兩種傳輸線的半徑即可獲 取其特性阻抗；
[0088] Zq表示平行雙導線的特性阻抗
；ZC2表示同軸線的特性 阻抗，
；其中，a表示平行雙導線的半徑;d表示兩種傳輸線的間距， 也是同軸線的半徑。
[0089] 可理解的是，對于不同規(guī)格、特性的傳輸線其常數(shù)系數(shù)不同。
[0090] 其次，根據(jù)兩種傳輸線的特征阻抗即可獲取不同位置看進去的輸入阻抗，并基于 不同位置看進去的輸入阻抗計算獲取差模電壓，其具體計算過程見下文。
[0091] 本實施例中，步驟150具體包括：
[0092] 在所述天線模型下，根據(jù)所述輻射損耗和所述第一輸入阻抗獲取從所述平行雙導 線和和所述同軸線的連接處看進去第三輸入阻抗;根據(jù)所述第三輸入阻抗獲取從電壓源處 看進去的所述平行雙導線和和所述同軸線的第四輸入阻抗;根據(jù)所述第四輸入阻抗對所述 端口電壓值進行修正，并根據(jù)修正后的端口電壓值對所述差模電壓進行修正;根據(jù)修正后 的差模電壓對所述天線模型中的所述共模電壓源進行修正。
[0093]需要說明的是，在獲取到輻射損耗后，將輻射損耗和第一輸入阻抗的并聯(lián)電阻作 為新的第一輸入阻抗，記為第三輸入阻抗，并依次修正第二輸入阻抗(記為第四輸入阻抗）、 端口電壓值以及差模電壓；
[0094]進一步地，基于修正后的差模電壓，通過模式轉(zhuǎn)換，獲得修正后的共模電壓源，實 現(xiàn)對天線模型的修正。
[0095] 本實施例中，步驟130中模式轉(zhuǎn)換的步驟具體包括：
[0096] 在將差模電壓VD轉(zhuǎn)換為共模電壓源△ VC的過程中，根據(jù)所述不平衡差值因子和所 述差模電壓獲取所述平行雙導線的第一共模電壓Vq和所述同軸線的第二共模電壓V C2;
[0097] 根據(jù)所述第一共模電壓和所述第二共模電壓獲取共模電壓源Δ Vc。
[0098] 需要說明的是，平行雙導線和同軸線因為結(jié)構(gòu)不同，因此，兩者的不平衡差值因子 不同，具體數(shù)值可通過測量獲得;其計算公式如下：
[0099] Vci = V2+hiVD
[0100] Vc2 = V2+h2VD
[0101 ] Δ Vc = Vc2-Vci= (h2-hi)VD= Δ hVD
[0102] 其中，hi為平行雙導線的不平衡差值因子，h2為同軸線的不平衡差值因子，V2為平 行雙導線中第二根傳輸線的対地電圧。
[0103] 下面對本發(fā)明實施例的工作原理進行詳細說明：
[0104] 第一步、把軟辮線和裸露的內(nèi)部芯線等效為相同尺寸的平行雙導線；另一部分完 整的屏蔽線纜仍為相同尺寸的同軸線。采用與原結(jié)構(gòu)的相同尺寸的近似模型能夠保證對軟 辮線電磁輻射計算結(jié)果的正確性。
[0105] 第二步，參見圖3示出的雙導體傳輸線的實際電流分解為差模電流和共模電流的 示意圖對兩種模式的分解原理進行詳細說明；
[0106] 需要說明的是，平行雙導線和同軸線均為雙導體傳輸線的一種，此處以雙導體傳 輸線為例，平行雙導線和同軸線的原理可以此類推；
[0107] 采用#1表示雙導體傳輸線中位于上方的導體，記為一號導體，用#2表示雙導體傳 輸線中位于下方的導體，記為二號導體。在傳輸線模式中，雙導體傳輸線的差模電流等大反 向，在兩根線之間產(chǎn)生差模電壓;在天線模式中，雙導體傳輸線的共模電流同向，但是大小 不相等，兩根導線之間產(chǎn)生共模電壓。一號導體上的共模電流值與總的共模電流值的比例 記為不平衡差值因子，用h來表示。差模電流和共模電流與導體上實際流過的電流的關(guān)系可 以由一組表達式表示
[0108] Ιι = Ι?+hlc
[0109] l2 = -lD+(l-h)Ic
[0110]其中，Ιι表不一號導體上的實際電流，12表不二號導體上的實際電流，Id表不差模 電流，Ic表示共模電流，h表示不平衡差值因子。
