CN106055837A - 外场激励下有损大地上架空线缆电路模型建立方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种外场激励下有损大地上架空线缆电路模型建立方法，包括：建立外场激励下有损大地上架空多导体传输线的散射电压等效电路模型；结合垂直电压分量的等效电路模型，并根据散射电压等效电路模型建立外场激励下有损大地上架空多导体传输线的总电压等效电路模型。上述外场激励下有损大地上架空线缆电路模型建立方法，对于外场激励下考虑大地损耗时架空多导体传输线，等效电路模型的建立过程较为简单、快捷。本发明还公开一种外场激励下有损大地上架空线缆电路模型建立系统。

Description

外场激励下有损大地上架空线缆电路模型建立方法和系统

技术领域

本发明涉及传输线仿真技术领域，特别是涉及一种外场激励下有损大地上架空线缆电路模型建立方法和系统。

背景技术

电磁脉冲(Electromagnetic pulse，EMP)是现代战场复杂电磁环境的重要组成部分，是一种瞬态变化的电磁现象。它的时域波形一般具有陡峭的前沿，在频域，则覆盖了较宽的频带范围。强电磁脉冲主要包括静电放电电磁脉冲(Electrostatic discharge，ESD)、雷电电磁脉冲(Lightning electromagnetic pulse，LEMP)、核电电磁脉冲(Nuclearelectromagnetic pulse，NEMP)等。近年来随着电磁脉冲武器的发展，诸如高功率微波(High power microwave，HPM)、超宽带脉冲(Ultra-wide band，UWB)和电磁脉冲炸弹等，在一些发达国家已经开展了大量研究并在一些局部战争中使用。由于电磁脉冲峰值高、频带范围宽，能够通过天线、线缆等多种耦合途径对电路及系统进行能量耦合，可以对传输线路、电子器件和电子设备造成干扰、潜在性失效或永久性损伤，其破坏力远远超过一般的电磁环境。随着高功率快沿电磁脉冲源的不断小型化和更易于携带，利用电磁脉冲尤其是快沿电磁脉冲通过传输线路对电子设备或电子系统进行攻击成为现代战场上的一种有效打击手段。

对于各种电子信息系统而言，传输线是电磁脉冲与电子系统耦合的主要途径之一。研究电磁脉冲对传输线的耦合响应问题，最直接的是采用试验手段，在实际电磁脉冲或电磁脉冲模拟器的作用下，直接测量传输线端接负载的响应情况。然而，传输线的电磁脉冲效应试验研究往往受到下列因素的制约：(1)由于大部分脉冲模拟设备只能产生一个极化方向的辐射场，因此电磁脉冲辐射敏感度试验，往往只做一个极化方向的试验；(2)受模拟设备试验空间的限制，对于大型传输线系统，无法做整体效应试验；(3)试验只能在设备或系统定型后进行，若要进行效应的预测和防护设计，必须要借助仿真的手段。因此，在传输线电磁脉冲效应研究的前期通常采用理论建模和仿真的方法来进行。

当前的仿真方法，如三维数值仿真方法、解析法等可以方便地解决电磁脉冲对端接线性负载传输线的耦合响应。而强电磁脉冲瞬时功率高，其在电路端口耦合的瞬态高压信号远高于器件的正常工作电平，会将系统中大量的器件激发到非线性状态，比如瞬态抑制二极管、晶闸管、低噪放等。因此开展端接非线性负载的典型传输线及其网络对电磁脉冲的响应研究具有重要意义。

通过建立传输线在电磁脉冲注入及辐照作用下的等效电路模型，结合负载的电路模型进行电路仿真，能够方便解决电磁脉冲对端接非线性负载的传输线时域响应问题。

由于有损大地的地阻抗表达式很复杂，是与频率相关的，还没有其等效电路模型。目前，关于有损大地上架空多导体传输线的响应研究主要采用逆傅里叶变换法和时域有限差分法，这两种方法可以方便求解线性负载问题，但对于非线性负载问题，求解非常复杂。而现有等效电路模型不能解决外场激励下考虑大地损耗时架空多导体传输线的响应问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种外场激励下有损大地上架空线缆电路模型建立方法和系统，不仅求解非线性负载问题简单，而且能够解决外场激励下考虑大地损耗时架空多导体传输线的响应问题。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种外场激励下有损大地上架空线缆电路模型建立方法，包括以下步骤：

建立外场激励下有损大地上架空多导体传输线的散射电压等效电路模型；

结合垂直电压分量的等效电路模型，并根据所述散射电压等效电路模型建立外场激励下有损大地上架空多导体传输线的总电压等效电路模型。

优选的，所述建立外场激励下有损大地上架空多导体传输线的散射电压等效电路模型步骤包括：

建立不包含散射项的外场激励下有损大地上架空多导体传输线的等效电路模型；

建立散射项的等效电路模型；

结合所述不包含散射项的外场激励下有损大地上架空多导体传输线的等效电路模型和所述散射项的等效电路模型，得出所述散射电压等效电路模型。

优选的，所述建立不包含散射项的有损大地上架空多导体传输线的等效电路模型步骤包括：

将有损大地上架空多导体传输线分成m段级联形式，且每一段再分成有损部分和无损部分；

分别建立有损部分的等效电路模型和无损部分的等效电路模型；

将各段的有损部分的等效电路模型和无损部分的等效电路模型串联迭代，得出所述不包含散射项的外场激励下有损大地上架空多导体传输线的等效电路模型；

其中，m为大于或等于2的整数。

优选的，采用模式变化法建立所述无损部分的等效电路模型；

利用矢量匹配法对地阻抗相关参量进行匹配，利用HSPICE仿真软件中的Laplace变换单元，建立所述有损部分的等效电路模型。

本发明还公开一种外场激励下有损大地上架空线缆电路模型建立系统，包括散射电压等效电路模型建立模块和总电压等效电路模型建立模块；

所述散射电压等效电路模型建立模块，用于建立外场激励下有损大地上架空多导体传输线的散射电压等效电路模型；

所述总电压等效电路模型建立模块，用于结合垂直电压分量的等效电路模型，并根据所述散射电压等效电路模型建立外场激励下有损大地上架空多导体传输线的总电压等效电路模型。

优选的，所述散射电压等效电路模型建立模块包括第一单元、第二单元和散射电压等效电路模型单元；

所述第一单元，用于建立不包含散射项的外场激励下有损大地上架空多导体传输线的等效电路模型；

所述第二单元，用于建立散射项的等效电路模型；

所述散射电压等效电路模型单元，用于结合所述不包含散射项的外场激励下有损大地上架空多导体传输线的等效电路模型和所述散射项的等效电路模型，得出所述散射电压等效电路模型。

