CN113987884B - 多导体传输线特性参数的确定方法、装置、设备和存储介质 - Google Patents
多导体传输线特性参数的确定方法、装置、设备和存储介质 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113987884B CN113987884B CN202111283800.5A CN202111283800A CN113987884B CN 113987884 B CN113987884 B CN 113987884B CN 202111283800 A CN202111283800 A CN 202111283800A CN 113987884 B CN113987884 B CN 113987884B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- matrix
- transmission line
- determining
- frequency point
- magnetic vector
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
- G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
- G06F30/23—Design optimisation, verification or simulation using finite element methods [FEM] or finite difference methods [FDM]
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F2111/00—Details relating to CAD techniques
- G06F2111/10—Numerical modelling
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Evolutionary Computation (AREA)
- Geometry (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
Abstract
本发明适用于多导体传输线的特性分技术领域，提供一种多导体传输线特性参数的确定方法、装置、设备和存储介质，多导体传输线特性参数的确定方法包括根据多导体传输线系统中每根传输线的电流密度、磁导率、角频率确定每根传输线关于磁矢势的非齐次亥姆霍兹方程、串联阻抗矩阵和并联导纳矩阵；根据非齐次亥姆霍兹方程和第一频点集确定磁矢势矩阵；根据在第一频点集中选取的第二频点集确定磁矢势矩阵的近似矩阵；根据近似矩阵确定每根传输线的电流；根据每根传输线的电流、串联阻抗矩阵和并联导纳矩阵确定、电阻、电感、电容和电导。本方案通过在第一频点集中选取第二频点集，减少了频点数，然后根据近似矩阵计算，有效减少了计算量，提高计算效率。
Description
技术领域
本发明属于多导体传输线的特性分析技术领域，尤其涉及一种多导体传输线特性参数的确定方法、装置、设备和存储介质。
背景技术
设计高速数字电路时需要能够准确地预估传输线连接处的反射、失真以及串扰，同时计算所需的时间不能过长。因此，精确且高效的分析计算有损耗多导体传输线的特性参数的模型以及分析法是非常必要的。在共面波导中，有损耗多导体传输线单位长度特性参数的色散与其材料的损耗有关，有损耗多导体传输线特性参数包括电阻、电感、电导和电容。
现有技术中有限元算法可以分析处理传输线中常见的各向异性材料，导体和电介质。在不对麦克斯韦方程组进行简化的前提下，全波有限元分析法可以提供精确的分析，但是其处理过程中的计算量大，相应的计算耗时长，对有损耗多导体传输线的特性参数计算分析响应速度慢。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种多导体传输线特性参数的确定方法，旨在解决现有技术确定损耗多导体传输线特性参数的计算量大，响应速度慢的技术问题。
本发明实施例是这样实现的，所述多导体传输线特性参数的确定方法包括：
根据多导体传输线系统中每根传输线的电流密度、磁导率以及角频率确定每根传输线关于磁矢势的非齐次亥姆霍兹方程，并根据所述非齐次亥姆霍兹方程确定串联阻抗矩阵和并联导纳矩阵；
根据所述非齐次亥姆霍兹方程和在频段内选取的第一频点集确定磁矢势矩阵；
根据在所述第一频点集中选取的第二频点集确定所述磁矢势矩阵的近似矩阵，所述第二频点集中的频点数量少于所述第一频点集中的频点数量；
根据所述近似矩阵确定每根传输线的电流；
根据每根传输线的电流和所述串联阻抗矩阵确定每根传输线单位长度的电阻、电感，以及根据每根传输线的电流和所述并联导纳矩阵确定每根传输线单位长度的电容和电导。