[0111] 差模電壓和共模電壓與導體對地電壓的關(guān)系也可以用一組表達式來表示
[0112] Vi=(l-h)VD+Vc
[0113] V2 = -hVD+Vc
[0114] 其中，Vi表不一號導體的對地電壓，V2表不二號電壓的對地電壓;Vd表不傳輸線模 式中的差模電壓，Vc表不天線模式中的共模電壓。
[0115] 因此，雙導體傳輸線可以分解成僅含有差模電壓和差模電流的傳輸線模式，以及 僅含有共模電流和共模電壓的天線模式;這兩種模式的示意圖參見圖4。
[0116] 第三步，由于輻射效應發(fā)生在天線模式中，因此需要將傳輸線模式轉(zhuǎn)化為天線模 塊;其過程如下：
[0117] 首先，在傳輸線模式下，計算獲取兩種傳輸線的連接處的差模電壓，參見圖5示出 的傳輸線模式計算差模電壓等效電路的示意圖；
[0118] a表示平行雙導線的半徑;d表示兩根傳輸線的間距，也是同軸線的半徑。ZC1表示平 行雙導線的特性阻抗，計算公式為
ZC2表示同軸線的特性阻抗，計算公式為
;21112表示從平行雙導線和同軸線連接處看進去的第一輸入阻抗，計算公式為
，其中β2是同軸線的相移常數(shù);Ζιη1表示從電源處看進去的傳 輸線的第二輸入阻抗，計算公式為：
，其中仇是平行雙導線的相 移常數(shù);Vinl表示從電壓源端看進去的端口電壓值，計算公式為
；VD表示在 兩種傳輸線連接處的端口電壓，即需要求解的差模電壓，計算公式為
其中Pi表示在連接處負載的電壓反射系數(shù)，計算公式為
[0119]其次，參見圖6示出的平行雙導線和同軸線級聯(lián)發(fā)生的模式轉(zhuǎn)換示意圖，在兩種傳 輸線連接處將差模電壓轉(zhuǎn)化為等效的共模電壓源;過程如下：
[0120]通過定義不平衡差值因子，在兩種結(jié)構(gòu)的傳輸線連接處把差模電壓轉(zhuǎn)化為等效的 共模電壓源。當兩種結(jié)構(gòu)的傳輸線連接在一起時，這兩種傳輸線因為結(jié)構(gòu)不同，因此它們的 不平衡差值因子不同，在連接的截面會發(fā)生模式轉(zhuǎn)換；
[0121] hi表示一個導體的不平衡差值因子，h2表示另一各導體的不平衡差值因子。在把差 模電壓轉(zhuǎn)換為共模電壓源的過程中，Vci表不一個導體在截面的共模電壓，VC2表不另一個導 體在同一個截面共模電壓。由之前的關(guān)系式可以得到
[0122] Vci = V2+hiVD
[0123] Vc2 = V2+h2VD
[0124] 那么插入到截面的共模電壓源可以由下式得到，
[0125] Δ Vc = Vc2-Vci= (h2-hi)VD= A hVD
[0126] 當傳輸線距離地足夠遠時，可以將參考地去掉，但是上式的關(guān)系依然適用。此時傳 輸線的級聯(lián)等效模型不再是分開的，而是通過一個共模電壓源連接成為一個整體，從而進 行進一步的分析。
[0127] 再次，采用天線理論，在天線模式下，可以把連接處左邊的平行雙導線等效為同軸 線，通過共模電壓源和之前已經(jīng)存在的同軸線連接，得到等效的天線模型。等效的單導體的 半徑與原始的雙導體半徑及間距的關(guān)系為％ =^，ae表示等效后的單導體的半徑。最終 的得到的天線模型如圖7所示簡化后的天線模型的示意圖。
[0128] 再次，考慮天線模型的輻射損耗，具體計算過程如下：
[0129] Rc表示天線模型的輸入阻抗，
，AVdPIc可以通過仿真軟件的 端口電壓和電流得到。在兩種傳輸線的交界面，傳輸線模式的功率和天線模式的功率相等。 用公式表達為Ρ= Δ VcI(； = VdId，已知Δ Vc= Δ hVD，經(jīng)推導可得到天線模式輸入阻抗等效到 傳輸線模式中的表達式，
，Rant_a表示等效到 傳輸線模式中的天線的輻射損耗。
[0130] 最后，基于輻射損耗對天線模型進行修正；