优选的，所述第一单元包括分段子单元和电路模型建立子单元；

所述分段子单元，用于将有损大地上架空多导体传输线分成m段级联形式，且每一段再分成有损部分和无损部分；其中，m为大于或等于2的整数；

所述电路模型建立子单元，用于分别建立有损部分的等效电路模型和无损部分的等效电路模型，以及将各段的有损部分的等效电路模型和无损部分的等效电路模型串联迭代，得出所述不包含散射项的外场激励下有损大地上架空多导体传输线的等效电路模型。

优选的，所述电路模型建立子单元采用模式变化法建立所述无损部分的等效电路模型；

所述电路模型建立子单元利用矢量匹配法对地阻抗相关参量进行匹配，利用HSPICE仿真软件中的Laplace变换单元，建立所述有损部分的等效电路模型。采用上述技术方案所产生的有益效果在于：上述外场激励下有损大地上架空线缆电路模型建立方法和系统，首先建立外场激励下有损大地上架空多导体传输线的散射电压等效电路模型，然后结合垂直电压分量的等效电路模型，并根据所述散射电压等效电路模型建立外场激励下有损大地上架空多导体传输线的总电压等效电路模型，不仅求解非线性负载问题简单，而且能够解决外场激励下考虑大地损耗时架空多导体传输线的响应问题。

附图说明

图1是本发明外场激励下有损大地上架空线缆电路模型建立方法的流程示意图；

图2是本发明外场激励下有损大地上架空线缆电路模型建立方法一个实施例中步骤S100的流程示意图；

图3是本发明外场激励下有损大地上架空线缆电路模型建立方法一个实施例中步骤S110的流程示意图；

图4是本发明一个实施例中无损部分的等效电路模型；

图5是本发明一个实施例中有损部分的等效电路模型；

图6是本发明一个实施例中平面波辐照下有损大地上架空多导体传输线的示意图；

图7是本发明一个实施例中外场激励下有损大地上架空多导体传输线的散射电压等效电路模型；

图8是本发明一个实施例中外场激励下有损大地上架空多导体传输线的总电压等效电路模型；

图9是本发明外场激励下有损大地上架空线缆电路模型建立系统的结构示意图；

图10是本发明外场激励下有损大地上架空线缆电路模型建立系统一个实施例中散射电压等效电路模型建立模块的结构示意图；

图11是本发明外场激励下有损大地上架空线缆电路模型建立系统一个实施例中第一单元的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参见图1，一个实施例中，外场激励下有损大地上架空线缆电路模型建立方法可以包括以下步骤：

S100，建立外场激励下有损大地上架空多导体传输线的散射电压等效电路模型。

外场激励下有损大地上架空多导体传输线的散射电压频域方程为：

$\frac{d}{dx}\left[\begin{array}{c}{V}^{sca}(x,s)\\ I(x,s)\end{array}\right]=Q\left(s\right)\left[\begin{array}{c}{V}^{sca}(x,s)\\ I(x,s)\end{array}\right]+{\tilde{F}}^{sca}(x,s)---\left(1\right)$

其中：

Q(s)＝(A(s)+sB)L

$A=\left[\begin{array}{cc}0& -Z_g\left(s\right)\\ 0& 0\end{array}\right]$

$B=\left[\begin{array}{cc}0& -L\\ -C& 0\end{array}\right]$

${\tilde{F}}^{sca}(x,s)=\left[\begin{array}{c}{E}_{x1}^{inc}(x,s)+E_{x1}^{ref}(x,s)\\ .\\ .\\ .\\ E_{xn}^{inc}(x,s)+E_{xn}^{ref}(x,s)\\ 0\\ .\\ .\\ .\\ 0\end{array}\right]$

式中：V^sca(x,s)为散射电压矩阵，I(x,s)为电流矩阵。为第i根线缆处入射电场在x方向分量，为第i根线缆处反射电场在x方向分量。C为电容矩阵，C＝ε₀μ₀/L，μ₀为真空导磁系数，ε₀为真空介电常数。L为电感矩阵，其元素值如下：

$l_{ii}\≈\frac{{\mathrm{\μ}}_0}{2\mathrm{\π}}ln\frac{2h_i}{r_{ii}}$

$l_{ij}\≈\frac{{\mathrm{\μ}}_0}{2\mathrm{\π}}\ln \left(\frac{\sqrt{d_{ij}^2+{(h_i+h_j)}^2}}{\sqrt{d_{ij}^2+{(h_i-h_j)}^2}}\right)$

式中：h_i为第i根架空线距地面高度；d_ij为第i根架空线与第j根架空线的水平距离；r_ii为第i根架空线的半径。Z_g(s)为地阻抗矩阵，其元素值为：

$Z{\left(s\right)}_{gii}\≈\frac{{\mathrm{s\μ}}_0}{2\mathrm{\π}}ln\left(\frac{1+{\mathrm{\γ}}_g{h}_i}{{\mathrm{\γ}}_g{h}_i}\right)$

$Z_{gij}\left(s\right)\≈\frac{{\mathrm{s\μ}}_0}{4\mathrm{\π}}ln\[\frac{{(1+{\mathrm{\γ}}_g(\frac{h_i+h_j}{2}\left)\right)}^2+{\left({\mathrm{\γ}}_g\frac{d_{ij}}{2}\right)}^2}{{\left({\mathrm{\γ}}_g\right(\frac{h_i+h_j}{2}\left)\right)}^2+{\left({\mathrm{\γ}}_g\frac{d_{ij}}{2}\right)}^2}\]$

式中：为大地中的传播常数，其中σ_g为大地电导率，ε_r为相对介电常数。

传输线沿x方向，其解可表示为：

$\left[\begin{array}{c}{V}^{sca}(L,s)\\ I(L,s)\end{array}\right]=e^{Q\left(s\right)L}\left[\begin{array}{c}{V}^{sca}(0,s)\\ I(0,s)\end{array}\right]+J^{sca}\left(s\right)---\left(2\right)$