本发明实施例的另一目的在于提供一种多导体传输线特性参数的确定装置，所述多导体传输线特性参数的确定装置，包括：
特性参数矩阵确定模块，用于根据多导体传输线系统中每根传输线的电流密度、磁导率以及角频率确定每根传输线关于磁矢势的非齐次亥姆霍兹方程，并根据所述非齐次亥姆霍兹方程确定串联阻抗矩阵和并联导纳矩阵；
磁矢势矩阵确定模块，用于根据所述非齐次亥姆霍兹方程和在频段内选取的第一频点集确定磁矢势矩阵；
近似矩阵确定模块，用于根据在所述第一频点集中选取的第二频点集确定所述磁矢势矩阵的近似矩阵，所述第二频点集中的频点数量少于所述第一频点集中的频点数量；
电流计算模块，用于根据所述近似矩阵确定每根传输线的电流；
特性参数确定模块，用于根据每根传输线的电流和所述串联阻抗矩阵确定每根传输线单位长度的电阻、电感，以及根据每根传输线的电流和所述并联导纳矩阵确定每根传输线单位长度的电容和电导。
本发明实施例的另一目的在于提供一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行上述多导体传输线特性参数的确定方法的步骤。
本发明实施例的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行上述多导体传输线特性参数的确定方法的步骤。
本发明实施例提供的一种多导体传输线特性参数的确定方法，在确定了磁矢势矩阵后，通过在第一频点集中选取第二频点集，减少了频点数量，从而根据第二频点集确定的磁矢势矩阵的近似矩阵相比于磁矢势矩阵的尺寸减小，然后根据由第二频点集确定的磁矢势矩阵的近似矩阵确定每根传输线的电流，有效减少计算量，进而可以提高对有损耗多导体传输线的特性参数计算分析响应速度。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种多导体传输线特性参数的确定方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的一种确定磁矢势矩阵的流程图；
图3为本发明实施例提供的一种确定磁矢势矩阵的近似矩阵的流程图；
图4为本发明实施例提供的一种确定电流的流程图；
图5为本发明实施例提供的一种多导体传输线特性参数的确定装置的结构框图；
图6为本发明实施例提供的多导体传输线特性参数的确定装置中近似矩阵确定模块的结构框图；
图7为一个实施例中计算机设备的内部结构框图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
可以理解，本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但除非特别说明，这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。举例来说，在不脱离本申请的范围的情况下，可以将第一xx脚本称为第二xx脚本，且类似地，可将第二xx脚本称为第一xx脚本。
如图1所示，在一个实施例中，提出了一种多导体传输线特性参数的确定方法、装置、设备和存储介质方法，所述多导体传输线特性参数的确定方法，具体可以包括以下步骤：
步骤S202，根据多导体传输线系统中每根传输线的电流密度、磁导率以及角频率确定每根传输线关于磁矢势的非齐次亥姆霍兹方程，并根据所述非齐次亥姆霍兹方程确定串联阻抗矩阵和并联导纳矩阵。
在本发明实施例中，多导体传输线系统中每根传输线关于磁矢势的非齐次亥姆霍兹方程为预设模型。关于磁矢势的非齐次亥姆霍兹方程的表达式具体为：
其中，▽表示矢量场的散度，
表示磁矢势，为待求解未知参数，μ代表磁导率，
表示电流密度，
表示表介电常数，ω表示角频率。导体传输线系统中每根传输线的电流密度、磁导率以及角频率均为已知量，不同的多导体传输线系统中每根传输线的电流密度、磁导率以及角频率不同，当将待分析的该多导体传输线系统中每根传输线的电流密度、磁导率以及角频率参数输入后可以得到该多导体传输线系统中每根传输线关于磁矢势的非齐次亥姆霍兹方程。
在本发明实施例中，根据麦克斯韦方程组可知磁场无源
所以磁场强度
可以用磁矢势
表达
同时由法拉第电磁感应定律可知
结合磁场强度的表达式可得电场强度的表达式
即
根据安培定理
可得
结合洛伦兹规范
向量运算法则
以及
从而可得非齐次亥姆霍兹方程
准静态传输意味着电流密度
只有z方向的分量，所以
串联阻抗矩阵可表示为[Z]＝[R]+jω[L]，而并联导纳矩阵可表示为[Y]＝[G]+jω[C]，这里的[R]，[L]，[G]，[C]分别指单位长度的电阻，电感，电导，和电容，为待确定参数。
步骤S204，根据所述非齐次亥姆霍兹方程和在频段内选取的第一频点集确定磁矢势矩阵；
在本发明实施例中，选取第一频点集的频段为用户感兴趣的频段，例如，某用户进行多导体传输线参数提取的频率范围是10MHz到20GHz，则第一频点集就在10MHz到20GHz频段内选取。第一频点集为预先在频段内选取的若干数量的频点，本实施例对第一频点集的选取规则不做限制，第一频点集的选取规则可以为在频段内以均匀间隔选取若干频率点，例如，以2GHz为间隔，均匀选取10个频点。根据非齐次亥姆霍兹方程和在频段内选取的第一频点集确定磁矢势矩阵具体可以包括以下步骤，如图2所示：
