本發(fā)明專利技術(shù)公開一種直角地面上方線纜束終端串?dāng)_的快速預(yù)測方法，該方法是一種對直角接地平面適用，且能快速預(yù)測其上方多導(dǎo)體線纜束終端串?dāng)_的等效方法。此方法首先結(jié)合多導(dǎo)體傳輸線和鏡像法理論求得直角接地面上方多導(dǎo)體線纜束單位長度分布參數(shù)的解析公式，從而為傳統(tǒng)等效線束法在此類問題中的應(yīng)用解決了關(guān)鍵性的難題，然后再運(yùn)用等效線束法實(shí)現(xiàn)直角地面上方線纜束終端串?dāng)_電壓的預(yù)估，極大地降低了線纜束終端串?dāng)_的計算復(fù)雜度和計算機(jī)內(nèi)存需求，提高了仿真預(yù)測速度。此方法不僅會促進(jìn)傳統(tǒng)等效線束法的發(fā)展，擴(kuò)展其應(yīng)用范圍，而且對我國的汽車行業(yè)、航空航天事業(yè)的發(fā)展也具有重要意義，尤其可為大飛機(jī)的電氣互聯(lián)設(shè)計和布線提供理論依據(jù)和分析手段。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種線纜束終端串?dāng)_快速預(yù)測方法，尤其涉及一種對直角地面上方線 纜束終端串?dāng)_問題的快速預(yù)測方法。
技術(shù)介紹
等效線束法(Equivalent Cable Bundle Method, ECBM)是一種高效分析大量線纜 組成線束的電磁兼容性方法，它首先由Guillaume Andrieu等人在2008年提出，并應(yīng)用于 汽車內(nèi)部線纜束收到外界電磁信號耦合時線纜束共模電流的提取問題。其基本思想是當(dāng)外 界電磁信號耦合到線纜束上時，線纜束中的共模電流遠(yuǎn)大于差模電流，因此可根據(jù)線纜束 中每根線纜的終端阻抗與線纜束共模特性阻抗的相對大小將所有線纜束分為四組或者更 少。這樣無論線纜束中線纜的數(shù)量多么龐大，類型多么復(fù)雜，最終均可簡化成最多四根等 效線纜的線纜束，大大簡化了原有線纜束的形式，提高了仿真效率，其適用頻率可達(dá)3GHz。 但線纜束中線纜的短接阻抗僅限于實(shí)阻抗，使其應(yīng)用受到很大限制。2009年，Guillaume Andrieu等人又將等效線束法進(jìn)行了拓展，將其應(yīng)用于復(fù)雜線纜束對外部空間的輻射問題 中。2010年，B. Schetelig等人將等效線束法用于差分線受到外界電磁波照射時差分線中 感應(yīng)電流的計算中。在國內(nèi)，重慶大學(xué)的李永明副教授指導(dǎo)的2010屆碩士研究生曾鉉在其畢業(yè)論文 中將等效線束法應(yīng)用到汽車內(nèi)線束的電磁輻射中，并取得了滿意的效果。2010年南京航空 航天大學(xué)的李茁等人提出了一種新的等效線束法并將其應(yīng)用到復(fù)雜線纜束串?dāng)_耦合的分 析中，該方法既可以分析線纜束中任意兩根線纜之間的串?dāng)_耦合，又可以分析單一線纜與 其他線纜束中任一線纜之間的串?dāng)_耦合，同時還能分析兩線纜束中任意兩根線纜之間的串 擾耦合。但是，其中線纜的端接負(fù)載也只限于實(shí)阻抗，線纜束的排布僅限于一條直線，端接 激勵信號的頻率也限于IGHz及以下。2011年，李茁等人又提出了一種廣義等效線束法，該 方法將原有等效線束法的適用范圍進(jìn)一步拓展，可計算端接阻抗為任意復(fù)阻抗時的共模電 流、共模輻射和串?dāng)_耦合等。2012年，李茁課題組又將該方法成功用于汽車線纜的電磁兼容 性評估中。同年，李茁課題組又將等效線束法拓展應(yīng)用于圓柱腔體內(nèi)多導(dǎo)體線纜束的串?dāng)_ 耦合預(yù)估中，進(jìn)一步拓展了等效線束法的應(yīng)用范圍。國內(nèi)外學(xué)者的研究表明，等效線束法實(shí)用有效，應(yīng)用幾乎涵蓋了線束電磁兼容性 分析的所有領(lǐng)域，包括線束的傳導(dǎo)敏感度、輻射敏感度和串?dāng)_耦合分析等，但存在端接阻抗 的有限性、復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的適用性不強(qiáng)等問題。盡管如此，其核心思想仍使其在分析復(fù)雜布線系 統(tǒng)電磁兼容性時遠(yuǎn)優(yōu)于其它算法。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
