CN104809298A

CN104809298A - 一种对传输线进行仿真的方法

Info

Publication number: CN104809298A
Application number: CN201510222874.6A
Authority: CN
Inventors: 王鹏
Original assignee: Inspur Electronic Information Industry Co Ltd
Current assignee: Inspur Electronic Information Industry Co Ltd
Priority date: 2015-05-05
Filing date: 2015-05-05
Publication date: 2015-07-29

Abstract

本发明公开一种对传输线进行仿真的方法，属于计算机辅助设计领域，利用matlab，建立一个GUI project，设定传输线模型输入与输出参数；利用matlab开始按钮下的callback程序，计算传输线模型负载端的反射系数和线上驻波比；利用matlab开始按钮下的callback程序，提取距终端负载两个波长内的归一化电压幅值分布情况和归一化电压实时波形,并绘制电压实时波形图；运行仿真输出程序，输出负载端反射系数、线上驻波比、归一化电压幅值分布图和动态的归一化电压实时波形图，显示在GUI界面中，以供工程设计参考；本发明针对不同参数下的传输线模型，进行快速仿真计算，为设计工程师提供技术参考。

Description

一种对传输线进行仿真的方法

技术领域

本发明公开一种对传输线进行仿真的方法，属于计算机辅助设计领域。

背景技术

随着信息系统工作频率的提高和高速数字电路技术的发展，对电路板的设计要求越来越高，而在电路板上最常出现的器件就是传输线，传输线的外在物理表征为电阻、电感、电导、电容及线长等。由于信号波长已小于元件尺寸，因此设计传输线时已不能将其简单看作集中参数电路，而应作为分布参数电路进行分析。这样增加了传输线设计的难度和人力消耗，但在工程实践中，可以利用传输线理论即不考虑具体传输线的结构和横向纵向的场分布，只关心电压电流或等效电压电流沿传输线的变化来简化地进行分析计算。然而这一简化的存在弊端：当负载阻抗与传输线特性阻抗不匹配时，传输线上存在行驻波，反而造成各种参数的计算过程繁琐，且结果不直观，为此，本文提出一种对传输线进行仿真的方法，针对在不同参数下的传输线模型，进行快速仿真计算，并得到距终端负载两个波长内的归一化电压幅值分布图和归一化电压实时波形图，清晰的显示出电压波节点和电压波腹点的位置，为设计工程师提供技术参考。

发明内容

本发明针对传输线设计中运用传输线模型简化设计时，当负载阻抗与传输线特性阻抗不匹配时，传输线上存在行驻波，反而造成各种参数的计算过程繁琐，且结果不直观的问题，提出一种对传输线进行仿真的方法，针对在不同参数下的传输线模型，进行快速仿真计算，为设计工程师提供技术参考。

本发明提出的具体方案是：

一种对传输线进行仿真的方法：

利用matlab，建立一个GUI project，设定传输线模型输入与输出参数；

利用matlab开始按钮下的callback程序，计算传输线模型负载端的反射系数和线上驻波比；

利用matlab开始按钮下的callback程序，提取距终端负载两个波长内的归一化电压幅值分布情况和归一化电压实时波形,并绘制电压实时波形图；

运行仿真输出程序，输出负载端反射系数、线上驻波比、归一化电压幅值分布图和动态的归一化电压实时波形图，显示在GUI界面中，以供工程设计参考。

所述的传输线模型输入参数为传输线特性阻抗和负载阻抗，负载阻抗分为实部和虚部。

所述的传输线模型负载端的反射系数用模值和辅角表示。

所述的计算传输线模型负载端的反射系数和线上驻波比过程为：读取传输线特性阻抗和负载阻抗；求负载端反射系数模值及其辅角主值；求驻波系数，得出线上驻波。

所述的提取距终端负载两个波长内的归一化电压幅值分布情况和归一化电压实时波形过程中：设定归一化电压幅值的图像范围，电压幅值；设定归一化电压实时波形采集时间，计算归一化电压瞬时值。