其中：

$J^{sca}\left(s\right)=\left[\begin{array}{c}{V}^f\left(s\right)\\ I^f\left(s\right)\end{array}\right]=\underset{0}{\overset{L}{\∫}}{e}^{Q\left(s\right)(L-x)}{\tilde{F}}^{sca}(x,s)dx---\left(3\right)$

可将等式(3)分两步建立散射电压等效电路模型。首先不考虑散射项J^sca(s)的影响，建立无外场激励下有损大地上架空多导体传输线的等效电路模型，然后建立散射项J^sca(s)的等效电路模型，二者结合成有损大地上架空多导体传输线的散射电压等效电路模型。具体的，步骤S100可以包括以下步骤：

S110，建立不包含散射项的外场激励下有损大地上架空多导体传输线的等效电路模型。

可以理解的，不考虑散射项J^sca(s)时，式(2)变为：

$\left[\begin{array}{c}{V}^{sca}(L,s)\\ I(L,s)\end{array}\right]=e^{Q\left(s\right)L}\left[\begin{array}{c}{V}^{sca}(0,s)\\ I(0,s)\end{array}\right]---\left(4\right)$

其等效电路模型建立思路为将传输线分成m段，每段又分成两个无损部分和一个有损部分来建立，通过串联迭代组成整个传输线的等效电路模型。其中，

$e^{\left(A\right(s)+sB)L}\≅\underset{k=1}{\overset{m}{\Π}}{\mathrm{\ψ}}_k+{\mathrm{\ϵ}}_m---\left(5\right)$

式(5)中

将外场激励下有损大地上架空多导体传输线的等效电路模型分成无损和有损两部分来建立，通过串联迭代组成整个外场激励下有损大地上架空多导体传输线的等效电路模型。

一个实施例中，步骤S110可以包括以下步骤：

S111，将有损大地上架空多导体传输线分成m段级联形式，且每一段再分成有损部分和无损部分。其中，m为大于或等于2的整数。

具体的，无损n条多导体传输线方程为：

$\frac{\∂V(x,t)}{\∂x}=-L\frac{\∂I(x,t)}{\∂t}---\left(6\right)$

$\frac{\∂I(x,t)}{\∂x}=-C\frac{\∂V(x,t)}{\∂t}---\left(7\right)$

其中：

$V(x,t)=\left[\begin{array}{c}{V}_1(x,t)\\ V_2(x,t)\\ .\\ .\\ .\\ V_n(x,t)\end{array}\right],I(x,t)=\left[\begin{array}{c}{I}_1(x,t)\\ I_2(x,t)\\ .\\ .\\ .\\ I_n(x,t)\end{array}\right].$

定义变换矩阵T_V和T_I，将线电压矩阵V(x,t)和线电流矩阵I(x,t)变换为模电压矩阵V_m(x,t)和模电流矩阵I_m(x,t)，如下：

V(x,t)＝T_VV_m(x,t) (8)

I(x,t)＝T_II_m(x,t) (9)

其中：

$V_m(x,t)=\left[\begin{array}{c}{V}_{m1}(x,t)\\ V_{m2}(x,t)\\ .\\ .\\ .\\ V_{mn}(x,t)\end{array}\right],I_m(x,t)=\left[\begin{array}{c}{I}_{m1}(x,t)\\ I_{m2}(x,t)\\ .\\ .\\ .\\ I_{mn}(x,t)\end{array}\right].$

由式(8)、式(9)可得：

V_m(x,t)＝T_V ^-1V(x,t) (10)

I_m(x,t)＝T_I ^-1I(x,t) (11)

其中，T_V ^-1为矩阵T_V的逆，T_I ^-1为矩阵T_I的逆，二者可表示为：

代入方程(8)、(9)，可得：

V_j(x,t)＝t_vj1V_m1(x,t)+t_vj2V_m2(x,t)+…+t_vjnV_mn(x,t),j＝1,2…n (12)

I_mj(x,t)＝t_Ij1′I₁(x,t)+t_Ij2′I₂(x,t)+…+t_Ijn′I_n(x,t),j＝1,2…n (13)

等式(12)、等式(13)可使用PSPICE中受控电压源和受控电流源的形式来实现。

将等式(10)、等式(11)代入等式(6)、等式(7)可得：

$\frac{\∂V_m(x,t)}{\∂x}=-{T_V}^{-1}{\mathrm{LT}}_I\frac{\∂I_m(x,t)}{\∂t}---\left(14\right)$

$\frac{\∂I_m(x,t)}{\∂x}=-{T_I}^{-1}{\mathrm{CT}}_V\frac{\∂V_m(x,t)}{\∂t}---\left(15\right)$

这些变换矩阵可同时将电感矩阵和电容矩阵对角化，即：

这样关于模电压和模电流的方程(14)、(15)就能去耦，变为n个双导体传输线方程，即：

$\frac{\∂V_{mj}(x,t)}{\∂x}=-l_{mj}\frac{\∂I_{mj}(x,t)}{\∂t}---\left(18\right)$

$\frac{\∂I_{mj}(x,t)}{\∂x}=-c_{mj}\frac{\∂V_{mj}(x,t)}{\∂t}---\left(19\right)$

式中：j＝1，2，…，n，特性阻抗为：传播速度为：传播时延为：T_Dmj＝L/v_mj。其中得到三导体传输线的完整PSPICE模型如附图4所示。在PSPICE程序中有无损双导体传输线的PSPICE等效电路模型，可以将双导体传输线的特性阻抗、传输时延代入PSPICE程序代码中直接进行求解。

在此模型中，

V₁(0,t)＝V_C10＝t_V11V_m1(0,t)+t_V12V_m2(0,t) (20)

V₂(0,t)＝V_C20＝t_V21V_m1(0,t)+t_V22V_m2(0,t) (21)

V₁(L,t)＝V_C1L＝t_V11V_m1(L,t)+t_V12V_m2(L,t) (22)

V₂(L,t)＝V_C2L＝t_V21V_m1(L,t)+t_V22V_m2(L,t) (23)

I_m1(0,t)＝I_C10＝t_I11′I₁(0,t)+t_I12′I₂(0,t) (24)

I_m2(0,t)＝I_C20＝t_I21′I₁(0,t)+t_I22′I₂(0,t) (25)