專利技術(shù)目的本專利技術(shù)解決的是直角地面上方線纜束終端串?dāng)_的預(yù)測問題，本專利技術(shù)提 出了，該方法首先是結(jié)合多導(dǎo)體傳輸線 和鏡像法理論直接求得直角接地面上方多導(dǎo)體線纜束單位長度分布參數(shù)的解析公式，從而為傳統(tǒng)等效線束法在此類問題中的應(yīng)用解決了關(guān)鍵性的難題，從而極大地降低了此類問題 中線纜束終端串?dāng)_問題的計算復(fù)雜度和計算機(jī)內(nèi)存需求，提高了仿真預(yù)測速度。為了達(dá)到上述目的，本專利技術(shù)的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的—種直角地面上方線纜束終端串?dāng)_的快速預(yù)測方法，其特征在于該方法包括兩個 過程過程一結(jié)合多導(dǎo)體傳輸線和鏡像法理論求得直角接地平面上方多導(dǎo)體線纜束單 位長度分布參數(shù)的解析計算公式，然后采用該解析公式得到原始線纜束的單位長度電感和 電容參數(shù)矩陣；過程二 采用等效線束法并結(jié)合過程一中單位長度分布參數(shù)的解析計算公式來實(shí) 現(xiàn)直角接地平面上方多導(dǎo)體線纜束簡化模型，再用多導(dǎo)體傳輸線網(wǎng)絡(luò)方法仿真計算出直角 地面上方線纜束簡化后受擾線纜的近、遠(yuǎn)端時域串?dāng)_電壓。本專利技術(shù)采用上述技術(shù)方案具有如下有益效果1.本專利技術(shù)主要解決一種直角地面上方線纜束終端串?dāng)_的快速預(yù)測問題，尤其是結(jié) 合多導(dǎo)體傳輸線和鏡像法理論求得直角接地面上方多導(dǎo)體線纜束的單位長度電感和電容 參數(shù)的解析結(jié)果，為傳統(tǒng)等效線束法在該問題中的應(yīng)用解決了關(guān)鍵性的難題，從而拓寬了 等效線束法的應(yīng)用領(lǐng)域和范圍，為等效線束法的發(fā)展開辟了新的思路。2.高效數(shù)值仿真算法；由于本專利技術(shù)提出的是基于等效線束法的一種直角地面上 方線纜束終端串?dāng)_的快速方法，目的也是降低直角地面上方線纜束系統(tǒng)中的線纜計算復(fù)雜 度，提高線纜串?dāng)_問題分析速度，進(jìn)而減少線纜仿真的計算時間和計算機(jī)內(nèi)存需求，從本發(fā) 明的具體實(shí)施方案的算例中可以看出，簡化線纜的仿真計算時間相對完整線纜的計算時間 減少5. 5倍(完整線纜為14根線纜仿真計算時間為33秒，簡化線纜為6根線纜仿真計算時 間為6秒，仿真是在2.1GHz處理器和2. OGB內(nèi)存計算機(jī)上實(shí)現(xiàn)的)，隨著直角地面上方線纜 束系統(tǒng)中的完整線纜數(shù)目的不斷增加，到成百上千根線纜時，線纜計算復(fù)雜度，分析速度， 仿真計算時間以及計算機(jī)內(nèi)存需求將會大幅度的降低，效率將會得到更大的提高。3.效率好，精度高；本專利技術(shù)在具體的實(shí)施過程中，應(yīng)用一定的簡化假設(shè)和相應(yīng)的 計算法則，通過一定的程序代碼，能夠很快地將完整線纜束模型等效成簡化線纜束模型，且 根據(jù)多導(dǎo)體傳輸線網(wǎng)絡(luò)方法，對簡化前后的仿真結(jié)果進(jìn)行對比分析，能夠得到精度相對較 高且令人滿意的分析預(yù)測效果，隨著計算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，本專利技術(shù)的等效過程將會通過 一定的計算機(jī)代碼使其實(shí)現(xiàn)自動化，本專利技術(shù)的計算效率將會得到更大的提高。4.應(yīng)用范圍廣泛；本專利技術(shù)主要應(yīng)用了線纜束的等效思想，提出了一種直角地面上 方線纜束終端串?dāng)_的快速方法，一方面，對于接地面的角度為60°、45°、30°等等符合多 導(dǎo)體傳輸線和鏡像法理論的角度均可采用本專利技術(shù)的思想過程，首先給出上述角度接地面下 的多導(dǎo)體線纜束單位長度電感和電容參數(shù)的解析結(jié)果，然后在運(yùn)用等效線束法實(shí)現(xiàn)等效快 速預(yù)測；另一方面，在電磁兼容領(lǐng)域，串?dāng)_，輻射，受擾一直是線纜電磁兼容性的三大問題， 本專利技術(shù)同樣可以很好的解決線纜輻射和受擾問題的快速分析預(yù)測，同時，本專利技術(shù)在分析輻 射問題時，可以對汽車以及飛機(jī)中的線纜在高頻段(3GHz及以上)的電磁輻射問題進(jìn)行快速 簡化預(yù)測，突破一般多導(dǎo)體傳輸線的頻率限制范圍(IGHz及以下)，本專利技術(shù)的實(shí)施方案針對 的是自由空間中理想單直導(dǎo)線的簡化計算問題，對于非理想的，有鏈路的直導(dǎo)線，彎曲導(dǎo)線 或屏蔽線，雙絞線的簡化計算，以及包括汽車、飛機(jī)等環(huán)境下的電氣布線互聯(lián)系統(tǒng)中線纜電磁兼容性問題的快速分析計算都同樣適用。