专利名称：屏蔽双绞线rlcg模型及其传输特性的计算方法
技术领域：
本发明涉及一种屏蔽双绞线。特别是涉及一种用于1553B屏蔽双绞线的屏蔽双绞线RLCG模型及其传输特性的计算方法。
背景技术：
电信号的传输是主要的信号传输形式之一，目前航空机载高速数据信号的接入主要基于1553B总线系统上的数字式时分制多路数据传输技术。这是因为早期机载电子设备的设计与安装覆盖范围广泛，综合投资无法估量，充分利用已有的1553B总线系统来提供新的高速数据接入服务，不仅可以减少投资，而且便于成熟技术的延续和拓展(参见:Dennis J.Rauschmayer,杨威，ADSL/VDSL 原理，人民邮电出版社，2001.1SBN7-115-09153-6/TP.2108)。同时，早期在军用机载设备上的成功运用，使得1553B总线在机载/弹载/舰载综合火力控制系统、人造卫星等军事平台上进行了广泛的推广，对于这些不同的运用载体，需要在设计过程中灵活、方便地对信道的传输特性进行准确预测，从而保证数据传输质量(参见:寻建晖.1553B总线系统的建模与仿真[D].西安电子科技大学2011)。此外，新的应用需要更高的带宽资源，适用于长距离、大容量的光纤通信的发展，对基于屏蔽双绞线的1553B总线系统提出了更高的速率要求，而为解决信道扩容过程中的所遇到的多径、串扰等问题也需要清楚地了解信道特性。可见，实现1553B总线系统的灵活设计和运用、完成整个总线系统数据速率的提升，都迫切需要对1553B总线系统的信道传输特性进行准确地描述。屏蔽双绞线是1553B总线系统的重要组成部分，其传输特性的分析方法有很多种，如应用在 HSPICE 中的 W-element 模型法和 TLM法(Transmission Lines Matrix)法(参JAL:T.Starr, J.M.Cioffi and P.J.Silverman, Understanding Digital Subscriber LineTechnology [M], Pren tice Hall, Upper Saddle River, NJ, 1999)。此处介绍的 RLCG 参数法是用电阻R、电感L、电容C、电导G的分布参数矩阵和电报方程来描述单位长度屏蔽双绞线的传输特性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种通过1553B屏蔽双绞线已知的结构参数和材料特性，便可以得到传输线的RLCG参数，并准确地获得屏蔽双绞线的传输特性，进而给出屏蔽双绞线信道模型的屏蔽双绞线RLCG模型及其传输特性的计算方法。本发明所采用的技术方案是:一种屏蔽双绞线RLCG模型，将屏蔽双绞线的屏蔽层作为第三根导体，并将该第三根导体作为屏蔽层内两根铜导线的参考，则单位长度dx上屏蔽双绞线RLCG模型包括:第一根铜导线、第二根铜导线和屏蔽层，所述的第一根铜导线上依次串接有电阻R1Clx和电感Lndx，所述的第二根铜导线上依次串接有电阻R2dX和电感L22dx，所述的屏蔽层上有电阻RtlCk,在第一根铜导线和第二根铜导线之间连接有电感L12dx，第一根铜导线与第二根铜导线之间分别连接有电容C12dX和电导G12dx，第一根铜导线与屏蔽层之间分别连接有电容Cndx和电导Gndx，第二根铜导线与屏蔽层之间分别连接有电容C22dx和电导G22dx,其中,所述的第一根铜导线的输入电流为I1(X),输入电压为V1(X),输出电流为I1 (x+dx)，输出电压为V1 (x+dx);所述的第二根铜导线的输入电流为I2(x)，输入电压为V2(x)，输出电流为I2 (x+dx)，输出电压为V2 (x+dx);所述的屏蔽层(2)的输入电流为
权利要求