I_m1(L,t)＝I_C1L＝t_I11′I₁(L,t)+t_I12′I₂(L,t) (26)

I_m2(L,t)＝I_C2L＝t_I21′I₁(L,t)+t_I22′I₂(L,t) (27)

模型中等效的特性阻抗为Z_Cm1和Z_Cm2，传输时延为T_Dm1＝L/v_m1和T_Dm2＝L/v_m2。

S112，分别建立有损部分的等效电路模型和无损部分的等效电路模型。

一个实施例中，可以采用模式变化法建立所述无损部分的等效电路模型，以及利用矢量匹配法对地阻抗相关参量进行匹配，利用HSPICE仿真软件中的Laplace变换单元，建立所述有损部分的等效电路模型。

有损部分长度为L/m，指数项为：

$\begin{array}{c}{e}^{\frac{A\left(s\right)}{m}L}=e^{\left[\begin{array}{cc}0& -Z_g\left(s\right)\\ 0& 0\end{array}\right]\frac{L}{m}}\\ =I+\left[\begin{array}{cc}0& -Z_g\left(s\right)\\ 0& 0\end{array}\right]\frac{L}{m}+\frac{{\left(\left[\begin{array}{cc}0& -Z_g\left(s\right)\\ 0& 0\end{array}\right]\frac{L}{m}\right)}^2}{2!}+\mathrm{...}\end{array}---\left(28\right)$

由于幂q>1，故(28)式变为：

$e^{\frac{A\left(s\right)}{m}L}=\left[\begin{array}{cc}I& -Z_g\left(s\right)\frac{L}{m}\\ 0& I\end{array}\right]---\left(29\right)$

因此，对于第k段，有损部分两端电压、电流关系为：

$\left[\begin{array}{c}V(L_{k+1},s)\\ -I(L_{k+1},s)\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}I& -Z_g\left(s\right)\frac{L}{m}\\ 0& I\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}V(L_k,s)\\ I(L_k,s)\end{array}\right]---\left(30\right)$

针对第i根架空线，其两端电压、电流的关系如下：

$\begin{array}{c}{V}_i(L_k,s)-V_i(L_{k+1},s)\\ =Z{\left(s\right)}_{gi1}\frac{L}{m}{I}_1(L_k,s)+\mathrm{...}+Z{\left(s\right)}_{gii}\frac{L}{m}{I}_i(L_k,s)+\mathrm{...}+Z{\left(s\right)}_{gin}\frac{L}{m}{I}_n(L_k,s)\\ =\frac{Z{\left(s\right)}_{gi1}}{Z{\left(s\right)}_{g11}}Z{\left(s\right)}_{g11}\frac{L}{m}{I}_1(L_k,s)+\mathrm{...}+Z{\left(s\right)}_{gii}\frac{L}{m}{I}_i(L_k,s)+\mathrm{...}+\frac{Z{\left(s\right)}_{gin}}{Z{\left(s\right)}_{gnn}}Z{\left(s\right)}_{gnn}\frac{L}{m}{I}_n(L_k,s)\\ =\frac{Z{\left(s\right)}_{gi1}}{Z{\left(s\right)}_{g11}}{V}_{11}(L_k,s)+\mathrm{...}+V_{ii}(L_k,s)+\mathrm{...}+\frac{Z{\left(s\right)}_{gin}}{Z{\left(s\right)}_{gnn}}{V}_{nn}(L_k,s)\\ =V_{ci1}(L_k,s)+\mathrm{...}+V_{ii}(L_k,s)+\mathrm{...}+V_{cin}(L_k,s)\end{array}---\left(31\right)$

其中：

$I_i(L_k,s)=\frac{1}{Z{\left(s\right)}_{gii}\frac{L}{m}}{V}_{ii}(L_k,s)---\left(32\right)$

$V_{cij}(L_k,s)=\frac{Z{\left(s\right)}_{gij}}{Z{\left(s\right)}_{gjj}}{V}_{jj}(L_k,s)---\left(33\right)$

式(32)、(33)的时域形式为

$I_i(L_k,t)=\frac{1}{Z{\left(t\right)}_{gii}\frac{L}{m}}*V_{ii}(L_k,t)---\left(34\right)$

$V_{cij}(L_k,t)=\frac{Z{\left(t\right)}_{gij}}{Z{\left(t\right)}_{gjj}}*V_{jj}(L_k,t)---\left(35\right)$

利用HSPICE仿真软件中Laplace受控源实现卷积计算。由此得到有损部分的电路模型如附图5所示。其中VCCS表示电压控制电流源，VCVS表示电压控制电压源。

由于HSPICE仿真软件中Laplace受控源不能直接利用表达式(34)、(35)，需将控制量1/(Z(s)_giiL/m)，Z(s)_gij/Z(s)_gjj变为有理函数形式。而矢量匹配法可以容易得将控制量f(s)近似为如下形式：

$f\left(s\right)\≈\underset{u=1}{\overset{N}{\Σ}}\frac{c_u}{s-p_u}+D+sH---\left(36\right)$

式(36)中：N代表匹配次数；留数c_u和极点p_u为第μ个实数或共轭复数对；D和H都是实数。

S113，将各段的有损部分的等效电路模型和无损部分的等效电路模型串联迭代，得出不包含散射项的外场激励下有损大地上架空多导体传输线的等效电路模型。

S120，建立散射项的等效电路模型。

为了求得散射项的具体表达式，需首先求得入射场、反射场及地面下传输场的垂直和水平极化分量，然后计算散射项的具体表达式。

附图6为平面波辐照有损大地上第i根架空线缆的示意图。图中α、φ和Ψ分别表示入射波的极化角、方位角和俯仰角，两端接阻抗分别为Z_i1和Z_i2。

E₀表示入射电场，当入射角为(ψ，φ)，入射场垂直极化分量为：

$E_{ver}^{inc}=E_0\left(s\right)cos\mathrm{\α}(sin\mathrm{\ψ}cos\mathrm{\φ}{\stackrel{\→}{a}}_x-sin\mathrm{\ψ}sin\mathrm{\φ}{\stackrel{\→}{a}}_y+cos\mathrm{\ψ}{\stackrel{\→}{a}}_z)e^{-s\frac{(cos\mathrm{\ψ}cos\mathrm{\φ}x-cos\mathrm{\ψ}\sin \mathrm{\φ}y-sin\mathrm{\ψ}z)}{c}}---\left(37\right)$