[0131] 過并聯(lián)在兩種傳輸線交界面的兩根導體之間被加入到傳輸線模式中， Rant_4PZin2的并聯(lián)電阻成為新的從交界面看進去的輸入阻抗，并基于新的輸入阻抗代入
以獲取新的從交界面看進去的輸入阻抗， 并依次修正數(shù)據(jù):Zinl、Vinl、VD，進而修正Δ VC，以實現(xiàn)對天線模型的修正。
[0132] 綜上所述，天線模式的輻射損耗的具體計算步驟如下：
[0133] 1、假定交界面的端口差模電壓為一固定值，利用模式轉(zhuǎn)換得到相應的簡化的天線 模型，在FEK0軟件中建立該天線模型并進行仿真，得到天線模型共模電壓源處的電壓和電 流，進而得到天線模型的輸入阻抗，根據(jù)上述已有關(guān)系式，最終得到代入傳輸線模式的等效 天線阻抗（即R ant(3nn4PZin2的并聯(lián)電阻），將等效天線阻抗并聯(lián)到傳輸線模式的交界面，得到 修正的傳輸線模型，如圖8所示的修正后的傳輸線模型的示意圖。
[0134] 2、計算修正后的傳輸線模型的交界面的差模電壓，得到修正傳輸線模型對應的天 線模型，可見，修正后的天線模型已經(jīng)考慮了天線模式的輻射損耗。
[0135] 綜上所述，本發(fā)明實施例的優(yōu)點在于：
[0136] ①在對屏蔽線纜的軟辮線進行建模時，將實際結(jié)構(gòu)進行等效簡化成平行雙導線和 同軸線的級聯(lián)，有效的降低了模型的復雜度。
[0137] ②將模型分解成傳輸線模型和天線模型，通過計算傳輸線模型的差模電壓和應用 不平衡差值理論，得到相應的天線模型的共模電壓源，通過等效天線模型分析輻射效應，提 尚了仿真效率。
[0138] ③將天線模型的輻射損耗加入到傳輸線模式的差模電壓的計算中，提高了輻射值 結(jié)果的精度，尤其是諧振點附近的精度，而軟辮線的輻射值在諧振點最大，該點的準確性在 實際應用中有很大的指導意義。
[0139] ④將軟辮線輻射模型最后簡化成偶極子天線，因此可以根據(jù)偶極子天線的特性來 分析軟辮線，從而得到軟辮線的輻射特性，可以在不能仿真建模的情況下大致估計軟辮線 輻射特性。
[0140] 在上述屏蔽線纜的軟辮線的天線模型的基礎(chǔ)上，本發(fā)明實施例還提出了一種軟辮 線福射效應分析方法，包括：
[0141] 在FEK0軟件中建立修正后的天線模型，計算不同頻率下天線模型的電磁輻射值。 根據(jù)天線特性和計算結(jié)果分析軟辮線的輻射特性和頻率的關(guān)系，得出結(jié)論，指導實際屏蔽 線纜的搭接情況，在能夠?qū)崿F(xiàn)的情況下，盡可能減少因為軟辮線引起的電磁輻射，減少電磁 兼容問題，調(diào)高設(shè)備間的電磁兼容性。
[0142] 下面參照圖2示出的近似模型的示意圖對本方案進行實例說明：
[0143] 其中平行雙導線的長度Li為15cm，半徑a為0.1mm，兩根導線之間的距離d為1.5mm; 同軸線的長度L2Sl5cm;電壓源幅值Vs為IV，電壓源內(nèi)阻Zs為50歐姆;端接的負載A為同軸 線的特性阻抗，得到一個匹配的形式。平行雙導線的兩個導體的尺寸相同，因此不平衡差值 因子In為0.5;同軸線只有一個導體，因此不平衡差值因子1! 2為0。把這些參數(shù)代入計算得到 簡化的天線模型，在FEK0軟件中建立該天線模型，進行頻域建模求解，求解頻段為10MHz-1000MHz，得到距離模型中心點2m處的最大輻射的電場值隨頻率變化的曲線。
[0144]下面參照圖9示出的本發(fā)明實施例提出的建模方法的仿真結(jié)果和全波模型仿真的 最大輻射值的對比圖，將等效天線模型的仿真結(jié)果和全波仿真結(jié)果對比，由點狀線表示等 效模型得到的結(jié)果，實線表示全波模型仿真得到的結(jié)果，可以看到兩個結(jié)果吻合很好，證明 了簡化等效模型的正確性，以及計算精度得到了保證。從結(jié)果中可以看到，輻射值的結(jié)果符 合偶極子天線的特性，在諧振點附近輻射值最大，是最有可能出現(xiàn)電磁兼容問題的頻點，因 此保證該頻點的精度有非常重要的意義。
