CN100461188C - 计算机辅助高频电路模型模拟分析方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种计算机辅助高频电路模型模拟分析方法及系统，可搭载至一计算机平台，提供一使用者操控的计算机辅助高频电路模型模拟分析功能；，该系统至少包括：图形接口式电路模型定义模块、设计参数处理模块以及模拟结果输出模块。本发明的计算机辅助高频电路模型模拟分析方法及系统采用图形化的接口，使用者可完全通过此图形化的接口输出一组电路模型的设计参数，令本发明的计算机辅助高频电路模型模拟分析系统自动计算出该组设计参数所对应的操作特性参数。本发明让高速数字电路的电路设计工程师在电路模拟的过程中，不必费时费力地撰写冗长的电路模型描述文件，因此可使高速数字电路的设计及模拟更为快速而有效。
Description
技术领域
本发明是关于一种计算机辅助电路模拟技术，特别是关于一种计算机辅助高频电路模型模拟分析方法及系统，应用在一计算机平台，例如一计算机辅助电路设计工作站，该计算机平台提供计算机辅助高频电路模型模拟分析功能，使用者在设计一高频传输线路(例如移动通讯用高速数字电路)时，方便及快速地通过该计算机平台模拟该高频传输线路的电路模型，求得该高频传输线路在实际操作时的特性参数。
背景技术
目前由于无线网络、移动电话以及全球定位系统(Global PositioningSystem，GPS)等无线通讯技术的快速发展及广大的需求，高速数字电路的设计及制造已成为电子业界中的一项极为热门的电子技术。基本上高速数字电路是布置上一种称为微线路(micro strips)的导电线路，由此微线路传递超高频率的数字信号，例如1GHz至3GHz(gigahertz)的数字信号。
HSPICE是高速数字电路设计上常用到的一种计算机辅助的电路模拟程序，可模拟各种高频信号传输线路于各种不同的设计方式下显现出的操作特性。然而目前业界使用的HSPICE电路模拟程序在实际应用上的一项缺点是，使用者须针对每一个特定的高速数字电路的设计方式首先自行编写一长串的电路模型设计参数描述文件，借此定义出使用者所设计的电路模型各项设计参数，例如包括传输线路的尺寸、物理特性、线距、电路板的介电系数等等。此外，在某些高速数字电路的设计上，此电路模型设计参数描述文件须再包括电路板的叠层架构上的RLGC(Resistance-Inductance-Conductance-Capacitance)模型，且此RLGC模型的建立须由电路设计工程师自行撰写一程序，描述电路板叠层架构的特性以及微线路的几何结构及相关的参数及坐标值；最后再利用电磁场分析器(field solver)求得适用的RLGC模型。然而此过程颇为费时费力且易于出错。此外，该常用方法也无法计算出合理的串音(cross talk)系数让电路设计工程师作比较，使得较密集传输线路的电路布局上会浪费过多的布局空间。
发明内容
为克服上述现有技术的缺点，本发明的主要目的在于提供一种计算机辅助高频电路模型模拟分析方法及系统，高速数字电路的电路设计工程师可更为方便及快速地为各式的高速数字电路的电路模型进行模拟分析工作。
本发明的计算机辅助高频电路模型模拟分析方法及系统是应用在计算机平台，例如一计算机辅助电路设计工作站，对该计算机平台提供一使用者操控的计算机辅助高频电路模型模拟分析功能，使用者在设计一高频传输线路(例如移动通讯用高速数字电路)时，更方便及快速地通过该计算机平台模拟该高频传输线路的电路模型，求得该高频传输线路于实际操作时的特性参数。