步骤S302，将磁矢势的计算区域分解为有限个单元，所述磁矢势的计算区域包括电介质区域和金属区域；
在本发明实施例中，将磁矢势的计算区域分解为有限个单元的具体方法不做限制，例如可以通过将多导体传输线的横截面的求解区域离散成三角形小单元，其中离散的基本要求是既没有重叠也没有间隔，并且为了求解的准确性，需要尽量避免钝角三角形的产生。通过将计算区域分解为有限个单元可以进一步通过有限元算法来确定非齐次亥姆霍兹方程的矩阵表达式。
步骤S304，根据伽辽金有限元算法确定所述非齐次亥姆霍兹方程的矩阵表达式；
在本发明实施例中，根据伽辽金有限元算法确定所述非齐次亥姆霍兹方程的矩阵表达式时，先将非齐次亥姆霍兹方程乘以一个合适的加权函数Wi，并在求解区域中积分；然后将整个计算区域离散，每个小单元中的磁矢势都用一组矢量基函数Ni来插值。伽辽金方法中，Wi和Ni取相同的形式。最后得到如下方程组：
(M1+ωM2)A＝f
其中，
上式中的NL表示三角元各边上的矢量基函数，非齐次亥姆霍兹方程的矩阵表达式为：
(M1+ωM2)A＝f，其中，M1和M2里的元素是基函数和测试函数，其中基函数是与有限元每个离散小三角元节点对应的插值函数。测试函数就是之前提到的加权函数Wi，由定义在组成全域的子域上的一组基函数构成。在不同有限元单元积分后得到的系数，f为包含外加电场与测试函数积分后得到的已知参数。
步骤S306，根据所述非齐次亥姆霍兹方程的矩阵表达式和在频段内选取的第一频点集确定磁矢势矩阵。
在本发明实施例中，通过将第一频点集中频点处的对应参数代入到上述非齐次亥姆霍兹方程的矩阵表达式中，计算求得第一频点集中各个频点的磁矢势列向量，多个频点的磁矢势列向量组成磁矢势矩阵
步骤S206，根据在所述第一频点集中选取的第二频点集确定所述磁矢势矩阵的近似矩阵，所述第二频点集中的频点数量少于所述第一频点集中的频点数量；
在本发明实施例中，第二频点集为在第一频点集中选取的若干个频点的集合，关于第二频点集的选取根据预设的选取规则进行选取，例如，第二频点集的具体选取规则可以为：对第一频点集的磁矢势矩阵进行奇异值分解，将小于一定值(例如1e-4)的奇异值对应的频点删除，就得到第二频点集。
在本发明实施例中，步骤S206具体可以包括以下步骤，如图3所示：
步骤S402，对所述磁矢势矩阵进行奇异值分解，得到：
A1＝UMVT，其中，A1为N×N1的磁矢势矩阵，U为一个N×N1的矩阵且其每一列都是奇异向量，M为一个N1×N1的对角矩阵且其所有奇异值均为正数，V是一个N1×N1的酉矩阵，N1为第一频点集中频点的数量，N为磁矢势矩阵对应有限元方程组中未知量的个数，磁矢势矩阵为包括N个有限元方程的方程组，其中每个有限元方程中包括一个未知量。其中U和V互为转置矩阵。
步骤S404，将磁矢势矩阵A1用N2个奇异向量表示，得到磁矢势的近似矩阵
其中N2为第二频点集中频点的数量。
在本发明实施例中，第二频点集中N2个频点是对在N1个频点中删除了奇异值很小的频点得到的，利用N2个频点的奇异值矩阵和特征向量求得磁矢势的近似矩阵
具体公式如下：
步骤S208，根据所述近似矩阵确定每根传输线的电流。
在本发明实施例中，步骤S208具体可以包括以下步骤，如图4所示：
步骤S502，根据所述近似矩阵和所述非齐次亥姆霍兹方程的矩阵表达式计算磁失势；
在本发明实施例中，根据步骤S402可知磁矢势矩阵可以表示为A1＝UMVT，同时由于其中U和V互为转置矩阵，由于U是N2 x N2特征矩阵，M1和M2是在原来的基础上去掉了极小值的特征值矩阵，也为N2 x N2，则(M1+ωM2)A＝f可以表示为
从而可以计算得到磁矢势。
步骤S504，根据所述磁矢势和所述电流密度确定每根传输线的电流。在本发明实施中，每根传输线上流经的电流In可以表示为：
其中σn和En分别表示n号导体上的电导率和外加电场，在n号导体的横截面上
而在导体外的电介质层
这里ω和Az分别表示角频率和磁矢势z方向上的分量，Sn代表导体横截面的面积，
为Nn矩阵的转置矩阵，
从而得到多导体传输系统中每根导体上的电流。
步骤S210，根据每根传输线的电流和所述串联阻抗矩阵确定每根传输线单位长度的电阻、电感，以及根据每根传输线的电流和所述并联导纳矩阵确定每根传输线单位长度的电容和电导。
在本发明实施例中，可以根据每根传输线的电流通过外加激励法计算串联阻抗矩阵，由于[Z]＝[E][I]-1，同时[Z]＝[R]+jω[L]，从而可以求解串联阻抗矩阵，其中串联阻抗矩阵的实部为每根传输线单位长度的电阻，串联阻抗矩阵的虚部为所选频点的角频率和该频点下每根传输线单位长度的电感。
在本发明实施例中，根据每根传输线的电流和所述并联导纳矩阵确定每根传输线单位长度的电容和电导具体可以包括以下步骤：