[0145] 進一步地，參照圖10示出的本發(fā)明一實施例提供建模方法的仿真結(jié)果和已有不平 衡差值理論建模的最大輻射值的對比圖可知，本發(fā)明采用的不平衡差值因子得到的模型， 與原有的根據(jù)該理論得到的模型相比，加入了對輻射損耗的考慮，與已有的模型得到的結(jié) 果相比，在諧振點的精度得到了極大的提高。圖10中，點狀線表示未考慮輻射損耗的等效模 型的仿真結(jié)果，實線表示本發(fā)明采用的方法的仿真結(jié)果，可以看到兩個計算結(jié)果在諧振點 附近差別較大，未考慮輻射損耗的模型結(jié)果在諧振點處，比本發(fā)明的結(jié)果高了 6dB左右，而 本發(fā)明結(jié)果是和全波仿真結(jié)果完全吻合的。
[0146] 可見，采用本發(fā)明方法得到的模型，是一個簡單的偶極子模型，在仿真過程中只需 要一維剖分，而原始模型因為含有屏蔽線纜，需要進行二維剖分，當線纜比較細的時候，為 了得到正確的結(jié)果需要進行大量剖分，占用大量計算資源，并且耗費時間。采用本發(fā)明的方 法，在保證結(jié)果正確的前提下，很大程度上節(jié)約了計算資源并節(jié)省了仿真所需要的時間，尤 其是對含屏蔽線纜這種比較復雜的機構(gòu)，本發(fā)明方法的優(yōu)點尤為突出。此外當沒有條件進 行精確仿真時，可以根據(jù)等效的偶極子天線模型，采用天線理論進行大致的計算，估算出軟 辮線的電磁輻射量值和最大輻射的頻率范圍等。
[0147] 對于方法實施方式，為了簡單描述，故將其都表述為一系列的動作組合，但是本領(lǐng) 域技術(shù)人員應該知悉，本發(fā)明實施方式并不受所描述的動作順序的限制，因為依據(jù)本發(fā)明 實施方式，某些步驟可以采用其他順序或者同時進行。其次，本領(lǐng)域技術(shù)人員也應該知悉， 說明書中所描述的實施方式均屬于優(yōu)選實施方式，所涉及的動作并不一定是本發(fā)明實施方 式所必須的。
[0148] 圖11示出了本發(fā)明一實施例提供的屏蔽線纜的軟辮線的天線模型的建模裝置的 結(jié)構(gòu)示意圖，參見圖11，該建模裝置包括：
[0149] 獲取模塊11，用于獲取所述屏蔽線纜、所述軟辮線和裸露的芯線的參數(shù)信息，并根 據(jù)所述參數(shù)信息生成級聯(lián)的平行雙導線和同軸線，以構(gòu)建近似模型；
[0150] 分解模塊12,用于將所述近似模型分解為傳輸線模型和天線模型；
[0151] 第一處理模塊13,用于在所述傳輸線模型下，根據(jù)所述平行雙導線和所述同軸線 的尺寸信息獲取所述平行雙導線和所述同軸線連接處的差模電壓;獲取所述平行雙導線和 所述同軸線的不平衡差值因子，并根據(jù)所述不平衡差值因子，將所述差模電壓轉(zhuǎn)化為所述 天線模型中等效的共模電壓源；
[0152] 第二處理模塊14,用于在所述天線模型下，根據(jù)所述共模電壓源獲取天線模型的 輸入阻抗以及所述輸入阻抗等效到傳輸線模型過程中的輻射損耗；
[0153]修正模塊15,用于根據(jù)所述輻射損耗對所述傳輸線模型進行修正，獲得修改正后 的差模電壓，并根據(jù)修正后的差模電壓對所述天線模型進行修正；
[0154] 其中，不平衡差值因子為與所述近似模型對應的實際整體模型中流經(jīng)目標導體的 共模電流值與總的共模電流值的比例。
[0155] 本實施例中，所述尺寸信息包括:所述平行雙導線和所述同軸線的半徑；