本发明的计算机辅助高频电路模型模拟分析方法至少包括：在该计算机平台上显示一图形化接口，提供一使用者操控的电路模型选择功能和一使用者操控的设计参数输入功能；其中该电路模型选择功能是选择一特定的电路模型，该设计参数输入功能则是输入与该电路模型有关的一组设计参数；接收该图形化接口所接收到的设计参数，并相应地据此按照该组设计参数的电路模型相关的一组特定的运算公式计算出一组相应的操作特性参数；以及将求得的操作特性参数显示在该计算机平台上。
在实体架构上，本发明的计算机辅助高频电路模型模拟分析系统至少包括：(A)一图形接口式电路模型定义模块，可在该计算机平台上显示一图形化接口，提供一使用者操控的电路模型选择功能和一使用者操控的设计参数输入功能；其中该电路模型选择功能是选择一特定的电路模型，该设计参数输入功能则是输入与该电路模型有关的一组设计参数；(B)一设计参数处理模块，可接收该图形接口式电路模型定义模块所接收到的设计参数，并相应地据此按照该组设计参数的电路模型相关的一组特定运算公式计算出一组相应的操作特性参数；以及(C)一模拟结果输出模块，可将该设计参数处理模块求得的操作特性参数显示在该计算机平台上。
本发明的计算机辅助高频电路模型模拟分析方法及系统采用图形化的接口，使用者可完全通过此图形化的接口输出一组电路模型的设计参数，令本发明的计算机辅助高频电路模型模拟分析系统自动计算出该组设计参数所对应的操作特性参数。本发明让高速数字电路的电路设计工程师在电路模拟的过程中，不必费时费力地撰写冗长的电路模型描述文件，因此可使高速数字电路的设计及模拟更为快速而有效。
附图说明
图1是本发明的计算机辅助高频电路模型模拟分析系统的对象导向组件模型的系统基本架构示意图；
图2是本发明的计算机辅助高频电路模型模拟分析系统在计算机屏幕显示的图形化接口的一个范例。
具体实施方式
实施例
以下即配合附图，详细说明本发明的计算机辅助高频电路模型模拟分析方法及系统的实施例。
图1显示本发明的计算机辅助高频电路模型模拟分析系统(如标号100所指的虚线框所示的部分)的应用方式及其对象导向组件模型(object-oriented component model)的基本架构。如图所示，本发明的计算机辅助高频电路模型模拟分析系统100在实际应用上是搭载到一计算机平台10，例如一计算机辅助电路设计工作站，对该计算机平台10提供一使用者操控的计算机辅助高频电路模型模拟分析功能，使用者(即高速数字电路的电路设计工程师)可更为方便及快速地通过该计算机平台10模拟各种高频传输线路的电路模型，求得高频传输线路在实际操作时的特性参数。
如图1所示，本发明的计算机辅助高频电路模型模拟分析系统100实体架构的对象导向组件模型(object-oriented component model)至少包括：(A)一图形接口式电路模型定义模块110；(B)一设计参数处理模块120；以及(C)一模拟结果输出模块130。在具体实施上，本发明的计算机辅助高频电路模型模拟分析系统100可完全以计算机程序实现，并将此计算机程序例如以一软件的附加模块(plug-in module)方式整合至一电路模拟软件，例如HSPICE的电路模拟软件。
以下分别说明本发明的计算机辅助高频电路模型模拟分析系统100中的各个构成模块的个别属性及功能。
图形接口式电路模型定义模块110可在该计算机平台10的屏幕11上显示一如图2所示的图形化接口200，使用者可选择所需的电路模型及输入相关的设计参数。在具体实施上，该图形化接口200例如包括一电路模型选项图形列210、一电路模型显示区220、一设计参数输入区230和一模拟结果显示区240；其中该电路模型选项图形列210上显示有一套特定的电路模型的选项图形，使用者可例如利用鼠标12点选所需的电路模型；该电路模型显示区220则是显示使用者点选的电路模型的结构形态；设计参数输入区230包括一系列的数据输入格，使用者可例如使用键盘13输入该电路模型显示区220所显示的电路模型在结构上的各项设计参数的数值(注：若使用者点选其它不同的电路模型，则此设计参数输入区230显示不同的设计参数)；模拟结果显示区240则显示模拟结果(即一组相应的操作特性参数)。