$H_{ver}^{inc}=\frac{E_0\left(s\right)}{Z_0}cos\mathrm{\α}(-sin\mathrm{\φ}{\stackrel{\→}{a}}_x-\cos \mathrm{\φ}{\stackrel{\→}{a}}_y)e^{-s\frac{(cos\mathrm{\ψ}cos\mathrm{\φ}x-cos\mathrm{\ψ}\sin \mathrm{\φ}y-sin\mathrm{\ψ}z)}{c}}---\left(38\right)$

入射场水平极化分量为：

$E_{lev}^{inc}=E_0\left(s\right)sin\mathrm{\α}(sin\mathrm{\φ}{\stackrel{\→}{a}}_x+cos\mathrm{\φ}{\stackrel{\→}{a}}_y)e^{-s\frac{(cos\mathrm{\ψ}cos\mathrm{\φ}x-cos\mathrm{\ψ}sin\mathrm{\φ}y-sin\mathrm{\ψ}z)}{c}}---\left(39\right)$

$\begin{array}{c}{H}_{lev}^{inc}=\frac{E_0\left(s\right)}{Z_0}\sin \mathrm{\α}(\sin \mathrm{\ψ}\cos \mathrm{\φ}{\stackrel{\→}{a}}_x-\sin \mathrm{\ψ}\sin \mathrm{\φ}{\stackrel{\→}{a}}_y\\ +\cos \mathrm{\ψ}{\stackrel{\→}{a}}_z)e^{-s\frac{(cos\mathrm{\ψ}cos\mathrm{\φ}x-cos\mathrm{\ψ}sin\mathrm{\φ}y+sin\mathrm{\ψ}z)}{c}}\end{array}---\left(40\right)$

其中：为自由空间中波阻抗^[146]。

通过入射波场和菲涅尔反射系数求得反射波场，其垂直极化分量为：

$\begin{array}{c}{H}_{ver}^{ref}=E_0\left(s\right){\mathrm{cos\αR}}_{ver}(-\sin \mathrm{\ψ}\cos \mathrm{\φ}{\stackrel{\→}{a}}_x+\sin \mathrm{\ψ}\sin \mathrm{\φ}{\stackrel{\→}{a}}_y\\ +\cos \mathrm{\ψ}{\stackrel{\→}{a}}_z)e^{-s\frac{(cos\mathrm{\ψ}cos\mathrm{\φ}x-cos\mathrm{\ψ}sin\mathrm{\φ}y+sin\mathrm{\ψ}z)}{c}}\end{array}---\left(41\right)$

$H_{ver}^{ref}=\frac{E_0\left(s\right)}{Z_0}{\mathrm{cos\αR}}_{ver}(-sin\mathrm{\φ}{\stackrel{\→}{a}}_x-cos\mathrm{\φ}{\stackrel{\→}{a}}_y)e^{-s\frac{(cos\mathrm{\ψ}cos\mathrm{\φ}x-cos\mathrm{\ψ}sin\mathrm{\φ}yz+sin\mathrm{\ψ}z)}{c}}---\left(42\right)$

反射场水平极化分量为：

$E_{lev}^{ref}=E_0\left(s\right){\mathrm{sin\αR}}_{lev}(sin\mathrm{\φ}{\stackrel{\→}{a}}_x+cos\mathrm{\φ}{\stackrel{\→}{a}}_y)e^{-s\frac{(cos\mathrm{\ψ}cos\mathrm{\φ}x-cos\mathrm{\ψ}sin\mathrm{\φ}y+sin\mathrm{\ψ}z)}{c}}---\left(43\right)$

$\begin{array}{c}{H}_{lev}^{ref}=\frac{E_0\left(s\right)}{Z_0}{\mathrm{sin\αR}}_{lev}(sin\mathrm{\ψ}cos\mathrm{\φ}{\stackrel{\→}{a}}_x-sin\mathrm{\ψ}sin\mathrm{\φ}{\stackrel{\→}{a}}_y\\ -\cos \mathrm{\ψ}{\stackrel{\→}{a}}_z)e^{-s\frac{(cos\mathrm{\ψ}cos\mathrm{\φ}x-cos\mathrm{\ψ}sin\mathrm{\φ}y+sin\mathrm{\ψ}z)}{c}}\end{array}---\left(44\right)$

其中，R_ver和R_lev分别为垂直和水平方向的菲涅尔反射系数，分别为：

$R_{ver}=\frac{{\mathrm{\ϵ}}_r\[1+{\mathrm{\σ}}_g/\left({\mathrm{s\ϵ}}_r{\mathrm{\ϵ}}_0\right)\]sin\mathrm{\ψ}-{\{{\mathrm{\ϵ}}_r\[1+{\mathrm{\σ}}_g/\left({\mathrm{s\ϵ}}_r{\mathrm{\ϵ}}_0\right)\]-{\cos }^2\mathrm{\ψ}\}}^{1/2}}{{\mathrm{\ϵ}}_r\[1+{\mathrm{\σ}}_g/\left({\mathrm{s\ϵ}}_r{\mathrm{\ϵ}}_0\right)\]\sin \mathrm{\ψ}+{\{{\mathrm{\ϵ}}_r\[1+{\mathrm{\σ}}_g/\left({\mathrm{s\ϵ}}_r{\mathrm{\ϵ}}_0\right)\]-{\cos }^2\mathrm{\ψ}\}}^{1/2}}---\left(45\right)$

$R_{lev}=\frac{sin\mathrm{\ψ}-{\{{\mathrm{\ϵ}}_r\[1+{\mathrm{\σ}}_g/\left({\mathrm{s\ϵ}}_r{\mathrm{\ϵ}}_0\right)\]-{\cos }^2\mathrm{\ψ}\}}^{1/2}}{\sin \mathrm{\ψ}+{\{{\mathrm{\ϵ}}_r\[1+{\mathrm{\σ}}_g/\left({\mathrm{s\ϵ}}_r{\mathrm{\ϵ}}_0\right)\]-{\cos }^2\mathrm{\ψ}\}}^{1/2}}---\left(46\right)$