[0156] 相應地，所述第一處理模塊13,具體用于根據(jù)所述半徑獲取所述平行雙導線和所 述同軸線的特性阻抗;根據(jù)所述特性阻抗獲取從所述平行雙導線和和所述同軸線的連接處 看進去的第一輸入阻抗;根據(jù)所述第一輸入阻抗獲取從電壓源處看進去的所述平行雙導線 和和所述同軸線的第二輸入阻抗;根據(jù)所述第二輸入阻抗獲取從所述電壓源看進去的端口 電壓值;根據(jù)所述端口電壓值獲取所述平行雙導線和所述同軸線的連接處的差模電壓。
[0157]本實施例中，所述第一處理模塊13,具體用于通過以下公式，結(jié)合所述端口電壓 值，獲取所述平行雙導線和和所述同軸線的連接處的差模電壓：
[0159] 其中，Vinl表示所述端口電壓值，&表示在連接處負載的電壓反射系數(shù)，扮表示軟辮 線部分的相移常數(shù)，L3表示等效電路中平行雙導線的尺寸信息。
[0160] 本實施例中，所述修正模塊15,具體用于在所述天線模型下，根據(jù)所述輻射損耗和 所述第一輸入阻抗獲取從所述平行雙導線和和所述同軸線的連接處看進去第三輸入阻抗； 根據(jù)所述第三輸入阻抗獲取從電壓源處看進去的所述平行雙導線和和所述同軸線的第四 輸入阻抗;根據(jù)所述第四輸入阻抗對所述端口電壓值進行修正，并根據(jù)修正后的端口電壓 值對所述差模電壓進行修正;根據(jù)修正后的差模電壓對所述天線模型中的所述共模電壓源 進行修正。
[0161] 本實施例中，所述第一處理模塊13,具體用于根據(jù)所述不平衡差值因子和所述差 模電壓獲取所述平行雙導線的第一共模電壓和所述同軸線的第二共模電壓;根據(jù)所述第一 共模電壓和所述第二共模電壓獲取共模電壓源。
[0162] 對于裝置實施方式而言，由于其與方法實施方式基本相似，所以描述的比較簡單， 相關(guān)之處參見方法實施方式的部分說明即可。
[0163] 應當注意的是，在本發(fā)明的裝置的各個部件中，根據(jù)其要實現(xiàn)的功能而對其中的 部件進行了邏輯劃分，但是，本發(fā)明不受限于此，可以根據(jù)需要對各個部件進行重新劃分或 者組合。
[0164] 本發(fā)明的各個部件實施方式可以以硬件實現(xiàn)，或者以在一個或者多個處理器上運 行的軟件模塊實現(xiàn)，或者以它們的組合實現(xiàn)。本裝置中，PC通過實現(xiàn)因特網(wǎng)對設(shè)備或者裝置 遠程控制，精準的控制設(shè)備或者裝置每個操作的步驟。本發(fā)明還可以實現(xiàn)為用于執(zhí)行這里 所描述的方法的一部分或者全部的設(shè)備或者裝置程序(例如，計算機程序和計算機程序產(chǎn) 品）。這樣實現(xiàn)本發(fā)明的程序可以存儲在計算機可讀介質(zhì)上，并且程序產(chǎn)生的文件或文檔具 有可統(tǒng)計性，產(chǎn)生數(shù)據(jù)報告和cpk報告等，能對功放進行批量測試并統(tǒng)計。應該注意的是上 述實施方式對本發(fā)明進行說明而不是對本發(fā)明進行限制，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離所 附權(quán)利要求的范圍的情況下可設(shè)計出替換實施方式。在權(quán)利要求中，不應將位于括號之間 的任何參考符號構(gòu)造成對權(quán)利要求的限制。單詞"包含"不排除存在未列在權(quán)利要求中的元 件或步驟。位于元件之前的單詞"一"或"一個"不排除存在多個這樣的元件。本發(fā)明可以借 助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于適當編程的計算機來實現(xiàn)。在列舉了若干裝置 的單元權(quán)利要求中，這些裝置中的若干個可以是通過同一個硬件項來具體體現(xiàn)。單詞第一、 第二、以及第三等的使用不表示任何順序?？蓪⑦@些單詞解釋為名稱。