本專利技術(shù)不僅會促進(jìn)傳統(tǒng)等效線束法的發(fā)展，擴(kuò)展其應(yīng)用范圍，也為機(jī)載電氣布線互聯(lián)系統(tǒng)(Electrical Wiring Interconnection System,簡稱 EWIS)的電氣互聯(lián)設(shè)計和布線提供理論依據(jù)和分析手段，為我國大飛機(jī)項目中布線系統(tǒng)的電磁兼容問題提供技術(shù)支撐，而且對我國的汽車行業(yè)、航空航天事業(yè)的發(fā)展也具有重要意義。附圖說明圖1是本專利技術(shù)解決的直角接地面上方多導(dǎo)體線纜束示意圖。圖2是本專利技術(shù)求解的直角接地面上方雙導(dǎo)體傳輸線自感鏡像原理圖。圖3是本專利技術(shù)求解的直角接地面上方雙導(dǎo)體傳輸線互感鏡像原理圖。圖4是本專利技術(shù)求解的直角接地面上方完整線纜束模型終端幾何截面圖。圖5是本專利技術(shù)求解的直角接地面上方簡化線纜束模型終端幾何截面圖。圖6是本專利技術(shù)中線纜3的近端所加的時域周期性脈沖電壓波形圖。圖7是本專利技術(shù)預(yù)測線纜終端的受擾線近端串?dāng)_電壓波形圖。圖8是本專利技術(shù)預(yù)測線纜終端的受擾線遠(yuǎn)端串?dāng)_電壓波本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種直角地面上方線纜束終端串?dāng)_的快速預(yù)測方法，其特征在于該方法包括兩個過程：過程一：結(jié)合多導(dǎo)體傳輸線和鏡像法理論求得直角接地平面上方多導(dǎo)體線纜束單位長度分布參數(shù)的解析計算公式，然后采用該解析公式得到原始線纜束的單位長度電感和電容參數(shù)矩陣；過程二：采用等效線束法并結(jié)合過程一中單位長度分布參數(shù)的解析計算公式來實(shí)現(xiàn)直角接地平面上方多導(dǎo)體線纜束簡化模型，再用多導(dǎo)體傳輸線網(wǎng)絡(luò)方法仿真計算出直角地面上方線纜束簡化后受擾線纜的近、遠(yuǎn)端時域串?dāng)_電壓。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種直角地面上方線纜束終端串?dāng)_的快速預(yù)測方法，其特征在于該方法包括兩個過程: 過程一結(jié)合多導(dǎo)體傳輸線和鏡像法理論求得直角接地平面上方多導(dǎo)體線纜束單位長度分布參數(shù)的解析計算公式，然后采用該解析公式得到原始線纜束的單位長度電感和電容參數(shù)矩陣； 過程二 采用等效線束法并結(jié)合過程一中單位長度分布參數(shù)的解析計算公式來實(shí)現(xiàn)直角接地平面上方多導(dǎo)體線纜束簡化模型，再用多導(dǎo)體傳輸線網(wǎng)絡(luò)方法仿真計算出直角地面上方線纜束簡化后受擾線纜的近、遠(yuǎn)端時域串?dāng)_電壓。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種直角地面上方線纜束終端串?dāng)_的快速預(yù)測方法，其特征在于過程一具體包括首先結(jié)合多導(dǎo)體傳輸線和鏡像法理論求得直角接地平面上方無耗的理想多導(dǎo)體傳輸線纜束的單位長度自電感Lii和互電感Lij參數(shù)，如公式(I)和(2)所示3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種直角地面上方線纜束終端串?dāng)_的快速預(yù)測方法，其特征在于過程二具體還包括在等效線束法實(shí)施過程中，首先，將參與等效的線...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉亮亮，李茁，顏建，顧長青，曹明慧，徐安旺，
申請(專利權(quán))人：南京航空航天大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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