地面下传输场垂直极化分量为：

$\begin{array}{c}{E}_{ver}^t=E_0\left(s\right){\mathrm{cos\αT}}_{ver}({\mathrm{sin\ψ}}_t\cos \mathrm{\φ}{\stackrel{\→}{a}}_x-{\mathrm{sin\ψ}}_t\sin \mathrm{\φ}{\stackrel{\→}{a}}_y\\ +{\mathrm{cos\ψ}}_t{\stackrel{\→}{a}}_z)e^{-\mathrm{\γ}g({\mathrm{cos\ψ}}_t\cos \mathrm{\φ}x-{\mathrm{cos\ψ}}_t\sin \mathrm{\φ}y-{\mathrm{sin\ψ}}_{t}z)}\end{array}---\left(47\right)$

$H_{ver}^t=\frac{E_0\left(s\right)}{Z_{0g}}{\mathrm{cos\αT}}_{ver}(-sin\mathrm{\φ}{\stackrel{\→}{a}}_x-cos\mathrm{\φ}{\stackrel{\→}{a}}_y)e^{-{\mathrm{\γ}}_g({\mathrm{cos\ψ}}_{t}cos\mathrm{\φ}x-{\mathrm{cos\ψ}}_{t}sin\mathrm{\φ}y-{\mathrm{sin\ψ}}_{t}z)}---\left(48\right)$

水平极化分量为：

$E_{lev}^t=E_0\left(s\right){\mathrm{sin\αT}}_{lev}(sin\mathrm{\φ}{\stackrel{\→}{a}}_x+cos\mathrm{\φ}{\stackrel{\→}{a}}_y)e^{-{\mathrm{\γ}}_g({\mathrm{cos\ψ}}_{t}cos\mathrm{\φ}x-{\mathrm{cos\ψ}}_{t}sin\mathrm{\φ}y-{\mathrm{sin\ψ}}_{t}z)}---\left(49\right)$

$\begin{array}{c}{H}_{lev}^t=\frac{E_0\left(s\right)}{Z_{0g}}{\mathrm{sin\αT}}_{lev}({\mathrm{sin\ψ}}_t\cos \mathrm{\φ}{\stackrel{\→}{a}}_x-{\mathrm{sin\ψ}}_t\sin \mathrm{\φ}{\stackrel{\→}{a}}_y)\\ +{\mathrm{cos\ψ}}_t{\stackrel{\→}{a}}_z)e^{-\mathrm{\γ}g({\mathrm{cos\ψ}}_t\cos \mathrm{\φ}x-{\mathrm{cos\ψ}}_t\sin \mathrm{\φ}y-{\mathrm{sin\ψ}}_{t}z)}\end{array}---\left(50\right)$

其中，Z_0g为土壤的特征波阻抗，其值为：

$Z_{0g}=\sqrt{\frac{{\mathrm{s\μ}}_0}{{\mathrm{\σ}}_g+{\mathrm{s\ϵ}}_r{\mathrm{\ϵ}}_0}}---\left(51\right)$

传输系数为：

$T_{ver}=\frac{2Z_{0g}sin\mathrm{\ψ}}{Z_{0}sin\mathrm{\ψ}+Z_{0g}{\mathrm{sin\ψ}}_t}---\left(52\right)$

$T_{lev}=\frac{2Z_{0g}sin\mathrm{\ψ}}{Z_{0g}\sin \mathrm{\ψ}+Z_0{\mathrm{sin\ψ}}_t}---\left(53\right)$

ψ_t为传输角，其正弦函数值为：

${\mathrm{sin\ψ}}_t=\sqrt{1-\left(\frac{s^2{\cos }^2\mathrm{\ψ}}{c^2{{\mathrm{\γ}}_g}^2}\right)}---\left(54\right)$

据此求得：

$\begin{array}{c}{E}_{xi}^{inc}(x,s)+E_{xi}^{ref}(x,s)=E_0\left(s\right)\[\cos \mathrm{\α}\sin \mathrm{\ψ}\cos \mathrm{\φ}(e^{s\frac{{\mathrm{sin\ψh}}_i}{c}}-R_{ver}{e}^{-s\frac{{\mathrm{sin\ψh}}_i}{c}})\\ +\sin \mathrm{\α}\sin \mathrm{\φ}(e^{s\frac{{\mathrm{sin\ψh}}_i}{c}}+R_{lev}{e}^{-s\frac{{\mathrm{sin\ψh}}_i}{c}})\]e^{-s\frac{\cos \mathrm{\ψ}\cos \mathrm{\φ}x}{c}}\end{array}---\left(55\right)$

在此基础上可求得散射项如下：

J^sca(s)＝E₀(s)f(s) (56)

其中：

$\begin{array}{c}f\left(s\right)=\left[\begin{array}{c}{f}^V\left(s\right)\\ f^I\left(s\right)\end{array}\right]\\ =\underset{0}{\overset{L}{\∫}}{e}^{Q\left(s\right)(L-x)}{e}^{-s\frac{\cos \mathrm{\ψ}\cos \mathrm{\φ}x}{c}}dx\left[\begin{array}{c}\cos \mathrm{\α}\sin \mathrm{\ψ}\cos \mathrm{\φ}(e^{s\frac{{\mathrm{sin\ψh}}_1}{c}}-R_{ver}{e}^{-s\frac{{\mathrm{sin\ψh}}_1}{c}})+\sin \mathrm{\α}\sin \mathrm{\φ}(e^{s\frac{{\mathrm{sin\ψh}}_1}{c}}+R_{lev}{e}^{-s\frac{{\mathrm{sin\ψh}}_1}{c}})\\ .\\ .\\ .\\ \cos \mathrm{\α}\sin \mathrm{\ψ}\cos \mathrm{\φ}(e^{s\frac{{\mathrm{sin\ψh}}_n}{c}}-R_{ver}{e}^{-s\frac{{\mathrm{sin\ψh}}_n}{c}})+\sin \mathrm{\α}\sin \mathrm{\φ}(e^{s\frac{{\mathrm{sin\ψh}}_n}{c}}+R_{lev}{e}^{-s\frac{{\mathrm{sin\ψh}}_n}{c}})\\ 0\\ .\\ .\\ .\\ 0\end{array}\right]\end{array}---\left(57\right)$