1.一种屏蔽双绞线RLCG模型，其特征在于，将屏蔽双绞线的屏蔽层(2)作为第三根导体，并将该第三根导体作为屏蔽层内两根铜导线的参考，则单位长度dx上屏蔽双绞线RLCG模型包括:第一根铜导线(41)、第二根铜导线(42)和屏蔽层(2)，所述的第一根铜导线(41)上依次串接有电阻R1Clx和电感Lndx，所述的第二根铜导线(42)上依次串接有电阻R2dX和电感L22dx，所述的屏蔽层(2)上有电阻RtlCk,在第一根铜导线(41)和第二根铜导线(42)之间连接有电感L12dx，第一根铜导线(41)与第二根铜导线(42)之间分别连接有电容C12dX和电导G12dx，第一根铜导线(41)与屏蔽层(2)之间分别连接有电容Cndx和电导Gndx，第二根铜导线(42)与屏蔽层(2)之间分别连接有电容C22dX和电导G22dx，其中，所述的第一根铜导线(41)的输入电流为I1 (X)，输入电压为V1 (X)，输出电流为I1 (x+dx),输出电压为V^x+dx);所述的第二根铜导线(42)的输入电流为I2(x)，输入电压为V2(x)，输出电流为I2 (x+dx)，输出电压为V2 (x+dx);所述的屏蔽层(2)的输入电流为
2.一种基于权利要求1所述的屏蔽双绞线RLCG模型的屏蔽双绞线传输特性的计算方法，其特征在于，包括如下步骤: 1)根据屏蔽双绞线RLCG模型设定RLCG参数矩阵的形式:
3.根据权利要求2所述的基于屏蔽双绞线RLCG模型的屏蔽双绞线传输特性的计算方法，其特征在于，步骤2)所述的计算RLCG参数矩阵中的电阻R矩阵中的各元素参数值是: (O计算出铜导体的趋肤深度δ，单位为米:
4.根据权利要求2所述的基于屏蔽双绞线RLCG模型的屏蔽双绞线传输特性的计算方法，其特征在于，步骤2)所述的计算RLCG参数矩阵中电感L矩阵各元素的参数值是:对铜导线逐个进行镜像分析，得出电感矩阵L中位于u行V列处元素的值Lu，v，单位为亨利/米: 'f P Λ (r2-d2\—In ^~当 w = vJ_L f ^ \Jdv pX)]+,/-2桃2C。叫当“#\2π) ^ {dudv)2 + <4 -2 cosΘ J 式中，rs为屏蔽层的半径，du为标号是u的第u根铜导线与屏蔽层中心点之间的距离，^是铜导线的半径，Θ为第U根铜导线与第V根铜导线之间的夹角，μ是金属铜的介电常数。
5.根据权利要求2所述的基于屏蔽双绞线RLCG模型的屏蔽双绞线传输特性的计算方法，其特征在于，步骤2)所述的计算RLCG参数矩阵中电容C矩阵是:C=U ξ L-1 式中，μ是金属铜的介电常数；I为金属铜的磁导率，单位为亨利/米；L为电感矩阵，可以得到电容矩阵C，矩阵中各元素的单位为法拉/米。
6.根据权利要求2所述的基于屏蔽双绞线RLCG模型的屏蔽双绞线传输特性的计算方法，其特征在于，步骤2)所述的计算RLCG参数矩阵中电导G矩阵是:
全文摘要
一种屏蔽双绞线RLCG模型及其传输特性的计算方法，将屏蔽双绞线的屏蔽层视为第三根导体,并将其作为屏蔽层内两根导线的参考。则整个屏蔽双绞线有三根导体，由屏蔽双绞线上一小段长度dz的RLCG参数分布的等效RLCG参数模型，根据屏蔽双绞线RLCG模型设定RLCG参数矩阵的形式；分别计算电阻R矩阵、电感L矩阵、电容C矩阵和电导G矩阵；根据各矩阵计算屏蔽双绞线的传输常数矩阵和屏蔽双绞线的特性阻抗矩阵；从而得到屏蔽双绞线上任意位置处与源位置处的电压/电流关系，也即屏蔽双绞线的传输特性矩阵。本发明，数据源是屏蔽双绞线固有的材料参数，避免了烦琐的测量以及由此引入的测量误差。
文档编号G01R27/02GK103226166SQ20131009320
公开日2013年7月31日 申请日期2013年3月21日 优先权日2013年3月21日
发明者汪清, 张傲, 陈立刚, 侯永宏, 雷建军 申请人:天津大学