步骤S602，根据边界条件和电势拉普拉斯方程确定静电势，所述电势拉普拉斯方程为：
在本发明实施例中，边界条件也可称为Dirichlet(狄利克雷函数)边界条件，这里的边界条件为导体上的电势值，是已知数值。
步骤S604，根据所述静电势和每根传输线上的外加电压确定静电能量矩阵；
在本发明实施例中，同样利用伽辽金方法得到下列矩阵方程
其中q是外加电压导致的导体表面电荷分布，K是如下所示的有限元矩阵：
步骤S606，根据所述静电能量矩阵计算所述并联导纳矩阵，所述并联导纳矩阵为：[Y]＝[G]+jω[C]，其中，并联导纳矩阵的实部为每根传输线单位长度的电导，并联导纳矩阵的实部为所选频点的角频率和该频点下每根传输线单位长度的电容。
本发明实施例提供的一种多导体传输线特性参数的确定方法，在确定了磁矢势矩阵后，通过在第一频点集中选取第二频点集，减少了频点数量，从而根据第二频点集确定的磁矢势矩阵的近似矩阵相比于磁矢势矩阵的尺寸减小，然后根据由第二频点集确定的磁矢势矩阵的近似矩阵确定每根传输线的电流，有效减少计算量，进而可以提高对有损耗多导体传输线的特性参数计算分析响应速度。
如图5所示，在一个实施例中，提供了一种多导体传输线特性参数的确定装置，该多导体传输线特性参数的确定装置可以集成于上述的计算机设备中，具体可以包括特性参数矩阵确定模块710、磁矢势矩阵确定模块720、近似矩阵确定模块730、电流计算模块740以及特性参数确定模块750。
特性参数矩阵确定模块710，用于根据多导体传输线系统中每根传输线的电流密度、磁导率以及角频率确定每根传输线关于磁矢势的非齐次亥姆霍兹方程，并根据所述非齐次亥姆霍兹方程确定串联阻抗矩阵和并联导纳矩阵；
磁矢势矩阵确定模块720，用于根据所述非齐次亥姆霍兹方程和在频段内选取的第一频点集确定磁矢势矩阵；
近似矩阵确定模块730，用于根据在所述第一频点集中选取的第二频点集确定所述磁矢势矩阵的近似矩阵，所述第二频点集中的频点数量少于所述第一频点集中的频点数量；
电流计算模块740，用于根据所述近似矩阵确定每根传输线的电流；
特性参数确定模块750，用于根据每根传输线的电流和所述串联阻抗矩阵确定每根传输线单位长度的电阻、电感，以及根据每根传输线的电流和所述并联导纳矩阵确定每根传输线单位长度的电容和电导。
如图6所示，在一个实施例中，近似矩阵确定模块730具体包括：奇异值分解单元731、近似矩阵确定单元732。
奇异值分解单元731，用于对所述磁矢势矩阵进行奇异值分解，得到：
A1＝UMVT，其中，A1为N×N1的磁矢势矩阵，U为一个N×N1的矩阵且其每一列都是奇异向量，M为一个N1×N1的对角矩阵且其所有奇异值均为正数，V是一个N1×N1的酉矩阵，N1为第一频点集中频点的数量，N为磁矢势矩阵对应有限元方程组中未知量的个数；
近似矩阵确定单元732，用于将磁矢势矩阵A1用N2个奇异向量表示，得到磁矢势的近似矩阵
其中N2为第二频点集中频点的数量。
在本发明实施例提供的一种多导体传输线特性参数的确定装置，其所包含的特性参数矩阵确定模块710、磁矢势矩阵确定模块720、近似矩阵确定模块730、电流计算模块740以及特性参数确定模块750的功能实现分别与上文的多导体传输线特性参数的确定方法的步骤S202、步骤S204、步骤S206、步骤S208以及步骤S210一一对应，所述近似矩阵确定模块730中包含的奇异值分解单元731、近似矩阵确定单元732的功能实现分别与上文的多导体传输线特性参数的确定方法的步骤S206中的步骤S402、步骤S404一一对应，对于该多导体传输线特性参数的确定装置的具体解释，以及相关细化、优化的内容参见上文多导体传输线特性参数的确定方法中的具体实施例，此处不再赘述。
图7示出了一个实施例中计算机设备的内部结构图。如图7所示，该计算机设备包括该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口、输入装置和显示屏。其中，存储器包括非易失性存储介质和内存储器。该计算机设备的非易失性存储介质存储有操作系统，还可存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，可使得处理器实现多导体传输线特性参数的确定方法。该内存储器中也可储存有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，可使得处理器执行多导体传输线特性参数的确定方法。计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。
本领域技术人员可以理解，图7中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