其时域形式为：

$J^{sca}\left(t\right)=\left[\begin{array}{c}{V}^f\left(t\right)\\ I^f\left(t\right)\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{E}_0\left(t\right)*{f_1}^V\left(t\right)\\ .\\ .\\ .\\ E_0\left(t\right)*{f_n}^V\left(t\right)\\ E_0\left(t\right)*{f_1}^I\left(t\right)\\ .\\ .\\ .\\ E_0\left(t\right)*{f_n}^I\left(t\right)\end{array}\right]---\left(58\right)$

利用矢量匹配法将控制量f_i ^V(s)和f_i ^I(s)变为有理函数形式。利用HSPICE仿真软件中电压控制电压源和电压控制电流源分别表示V_i ^f(t)和I_i ^f(t)。

S130，结合不包含散射项的外场激励下有损大地上架空多导体传输线的等效电路模型和散射项的等效电路模型，得出散射电压等效电路模型。

本实施例中，将不包含散射项的外场激励下有损大地上架空多导体传输线的等效电路模型与散射项的等效电路模型相连，就得到外场激励下有损大地上架空多导体传输线的散射电压等效电路模型，如附图7所示。

另外，步骤S110和步骤S120之间不分先后顺序，步骤S110可以位于步骤S120之前，也可以位于步骤S120之后，也可以与步骤S120同时执行。

S200，结合垂直电压分量的等效电路模型，并根据所述散射电压等效电路模型建立外场激励下有损大地上架空多导体传输线的总电压等效电路模型。其中，根据散射电压方程，得到外场激励下有损大地上架空多导体传输线的总电压频域方程表示为：

$\left[\begin{array}{c}V(L,s)\\ I(L,s)\end{array}\right]=e^{Q\left(s\right)L}\left\{\left[\begin{array}{c}V(0,s)\\ I(0,s)\end{array}\right]-\left[\begin{array}{c}{V_z}^{ex}(0,s)\\ 0\end{array}\right]\right\}+J^{sca}\left(s\right)+\left[\begin{array}{c}{V_z}^{ex}(0,s)\\ 0\end{array}\right]---\left(59\right)$

平面波激励下，垂直电压分量为：

$\begin{array}{c}{V_{zi}}^{ex}(x,s)=-{\∫}_{-\mathrm{\∞}}^h{E}_{zi}^{ex}(x,z)dz=-{\∫}_{-\mathrm{\∞}}^h\[E_{zi}^{inc}(x,z)+E_{zi}^{ref}(x,z)\]dz\\ =E_0\left(s\right)\left\{\begin{array}{c}-\cos \mathrm{\α}{T}_{ver}\cos {\mathrm{\ψ}}_t{e}^{-{\mathrm{\γ}}_g{\mathrm{cos\ψ}}_{t}cos\mathrm{\φ}x}\frac{1}{{\mathrm{\γ}}_g{\mathrm{sin\ψ}}_t}-cos\mathrm{\α}cos\mathrm{\ψ}{e}^{-s\frac{cos\mathrm{\ψ}cos\mathrm{\φ}x}{c}}\\ \[\frac{c}{ssin\mathrm{\ψ}}(e^{s\frac{{\mathrm{sin\ψh}}_i}{c}}-1)-R_{ver}\frac{c}{ssin\mathrm{\ψ}}(e^{-\frac{{\mathrm{sin\ψh}}_i}{c}}-1)\]\end{array}\right\}\end{array}---\left(60\right)$

其中：γ_gsinψ_t≠0，sinψ≠0。

据此求得：

$\begin{array}{c}{V_{zi}}^{ex}(0,s)=E_0\left(s\right)f^0\left(s\right)\\ =E_0\left(s\right)\left\{\begin{array}{c}-cos\mathrm{\α}{T}_{ver}cos{\mathrm{\ψ}}_t\frac{1}{{\mathrm{\γ}}_g{\mathrm{sin\ψ}}_t}-cos\mathrm{\α}cos\mathrm{\ψ}\\ \[\frac{c}{ssin\mathrm{\ψ}}(e^{s\frac{{\mathrm{sin\ψh}}_i}{c}}-1)-R_{ver}\frac{c}{ssin\mathrm{\ψ}}(e^{-s\frac{{\mathrm{sin\ψh}}_i}{c}}-1)\]\end{array}\right\}\end{array}---\left(61\right)$

$\begin{array}{c}{V_{zi}}^{ex}(L,s)=E_0\left(s\right)f^L\left(s\right)\\ =E_0\left(s\right)\left\{\begin{array}{c}-\cos \mathrm{\α}{T}_{ver}\cos {\mathrm{\ψ}}_t{e}^{-{\mathrm{\γ}}_g{\mathrm{cos\ψ}}_{t}cos\mathrm{\φ}L}\frac{1}{{\mathrm{\γ}}_g{\mathrm{sin\ψ}}_t}-cos\mathrm{\α}cos\mathrm{\ψ}{e}^{-s\frac{cos\mathrm{\ψ}cos\mathrm{\φ}L}{c}}\\ \[\frac{c}{ssin\mathrm{\ψ}}(e^{s\frac{{\mathrm{sin\ψh}}_i}{c}}-1)-R_{ver}\frac{c}{ssin\mathrm{\ψ}}(e^{-\frac{{\mathrm{sin\ψh}}_i}{c}}-1)\]\end{array}\right\}\end{array}---\left(62\right)$

其时域形式表示为：

V_zi ^ex(0,t)＝E₀(t)*f_i ⁰(t) (63)

V_zi ^ex(L,t)＝E₀(t)*f_i ^L(t) (64)

同样，通过利用矢量匹配法将控制量f_i ⁰(s)和f_i ^L(s)变为有理函数形式。利用HSPICE中电压控制电压源来分别表示垂直电压分量V_zi ^ex(0,t)和V_zi ^ex(L,t)。由此得到外场激励下有损大地上架空多导体传输线的等效电路模型，如附图8所示。

上述外场激励下有损大地上架空线缆电路模型建立方法，首先建立外场激励下有损大地上架空多导体传输线的散射电压等效电路模型，然后结合垂直电压分量的等效电路模型，并根据所述散射电压等效电路模型建立外场激励下有损大地上架空多导体传输线的总电压等效电路模型，能够解决外场激励下考虑大地损耗时架空多导体传输线的响应问题。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁盘、光盘、只读存储记忆体(Rear-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)等。