在图2所示的范例中，使用者选择的电路模型例如是一对高频传输线路的电路模型，因此图形化接口200的设计参数输入区230将分为2个数值输入区：一几何参数输入区231和一线距参数输入区232；其中该几何参数输入区231输入一组与几何结构形态有关的设计参数，例如包括第一介电层高度H、第二介电层高度H1、底部宽度W1、顶部宽度W2、导线厚度T、第一平面厚度T1、第二平面厚度T2等等；线距参数输入区232则输入一组与线距有关的设计参数(也就是与操作特性中的串音系数有关的参数)。当使用者通过此设计参数输入区230输入一组所需的设计参数后，接着即可选按模拟启动键[Simulate]250，图形接口式电路模型定义模块110响应地接收使用者输入的设计参数并发出一设计参数处理激活信息至设计参数处理模块120。在实际操作时，该图形接口式电路模型定义模块110可响应2项使用者操控事件：使用者操控的电路模块选择事件301和使用者操控的设计参数输入事件302；其中使用者操控的电路模块选择事件301即是使用者利用鼠标12从电路模型选项图形列210中点选所需的电路模型；使用者操控的设计参数输入事件302则是使用者利用键盘13输入设计参数的数值至设计参数输入区230。
设计参数处理模块120可响应上述图形接口式电路模型定义模块110发出的设计参数处理激活信息，接收使用者输入的一组设计参数，并响应地按照一组特定的运算公式计算出电路模型显示区220显示的电路模型在使用者设定的设计参数下所对应的操作特性参数。举例来说，如图2所示，若使用者点选的电路模型是一对高频传输线路，则此设计参数处理模块120即会依据使用者输入的设计参数，计算出该对高频传输线路的特性阻抗(characteristic impedance)、逆向串音系数(backward crosstalk coefficient)和正向串音系数(forward crosstalkcoefficient)。由于这些运算公式均为采用现有电路学的电路模拟公式，因此不对其作进一步说明
模拟结果输出模块130可将上述设计参数处理模块120求得的模拟结果(即操作特性参数)303，通过该图形化接口200中的模拟结果显示区240显示给使用者。在图2所示的范例中，若使用者点选的电路模型是一对高频传输线路，则此模拟结果输出模块130即会将设计参数处理模块120求得的特性阻抗Z0、逆向串音系数Kb和正向串音系数Kf的数值显示在该图形化接口200中的模拟结果显示区240，同时，也可例如通过另一显示接口显示模拟结果。
以下即利用一实例说明本发明的计算机辅助高频电路模型模拟分析系统100在实际应用时的操作方式。在实例中，假设使用者(即电路设计工程师)要设计一对平行并列的高频传输线路，因此首先利用本发明的计算机辅助高频电路模型模拟分析系统100对该对高频传输线路进行模拟分析。
请同时参阅图1和图2，本发明的计算机辅助高频电路模型模拟分析方法在实际应用时，由使用者启用本发明的计算机辅助高频电路模型模拟分析系统100，即图形接口式电路模型定义模块110在计算机平台10的屏幕11上显示一如图2所示的图形化接口200。由于使用者所要设计的电路是一对平行并列的高频传输线路，因此使用者可利用鼠标12，从图形化接口200的电路模型选项图形列210中点选对应的选项图形(也就是发出一使用者操控的电路模块选择事件301)。令电路模型显示区220显示出使用者选择的电路模型的图案，同时显示一组与该电路模型有关的设计参数W1、W2、H、H1、T、T1、T2和S。使用者通过图形化接口200中的设计参数输入区230及键盘13，输入这些设计参数的数值(也就是发出使用者操控的设计参数输入事件302)。