在一个实施例中，本申请提供的多导体传输线特性参数的确定装置可以实现为一种计算机程序的形式，计算机程序可在如图7所示的计算机设备上运行。计算机设备的存储器中可存储组成该多导体传输线特性参数的确定装置的各个程序模块，比如，图5所示的特性参数矩阵确定模块710、磁矢势矩阵确定模块720、近似矩阵确定模块730、电流计算模块740以及特性参数确定模块750。各个程序模块构成的计算机程序使得处理器执行本说明书中描述的本申请各个实施例的多导体传输线特性参数的确定方法中的步骤。
例如，图7所示的计算机设备可以通过如图5所示的多导体传输线特性参数的确定装置中的特性参数矩阵确定模块710执行步骤S202。计算机设备可通过磁矢势矩阵确定模块720执行步骤S204。计算机设备可通过近似矩阵确定模块730执行步骤S206。计算机设备可通过电流计算模块740执行步骤S208。计算机设备可通过特性参数确定模块750执行步骤S210。
在一个实施例中，提出了一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：
步骤S202，根据多导体传输线系统中每根传输线的电流密度、磁导率以及角频率确定每根传输线关于磁矢势的非齐次亥姆霍兹方程，并根据所述非齐次亥姆霍兹方程确定串联阻抗矩阵和并联导纳矩阵；
步骤S204，根据所述非齐次亥姆霍兹方程和在频段内选取的第一频点集确定磁矢势矩阵；
步骤S206，根据在所述第一频点集中选取的第二频点集确定所述磁矢势矩阵的近似矩阵，所述第二频点集中的频点数量少于所述第一频点集中的频点数量；
步骤S208，根据所述近似矩阵确定每根传输线的电流；
步骤S210，根据每根传输线的电流和所述串联阻抗矩阵确定每根传输线单位长度的电阻、电感，以及根据每根传输线的电流和所述并联导纳矩阵确定每根传输线单位长度的电容和电导。
在一个实施例中，提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，使得处理器执行以下步骤：
步骤S202，根据多导体传输线系统中每根传输线的电流密度、磁导率以及角频率确定每根传输线关于磁矢势的非齐次亥姆霍兹方程，并根据所述非齐次亥姆霍兹方程确定串联阻抗矩阵和并联导纳矩阵；
步骤S204，根据所述非齐次亥姆霍兹方程和在频段内选取的第一频点集确定磁矢势矩阵；
步骤S206，根据在所述第一频点集中选取的第二频点集确定所述磁矢势矩阵的近似矩阵，所述第二频点集中的频点数量少于所述第一频点集中的频点数量；
步骤S208，根据所述近似矩阵确定每根传输线的电流；
步骤S210，根据每根传输线的电流和所述串联阻抗矩阵确定每根传输线单位长度的电阻、电感，以及根据每根传输线的电流和所述并联导纳矩阵确定每根传输线单位长度的电容和电导。
应该理解的是，虽然本发明各实施例的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，各实施例中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
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指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一非易失性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，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
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 (7)
1.一种多导体传输线特性参数的确定方法，其特征在于，所述多导体传输线特性参数的确定方法包括：
根据多导体传输线系统中每根传输线的电流密度、磁导率以及角频率确定每根传输线关于磁矢势的非齐次亥姆霍兹方程，并根据所述非齐次亥姆霍兹方程确定串联阻抗矩阵和并联导纳矩阵；
根据所述非齐次亥姆霍兹方程和在频段内选取的第一频点集确定磁矢势矩阵；
根据在所述第一频点集中选取的第二频点集确定所述磁矢势矩阵的近似矩阵，所述第二频点集中的频点数量少于所述第一频点集中的频点数量；
根据所述近似矩阵确定每根传输线的电流；
根据每根传输线的电流和所述串联阻抗矩阵确定每根传输线单位长度的电阻、电感，以及根据每根传输线的电流和所述并联导纳矩阵确定每根传输线单位长度的电容和电导；
其中，所述根据在所述第一频点集中选取的第二频点集确定所述磁矢势矩阵的近似矩阵，包括：
对所述磁矢势矩阵进行奇异值分解，得到：
A1＝UMVT，其中，A1为N×N1的磁矢势矩阵，U为一个N×N1的矩阵且其每一列都是奇异向量，M为一个N1×N1的对角矩阵且其所有奇异值均为正数，V是一个N1×N1的酉矩阵，N1为第一频点集中频点的数量，N为磁矢势矩阵对应有限元方程组中未知量的个数；
将磁矢势矩阵A1用N2个奇异向量表示，得到磁矢势的近似矩阵
其中N2为第二频点集中频点的数量；
所述根据所述近似矩阵确定每根传输线的电流，包括：
根据所述近似矩阵和所述非齐次亥姆霍兹方程的矩阵表达式计算磁矢势；
根据所述磁矢势和所述电流密度确定每根传输线的电流。