基于同一发明构思，本发明还提出一种外场激励下有损大地上架空线缆电路模型建立系统。由于此系统解决问题的原理与前述一种外场激励下有损大地上架空线缆电路模型建立方法相似，因此该系统的实施可以按照前述方法的具体步骤实现，重复部分不再赘述。

参见图9，一个实施例中，外场激励下有损大地上架空线缆电路模型建立系统可以包括散射电压等效电路模型建立模块100和总电压等效电路模型建立模块200。其中，散射电压等效电路模型建立模块100，用于建立外场激励下有损大地上架空多导体传输线的散射电压等效电路模型。总电压等效电路模型建立模块200，用于结合垂直电压分量的等效电路模型，并根据散射电压等效电路模型建立外场激励下有损大地上架空多导体传输线的总电压等效电路模型。

参见图10，一个实施例中，散射电压等效电路模型建立模块100可以包括第一单元110、第二单元120和散射电压等效电路模型单元130。第一单元110，用于建立不包含散射项的外场激励下有损大地上架空多导体传输线的等效电路模型。第二单元120，用于建立散射项的等效电路模型。散射电压等效电路模型单元130，用于结合不包含散射项的外场激励下有损大地上架空多导体传输线的等效电路模型和散射项的等效电路模型，得出散射电压等效电路模型。

参见图11，一个实施例中，第一单元110包括分段子单元111和电路模型建立子单元112。分段子单元111，用于将有损大地上架空多导体传输线分成m段级联形式，且每一段再分成有损部分和无损部分。其中，m为大于或等于2的整数。电路模型建立子单元112，用于分别建立有损部分的等效电路模型和无损部分的等效电路模型。电路模型建立子单元112，还用于将各段的有损部分的等效电路模型和无损部分的等效电路模型串联迭代，得出不包含散射项的外场激励下有损大地上架空多导体传输线的等效电路模型。

本实施例中，电路模型建立子单元112可以采用模式变化法建立无损部分的等效电路模型。电路模型建立子单元112可以利用矢量匹配法对地阻抗相关参量进行匹配，利用HSPICE仿真软件中的Laplace变换单元，建立有损部分的等效电路模型。

上述外场激励下有损大地上架空线缆电路模型建立系统，建立外场激励下有损大地上架空多导体传输线的散射电压等效电路模型，然后结合垂直电压分量的等效电路模型，并根据所述散射电压等效电路模型建立外场激励下有损大地上架空多导体传输线的总电压等效电路模型，能够解决外场激励下考虑大地损耗时架空多导体传输线的响应问题。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种外场激励下有损大地上架空线缆电路模型建立方法，其特征在于，包括以下步骤：

建立外场激励下有损大地上架空多导体传输线的散射电压等效电路模型；

结合垂直电压分量的等效电路模型，并根据所述散射电压等效电路模型建立外场激励下有损大地上架空多导体传输线的总电压等效电路模型。

2.根据权利要求1所述的外场激励下有损大地上架空线缆电路模型建立方法，其特征在于，所述建立外场激励下有损大地上架空多导体传输线的散射电压等效电路模型步骤包括：

建立不包含散射项的外场激励下有损大地上架空多导体传输线的等效电路模型；

建立散射项的等效电路模型；

结合所述不包含散射项的外场激励下有损大地上架空多导体传输线的等效电路模型和所述散射项的等效电路模型，得出所述散射电压等效电路模型。

3.根据权利要求2所述的外场激励下有损大地上架空线缆电路模型建立方法，其特征在于，所述建立不包含散射项的有损大地上架空多导体传输线的等效电路模型步骤包括：

将有损大地上架空多导体传输线分成m段级联形式，且每一段再分成有损部分和无损部分；

分别建立有损部分的等效电路模型和无损部分的等效电路模型；

将各段的有损部分的等效电路模型和无损部分的等效电路模型串联迭代，得出所述不包含散射项的外场激励下有损大地上架空多导体传输线的等效电路模型；

其中，m为大于或等于2的整数。

4.根据权利要求3所述的外场激励下有损大地上架空线缆电路模型建立方法，其特征在于，采用模式变化法建立所述无损部分的等效电路模型；

利用矢量匹配法对地阻抗相关参量进行匹配，利用HSPICE仿真软件中的Laplace变换单元，建立所述有损部分的等效电路模型。

5.一种外场激励下有损大地上架空线缆电路模型建立系统，其特征在于，包括散射电压等效电路模型建立模块和总电压等效电路模型建立模块；

所述散射电压等效电路模型建立模块，用于建立外场激励下有损大地上架空多导体传输线的散射电压等效电路模型；

所述总电压等效电路模型建立模块，用于结合垂直电压分量的等效电路模型，并根据所述散射电压等效电路模型建立外场激励下有损大地上架空多导体传输线的总电压等效电路模型。

6.根据权利要求5所述的外场激励下有损大地上架空线缆电路模型建立系统，其特征在于，所述散射电压等效电路模型建立模块包括第一单元模块、第二单元和散射电压等效电路模型单元；

所述第一单元，用于建立不包含散射项的外场激励下有损大地上架空多导体传输线的等效电路模型；

所述第二单元，用于建立散射项的等效电路模型；

所述散射电压等效电路模型单元，用于结合所述不包含散射项的外场激励下有损大地上架空多导体传输线的等效电路模型和所述散射项的等效电路模型，得出所述散射电压等效电路模型。

7.根据权利要求6所述的外场激励下有损大地上架空线缆电路模型建立系统，其特征在于，所述第一单元包括分段子单元和电路模型建立子单元；

所述分段子单元，用于将有损大地上架空多导体传输线分成m段级联形式，且每一段再分成有损部分和无损部分；其中，m为大于或等于2的整数；

所述电路模型建立子单元，用于分别建立有损部分的等效电路模型和无损部分的等效电路模型，以及将各段的有损部分的等效电路模型和无损部分的等效电路模型串联迭代，得出所述不包含散射项的外场激励下有损大地上架空多导体传输线的等效电路模型。

8.根据权利要求7所述的外场激励下有损大地上架空线缆电路模型建立系统，其特征在于，所述电路模型建立子单元采用模式变化法建立所述无损部分的等效电路模型；

所述电路模型建立子单元利用矢量匹配法对地阻抗相关参量进行匹配，利用HSPICE仿真软件中的Laplace变换单元，建立所述有损部分的等效电路模型。