[0165] 雖然結(jié)合附圖描述了本發(fā)明的實施方式，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不脫離本發(fā) 明的精神和范圍的情況下做出各種修改和變型，這樣的修改和變型均落入由所附權(quán)利要求 所限定的范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種屏蔽線纜的軟辮線的天線模型的建模方法，其特征在于，包括： 獲取所述屏蔽線纜、所述軟辮線和裸露的忍線的參數(shù)信息，并根據(jù)所述參數(shù)信息生成 級聯(lián)的平行雙導線和同軸線，W構(gòu)建近似模型； 將所述近似模型分解為傳輸線模型和天線模型； 在所述傳輸線模型下，根據(jù)所述平行雙導線和所述同軸線的尺寸信息獲取所述平行雙 導線和所述同軸線連接處的差模電壓;獲取所述平行雙導線和所述同軸線的不平衡差值因 子，并根據(jù)所述不平衡差值因子，將所述差模電壓轉(zhuǎn)化為所述天線模型中等效的共模電壓 源； 在所述天線模型下，根據(jù)所述共模電壓源獲取天線模型的輸入阻抗W及所述輸入阻抗 等效到傳輸線模型過程中的福射損耗； 根據(jù)所述福射損耗對所述傳輸線模型進行修正，獲得修改正后的差模電壓，并根據(jù)修 正后的差模電壓對所述天線模型進行修正； 其中，不平衡差值因子為與所述近似模型對應的實際整體模型中流經(jīng)目標導體的共模 電流值與總的共模電流值的比例。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的建模方法，其特征在于，所述尺寸信息包括:所述平行雙導線 和所述同軸線的半徑和長度信息； 相應地，所述根據(jù)所述平行雙導線和所述同軸線的尺寸信息獲取所述平行雙導線和所 述同軸線連接處的差模電壓的步驟具體包括： 根據(jù)所述半徑獲取所述平行雙導線和所述同軸線的特性阻抗； 根據(jù)所述特性阻抗和所述長度信息獲取從所述平行雙導線和和所述同軸線的連接處 看進去的第一輸入阻抗； 根據(jù)所述第一輸入阻抗和所述長度信息獲取從電壓源處看進去的所述平行雙導線和 和所述同軸線的第二輸入阻抗； 根據(jù)所述第二輸入阻抗獲取從所述電壓源看進去的端口電壓值； 根據(jù)所述端口電壓值獲取所述平行雙導線和所述同軸線的連接處的差模電壓。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的建模方法，其特征在于，所述根據(jù)所述端口電壓值獲取所述平 行雙導線和所述同軸線的連接處的差模電壓的步驟具體包括： 通過W下公式，結(jié)合所述端口電壓值，獲取所述平行雙導線和和所述同軸線的連接處 的差模電壓：公式一 其中，Vinl表示所述端口電壓值，P1表示在連接處負載的電壓反射系數(shù)，β?表示軟辮線部 分的相移常數(shù)，L3表示所述平行雙導線的尺寸信息。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的建模方法，其特征在于，所述根據(jù)所述福射損耗對所述傳輸線 模型進行修正，獲得修改正后的差模電壓，并根據(jù)修正后的差模電壓對所述天線模型進行 修正的步驟具體包括： 在所述天線模型下，根據(jù)所述福射損耗和所述第一輸入阻抗獲取從所述平行雙導線和 和所述同軸線的連接處看進去第Ξ輸入阻抗； 根據(jù)所述第Ξ輸入阻抗獲取從電壓源處看進去的所述平行雙導線和和所述同軸線的 第四輸入阻抗； 根據(jù)所述第四輸入阻抗對所述端口電壓值進行修正，并根據(jù)修正后的端口電壓值對所 述差模電壓進行修正； 根據(jù)修正后的差模電壓對所述天線模型中的所述共模電壓源進行修正。5. 根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項所述的建模方法，其特征在于，所述根據(jù)所述不平衡差值因 子，將所述差模電壓轉(zhuǎn)化為所述天線模型中等效的共模電壓源的步驟具體包括： 根據(jù)所述不平衡差值因子和所述差模電壓獲取所述平行雙導線的第一共模電壓和所 述同軸線的第二共模電壓； 根據(jù)所述第一共模電壓和所述第二共模電壓獲取共模電壓源。