2.根据权利要求1所述的多导体传输线特性参数的确定方法，其特征在于，所述根据所述非齐次亥姆霍兹方程和在频段内选取的第一频点集确定磁矢势矩阵，包括：
将磁矢势的计算区域分解为有限个单元，所述磁矢势的计算区域包括电介质区域和金属区域；
根据伽辽金有限元算法确定所述非齐次亥姆霍兹方程的矩阵表达式；
根据所述非齐次亥姆霍兹方程的矩阵表达式和在频段内选取的第一频点集确定磁矢势矩阵。
3.根据权利要求1所述的多导体传输线特性参数的确定方法，其特征在于，根据每根传输线的电流和所述串联阻抗矩阵确定每根传输线单位长度的电阻、电感，包括：
根据每根传输线的电流通过外加激励法计算所述串联阻抗矩阵：
[Z]＝[E][I]-1，
[Z]＝[R]+jω[L]，其中串联阻抗矩阵的实部为每根传输线单位长度的电阻，串联阻抗矩阵的虚部为所选频点的角频率和该频点下每根传输线单位长度的电感，[Z]为单位长度阻抗矩阵，[E]为对角线元素为1其它元素为0的单位矩阵，每一列都代表着相应传输线的电场激励，[I]为多导体传输线的电流矩阵，[R]为单位长度电阻，[L]为单位长度电感，j为虚数单位，j的平方等于-1，ω为角频率。
4.根据权利要求1所述的多导体传输线特性参数的确定方法，其特征在于，根据每根传输线的电流和所述并联导纳矩阵确定每根传输线单位长度的电容和电导，包括：
根据边界条件和电势拉普拉斯方程确定静电势，所述电势拉普拉斯方程为：
根据所述静电势和每根传输线上的外加电压确定静电能量矩阵；
根据所述静电能量矩阵计算所述并联导纳矩阵，所述并联导纳矩阵为：[Y]＝[G]+jω[C]，其中，并联导纳矩阵的实部为每根传输线单位长度的电导，并联导纳矩阵的虚部为所选频点的角频率和该频点下每根传输线单位长度的电容；
为切向梯度，
为介质的介电常数，
为静电势，[Y]为并联导纳矩阵，[G]为单位长度电导，[C]为单位长度电容，j为虚数单位，j的平方等于-1，ω为角频率。
5.一种多导体传输线特性参数的确定装置，其特征在于，所述多导体传输线特性参数的确定装置，包括：
特性参数矩阵确定模块，用于根据多导体传输线系统中每根传输线的电流密度、磁导率以及角频率确定每根传输线关于磁矢势的非齐次亥姆霍兹方程，并根据所述非齐次亥姆霍兹方程确定串联阻抗矩阵和并联导纳矩阵；
磁矢势矩阵确定模块，用于根据所述非齐次亥姆霍兹方程和在频段内选取的第一频点集确定磁矢势矩阵；
近似矩阵确定模块，用于根据在所述第一频点集中选取的第二频点集确定所述磁矢势矩阵的近似矩阵，所述第二频点集中的频点数量少于所述第一频点集中的频点数量；
电流计算模块，用于根据所述近似矩阵确定每根传输线的电流；
特性参数确定模块，用于根据每根传输线的电流和所述串联阻抗矩阵确定每根传输线单位长度的电阻、电感，以及根据每根传输线的电流和所述并联导纳矩阵确定每根传输线单位长度的电容和电导；
其中，所述根据在所述第一频点集中选取的第二频点集确定所述磁矢势矩阵的近似矩阵，包括：
对所述磁矢势矩阵进行奇异值分解，得到：
A1＝UMVT，其中，A1为N×N1的磁矢势矩阵，U为一个N×N1的矩阵且其每一列都是奇异向量，M为一个N1×N1的对角矩阵且其所有奇异值均为正数，V是一个N1×N1的酉矩阵，N1为第一频点集中频点的数量，N为磁矢势矩阵对应有限元方程组中未知量的个数；
将磁矢势矩阵A1用N2个奇异向量表示，得到磁矢势的近似矩阵
其中N2为第二频点集中频点的数量；
所述根据所述近似矩阵确定每根传输线的电流，包括：
根据所述近似矩阵和所述非齐次亥姆霍兹方程的矩阵表达式计算磁矢势；
根据所述磁矢势和所述电流密度确定每根传输线的电流。
6.一种计算机设备，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行权利要求1至4中任一项权利要求所述多导体传输线特性参数的确定方法的步骤。
7.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行权利要求1至4中任一项权利要求所述多导体传输线特性参数的确定方法的步骤。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111283800.5A CN113987884B (zh) | 2021-11-01 | 2021-11-01 | 多导体传输线特性参数的确定方法、装置、设备和存储介质 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111283800.5A CN113987884B (zh) | 2021-11-01 | 2021-11-01 | 多导体传输线特性参数的确定方法、装置、设备和存储介质 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113987884A CN113987884A (zh) | 2022-01-28 |