本发明的有益之处是：本发明中用户在GUI界面输入传输线特性阻抗和终端负载阻抗这两个参数；通过程序计算出当前参数下，负载端反射系数和线上驻波比，再进一步利用负载端反射系数和线上驻波比计算距负载端两个波长范围内的归一化电压幅值分布和归一化实时电压波形，并将以上结果显示在GUI界面中。在工程实践中，本发明针对不同参数下的传输线模型，进行快速仿真计算，得到负载端反射系数和线上驻波比，并显示距终端负载两个波长内的归一化电压幅值分布图和归一化电压实时波形图，简化传输线模型的分析计算，为设计工程师提供技术参考。

附图说明

图1本发明方法流程示意图；

图2 GUI界面输入输出传输线模型参数的示意图。

具体实施方式

结合附图对本发明做进一步说明。

一种对传输线进行仿真的方法：

利用matlab，建立一个GUI project，设定传输线模型输入与输出参数，输入参数为传输线特性阻抗和负载阻抗，负载阻抗分为实部和虚部；

利用matlab开始按钮下的callback程序，计算传输线模型负载端的反射系数和线上驻波比，反射系数用模值|Γl|和辅角φ表示；结合图2具体过程为：

读取传输线特性阻抗

temp=get(handles.Zc,’string’);

zc=str2num(temp);

读取负载阻抗

temp1=get(handles.R,’string’);

temp2=get(handles.X,’string’);

zl= str2num(temp1)+ i*str2num(temp2);

求负载端反射系数模值及其辅角主值，并输出

tao=(zl-zc)./(zl+zc);

a=abs(tao);

b=angle(tao)/pi;

set(handles.abstao,’string’,num2str(a));

set(handles.phi,’string’,num2str(b));

求驻波系数，纯驻波显示N

if a==1

set(handles.rou,’string’,’N’);

else

set(handles.rou,’string’, num2str((1+a)./(1-a)));

end

利用matlab开始按钮下的callback程序，提取距终端负载两个波长内的归一化电压幅值分布情况和归一化电压实时波形,并绘制电压实时波形图；过程为：

画出沿线电压幅值分布

z=linspace(0,2,1000); 图像范围为两个波长

u=sqrt(1+a*a+2*a*cos(4*pi.*z-b*pi))./(1+a);归一化电压幅值

axes(handles.axesU);

plot(z,u,’b’);

axis([0,2,0,1.2]);

set(gca,’XDir’,’recerse’);

title(handles.axesU,’归一化电压幅值沿线分布’)；

xlabel(‘z/λ);

ylabel(‘|U|’);

画出动态归一化电压波形图

t=0;

Ts=0.05;

Global flag

flag=0;

while flag==0;

ut=real((exp(i*2*pi.*z)+tao*exp(-i*2*pi.*z))*exp(i*t))./(1+a);计算归一化瞬时值；

axes(handles.axesUt);

plot(z,ut,’r’);

axis([0,2,-1.2,1.2]);

set(gca,’XDir’,’recerse’);

title(‘归一化电压波形图’);

xlabel(‘z/λ);

ylabel(‘u’);

t=t+0.05;

pause(Ts);

end

除本发明公开的技术外，本发明中运用的其他技术都为所属领域的技术人员所能了解的现有技术。

Claims

1.一种对传输线进行仿真的方法，其特征是：

2.根据权利要求1所述的一种对传输线进行仿真的方法，其特征是所述的传输线模型输入参数为传输线特性阻抗和负载阻抗，负载阻抗分为实部和虚部。

3.根据权利要求1或2所述的一种对传输线进行仿真的方法，其特征是所述的传输线模型负载端的反射系数用模值和辅角表示。

4.根据权利要求3所述的一种对传输线进行仿真的方法，其特征是所述的计算传输线模型负载端的反射系数和线上驻波比过程为：读取传输线特性阻抗和负载阻抗；求负载端反射系数模值及其辅角主值；求驻波系数，得出线上驻波。

5.根据权利要求4所述的一种对传输线进行仿真的方法，其特征是所述的提取距终端负载两个波长内的归一化电压幅值分布情况和归一化电压实时波形过程中：设定归一化电压幅值的图像范围，电压幅值；设定归一化电压实时波形采集时间，计算归一化电压瞬时值。