完成数值输入工作后，使用者可选按模拟启动键[Simulate]250，图形接口式电路模型定义模块110响应地接收使用者输入的设计参数，并发出一设计参数处理激活信息至设计参数处理模块120，设计参数处理模块120响应地接收使用者输入的设计参数，并按照一组特定的与使用者点选的电路模型有关的运算公式，计算出该电路模型在该设计参数下所对应的操作特性参数，包括特性阻抗Z0、逆向串音系数Kb、和正向串音系数Kf的数值。接着模拟结果输出模块130可将该设计参数处理模块120求出的模拟结果(即操作特性参数)303，通过该图形化接口200中的模拟结果显示区240显示给使用者。
若使用者不满意模拟结果，则可再重新输入一组新设计参数至设计参数输入区230，本发明的计算机辅助高频电路模型模拟分析系统100输出一新的模拟结果。反之，若使用者对模拟结果感到满意，则可利用该组设计参数实际设计出一对高频传输线路。
总而言之，本发明提供了一种计算机辅助高频电路模型模拟分析方法及系统，搭载至一计算机平台，对该计算机平台提供一使用者操控的计算机辅助高频电路模型模拟分析功能；本发明采用一图形化的接口，使用者可完全通过此图形化的接口输出一组电路模型的设计参数，本发明的计算机辅助高频电路模型模拟分析系统自动计算出该组设计参数所对应的操作特性参数。本发明让高速数字电路的电路设计工程师在电路模拟的过程中，不必费时费力地撰写冗长的电路模型描述文件，因此使得高速数字电路的设计及模拟更为快速而有效。
Claims (6)
1.一种计算机辅助高频电路模型模拟分析方法，应用在一计算机平台，对该计算机平台提供一使用者操控的计算机辅助高频电路模型模拟分析功能；其特征在于，该计算机辅助高频电路模型模拟分析方法至少包括：
在该计算机平台上显示一图形化接口，提供一使用者操控的电路模型选择功能和一使用者操控的设计参数输入功能；其中该电路模型选择功能是选择一特定的电路模型，该电路模型是一高速数字电路上的高频传输线路的电路模型，该设计参数输入功能则是输入与该电路模型有关的一组设计参数；
接收该图形化接口所接收到的设计参数，并相应地据此按照该组设计参数的电路模型相关的一组特定的运算公式计算出一组相应的操作特性参数；以及
将求得的操作特性参数显示在该计算机平台上。
2.如权利要求1所述的计算机辅助高频电路模型模拟分析方法，其特征在于，该计算机平台是一计算机辅助电路设计工作站。
3.如权利要求1所述的计算机辅助高频电路模型模拟分析方法，其特征在于，该分析方法是整合至一HSPICE电路模拟软件。
4.一种计算机辅助高频电路模型模拟分析系统，可搭载至一计算机平台，该计算机平台提供一使用者操控的计算机辅助高频电路模型模拟分析功能；其特征在于，该计算机辅助高频电路模型模拟分析系统至少包括：
一图形接口式电路模型定义模块，可在该计算机平台上显示一图形化接口，提供一使用者操控的电路模型选择功能和一使用者操控的设计参数输入功能；其中该电路模型选择功能是选择一特定的电路模型，该电路模型为一高速数字电路上的高频传输线路的电路模型，该设计参数输入功能则是输入与该电路模型有关的一组设计参数；
一设计参数处理模块，可接收该图形接口式电路模型定义模块所接收到的设计参数，并相应地据此按照该组设计参数的电路模型相关的一组特定运算公式计算出一组相应的操作特性参数；以及
一模拟结果输出模块，可将该设计参数处理模块求得的操作特性参数显示在该计算机平台上。
5.如权利要求4所述的计算机辅助高频电路模型模拟分析系统，其特征在于，该计算机平台为一计算机辅助电路设计工作站。
6.如权利要求4所述的计算机辅助高频电路模型模拟分析系统，其特征在于，该系统是整合至一HSPICE电路模拟软件。
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