| CN113987884B true CN113987884B (zh) | 2022-12-20 |
Family
ID=79745455
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111283800.5A Active CN113987884B (zh) | 2021-11-01 | 2021-11-01 | 多导体传输线特性参数的确定方法、装置、设备和存储介质 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113987884B (zh) |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20020147575A1 (en) * | 2001-02-12 | 2002-10-10 | Bois Karl J. | Method and system for modeling dielectric losses in a transmission line |
| US8448115B1 (en) * | 2012-06-18 | 2013-05-21 | Mentor Graphics Corporation | Through silicon via impedance extraction |
| CN110516362A (zh) * | 2019-08-28 | 2019-11-29 | 哈尔滨工程大学 | 一种多导体传输线电磁场分布的fdtd求解方法 |
| CN111308438B (zh) * | 2020-03-06 | 2021-11-02 | 中国人民解放军海军航空大学 | 一种回波数据散射特征提取方法及系统 |
-
2021
- 2021-11-01 CN CN202111283800.5A patent/CN113987884B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113987884A (zh) | 2022-01-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Fei et al. | Uncertainty quantification of crosstalk using stochastic reduced order models | |
| Manfredi et al. | Numerical calculation of polynomial chaos coefficients for stochastic per-unit-length parameters of circular conductors | |
| Cortes Garcia et al. | Systems of differential algebraic equations in computational electromagnetics | |
| Feliziani et al. | Artificial material single layer to model the field penetration through thin shields in finite-elements analysis | |
| CN113987884B (zh) | 多导体传输线特性参数的确定方法、装置、设备和存储介质 | |
| Chen et al. | Modeling floating potential conductors using discontinuous Galerkin method | |
| Fei et al. | Numerical analysis of a transmission line illuminated by a random plane-wave field using stochastic reduced order models | |
| Mota et al. | Analysis of tower surge impedance using the finite element method | |
| Wu et al. | A hybrid perturbative-stochastic Galerkin method for the variability analysis of nonuniform transmission lines | |
| Clemens et al. | Transient electro-quasistatic adaptive simulation schemes | |
| Jokovic et al. | Efficient integral cylindrical transmission‐line matrix modelling of a coaxially loaded probe‐coupled cavity | |