6. -種屏蔽線纜的軟辮線的天線模型的建模裝置，其特征在于，包括： 獲取模塊，用于獲取所述屏蔽線纜、所述軟辮線和裸露的忍線的參數(shù)信息，并根據(jù)所述 參數(shù)信息生成級聯(lián)的平行雙導線和同軸線，W構(gòu)建近似模型； 分解模塊，用于將所述近似模型分解為傳輸線模型和天線模型； 第一處理模塊，用于在所述傳輸線模型下，根據(jù)所述平行雙導線和所述同軸線的尺寸 信息獲取所述平行雙導線和所述同軸線連接處的差模電壓;獲取所述平行雙導線和所述同 軸線的不平衡差值因子，并根據(jù)所述不平衡差值因子，將所述差模電壓轉(zhuǎn)化為所述天線模 型中等效的共模電壓源； 第二處理模塊，用于在所述天線模型下，根據(jù)所述共模電壓源獲取天線模型的輸入阻 抗W及所述輸入阻抗等效到傳輸線模型過程中的福射損耗； 修正模塊，用于根據(jù)所述福射損耗對所述傳輸線模型進行修正，獲得修改正后的差模 電壓，并根據(jù)修正后的差模電壓對所述天線模型進行修正； 其中，不平衡差值因子為與所述近似模型對應的實際整體模型中流經(jīng)目標導體的共模 電流值與總的共模電流值的比例。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的建模裝置，其特征在于，所述尺寸信息包括:所述平行雙導線 和所述同軸線的半徑和長度信息； 相應地，所述第一處理模塊，具體用于根據(jù)所述半徑獲取所述平行雙導線和所述同軸 線的特性阻抗;根據(jù)所述特性阻抗和所述長度信息獲取從所述平行雙導線和和所述同軸線 的連接處看進去的第一輸入阻抗;根據(jù)所述第一輸入阻抗和所述長度信息獲取從電壓源處 看進去的所述平行雙導線和和所述同軸線的第二輸入阻抗;根據(jù)所述第二輸入阻抗獲取從 所述電壓源看進去的端口電壓值;根據(jù)所述端口電壓值獲取所述平行雙導線和所述同軸線 的連接處的差模電壓。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的建模裝置，其特征在于，所述第一處理模塊，具體用于通過W 下公式，結(jié)合所述端口電壓值，獲取所述平行雙導線和和所述同軸線的連接處的差模電壓：公式一 其中，Vinl表示所述端口電壓值，P1表示在連接處負載的電壓反射系數(shù)，β?表示軟辮線部 分的相移常數(shù)，L3表示所述平行雙導線的尺寸信息。9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的建模裝置，其特征在于，所述修正模塊，具體用于在所述天線 模型下，根據(jù)所述福射損耗和所述第一輸入阻抗獲取從所述平行雙導線和和所述同軸線的 連接處看進去第Ξ輸入阻抗;根據(jù)所述第Ξ輸入阻抗獲取從電壓源處看進去的所述平行雙 導線和和所述同軸線的第四輸入阻抗;根據(jù)所述第四輸入阻抗對所述端口電壓值進行修 正，并根據(jù)修正后的端口電壓值對所述差模電壓進行修正;根據(jù)修正后的差模電壓對所述 天線模型中的所述共模電壓源進行修正。10.根據(jù)權(quán)利要求6-9任一項所述的建模裝置，其特征在于，所述第一處理模塊，具體用 于根據(jù)所述不平衡差值因子和所述差模電壓獲取所述平行雙導線的第一共模電壓和所述 同軸線的第二共模電壓;根據(jù)所述第一共模電壓和所述第二共模電壓獲取共模電壓源。
【文檔編號】G06F17/50GK106096176SQ201610461637
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月23日
【發(fā)明人】王珺珺, 劉夢希, 吳緒悅, 李冰, 宋欣蔚
【申請人】北京航空航天大學