| Johns et al. | New TLM models for thin structures | |
| CN115510725A (zh) | 换流变压器阀侧套管绝缘状态分析方法及装置 | |
| Sharma et al. | A complete surface integral method for broadband modeling of 3D interconnects in stratified media | |
| Sewell et al. | Extracting modal field profiles from 3D unstructured transmission line modelling meshes for use as sources and observers | |
| Tronchoni et al. | Two-dimensional Transmission Line Modeling method: An algorithm considering non-homogeneous media and ionization | |
| Ochoa et al. | Fast analysis of the impact of interconnect routing variability on signal degradation | |
| Lee et al. | A complete finite-element analysis of multilayer anisotropic transmission lines from DC to terahertz frequencies | |
| Haro-Báez et al. | Higher‐Order Mode Electromagnetic Analysis of a Material Sample between Two Flanged Coaxial Probes for Broadband Modelling of Dielectric Measurement Setups | |
| Vuckovic et al. | Approximate model for ground inhomogeneity with rectangular cross section: application to analysis of grounding systems | |
| Talukder et al. | Efficient stochastic transient analysis of high-speed passive distributed networks using Loewner matrix based macromodels | |
| Wang et al. | On sampling algorithms in multilevel QR factorization method for magnetoquasistatic analysis of integrated circuits over multilayered lossy substrates | |
| Dular et al. | Floating potentials in various electromagnetic problems using the finite element method | |
| Sekine et al. | Variability analysis of a non-uniform transmission line using stochastic Galerkin method | |
| Ferranti et al. | On the passivity of the quasi‐static partial element equivalent circuit method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 201210 room 01, floor 4, No. 5, Lane 60, Naxian Road, Pudong New Area, Shanghai Patentee after: Xinhe Semiconductor Technology (Shanghai) Co.,Ltd. Address before: 201210 room 01, floor 4, No. 5, Lane 60, Naxian Road, Pudong New Area, Shanghai Patentee before: Core and semiconductor technology (Shanghai) Co.,Ltd. |