屏蔽线缆的软辫线的天线模型的建模方法及装置的制造方法

屏蔽线缆的软辫线的天线模型的建模方法及装置的制造方法
【专利摘要】本发明实施例公开了一种屏蔽线缆的软辫线的天线模型的建模方法及装置。该方法包括：基于屏蔽线缆、软辫线和裸露的芯线的参数信息构建近似模型，并将近似模型分解为传输线模型和天线模型，通过模式转换，将传输线模型转换为可以分析电磁辐射的天线模型，并再考虑天线模型的辐射损耗，对传输线模型进行修正，进而采用修正后的传输线模型修正天线模型。本发明实施例通过引入不平衡差值因子，只需把传输线模型的差模电压转换为等效的天线模型的共模电压源，即可获得等效的天线模型，与现有技术相比，降低了模型的复杂度，提高了仿真效率；而且，通过引入对天线模型的辐射损耗的考虑，提高了软辫线的辐射干扰分析精度。
【专利说明】
屏蔽线缆的软辫线的天线模型的建模方法及装置
技术领域
[0001] 本发明实施例涉及电磁兼容技术领域，具体涉及一种屏蔽线缆的软辫线的天线模 型的建模方法及装置。
【背景技术】
[0002] 屏蔽线缆是使用金属编织网把信号线包裹起来的传输线。屏蔽层需要接地，应该 采取360度搭接的方式连接，但是在实际工程应用中，360度搭接不易实现，大多数情况下采 用将屏蔽层拧成一根导线的方式将屏蔽层与连接器的管脚相连，软辫线就是与管脚连接的 拧成一根导线的屏蔽层，这会导致屏蔽线缆内部芯线中具有软辫线长度的一段暴露出来， 被暴露的芯线会作为干扰源向外辐射电磁波。随着电气电子设备向集成化发展，线缆种类 多、数量大，容易在周围的较大的电磁辐射作用下拾取不必要的能量。
[0003] 因此准确预测由于软辫线导致的电磁辐射干扰有重要意义。对于软辫线辐射效应 可以有不同的建模方法，为了提高精度，可以采用全波仿真建模方法;但是在实现本发明实 施例的过程中，发明人发现全波仿真会消耗大量计算资源，而且计算所需时间也较多。

【发明内容】

[0004] 本发明实施例的一个目的是用以解决全波仿真建模方法需要消耗大量计算资源 的问题。
[0005] 本发明提出了一种屏蔽线缆的软辫线的天线模型的建模方法，包括：
[0006] 获取所述屏蔽线缆、所述软辫线和裸露的芯线的参数信息，并根据所述参数信息 生成级联的平行双导线和同轴线，以构建近似模型；
[0007] 将所述近似模型分解为传输线模型和天线模型；
[0008] 在所述传输线模型下，根据所述平行双导线和所述同轴线的尺寸信息获取所述平 行双导线和所述同轴线连接处的差模电压;获取所述平行双导线和所述同轴线的不平衡差 值因子，并根据所述不平衡差值因子，将所述差模电压转化为所述天线模型中等效的共模 电压源；
[0009] 在所述天线模型下，根据所述共模电压源获取天线模型的输入阻抗以及所述输入 阻抗等效到传输线模型过程中的辐射损耗；
[0010] 根据所述辐射损耗对所述传输线模型进行修正，获得修改正后的差模电压，并根 据修正后的差模电压对所述天线模型进行修正；
[0011] 其中，不平衡差值因子为与所述近似模型对应的实际整体模型中流经目标导体的 共模电流值与总的共模电流值的比例。
[0012] 优选地，所述尺寸信息包括:所述平行双导线和所述同轴线的半径和长度信息；
[0013] 相应地，所述根据所述平行双导线和所述同轴线的尺寸信息获取所述平行双导线 和所述同轴线连接处的差模电压的步骤具体包括：
[0014] 根据所述半径获取所述平行双导线和所述同轴线的特性阻抗；
[0015] 根据所述特性阻抗和所述长度信息获取从所述平行双导线和和所述同轴线的连 接处看进去的第一输入阻抗；
[0016] 根据所述第一输入阻抗和所述长度信息获取从电压源处看进去的所述平行双导 线和和所述同轴线的第二输入阻抗；
[0017] 根据所述第二输入阻抗获取从所述电压源看进去的端口电压值；
[0018] 根据所述端口电压值获取所述平行双导线和所述同轴线的连接处的差模电压。
[0019] 优选地，所述根据所述端口电压值获取所述平行双导线和所述同轴线的连接处的 差模电压的步骤具体包括：
[0020] 通过以下公式，结合所述端口电压值，获取所述平行双导线和和所述同轴线的连 接处的差模电压：
[0022]其中，Vinl表示所述端口电压值，&表示在连接处负载的电压反射系数，扮表示软辫 线部分的相移常数，L3表示所述平行双导线的尺寸信息。
[0023]优选地，所述根据所述辐射损耗对所述传输线模型进行修正，获得修改正后的差 模电压，并根据修正后的差模电压对所述天线模型进行修正的步骤具体包括：
[0024] 在所述天线模型下，根据所述辐射损耗和所述第一输入阻抗获取从所述平行双导 线和和所述同轴线的连接处看进去第三输入阻抗；
[0025] 根据所述第三输入阻抗获取从电压源处看进去的所述平行双导线和和所述同轴 线的第四输入阻抗；
[0026]根据所述第四输入阻抗对所述端口电压值进行修正，并根据修正后的端口电压值 对所述差模电压进行修正；
[0027]根据修正后的差模电压对所述天线模型中的所述共模电压源进行修正。
[0028] 优选地，所述根据所述不平衡差值因子，将所述差模电压转化为所述天线模型中 等效的共模电压源的步骤具体包括：
[0029] 根据所述不平衡差值因子和所述差模电压获取所述平行双导线的第一共模电压 和所述同轴线的第二共模电压；
[0030] 根据所述第一共模电压和所述第二共模电压获取共模电压源。
[0031] 由上述技术方案可知，本发明实施例提出的屏蔽线缆的软辫线的天线模型的建模 方法，通过引入不平衡差值因子，只需把传输线模型的差模电压转换为等效的天线模型的 共模电压源，即可获得等效的天线模型，与现有技术相比，能降低了模型的复杂度，提高了 仿真效率;而且，通过引入对天线模型的辐射损耗的考虑，提高了软辫线的辐射干扰分析精 度。
[0032] 本发明实施例还提出了一种屏蔽线缆的软辫线的天线模型的建模装置，包括：
[0033] 获取模块，用于获取所述屏蔽线缆、所述软辫线和裸露的芯线的参数信息，并根据 所述参数信息生成级联的平行双导线和同轴线，以构建近似模型；
[0034] 分解模块，用于将所述近似模型分解为传输线模型和天线模型；
[0035] 第一处理模块，用于在所述传输线模型下，根据所述平行双导线和所述同轴线的 尺寸信息获取所述平行双导线和所述同轴线连接处的差模电压;获取所述平行双导线和所 述同轴线的不平衡差值因子，并根据所述不平衡差值因子，将所述差模电压转化为所述天 线模型中等效的共模电压源；
[0036]第二处理模块，用于在所述天线模型下，根据所述共模电压源获取天线模型的输 入阻抗以及所述输入阻抗等效到传输线模型过程中的辐射损耗；
[0037]修正模块，用于根据所述辐射损耗对所述传输线模型进行修正，获得修改正后的 差模电压，并根据修正后的差模电压对所述天线模型进行修正；
[0038] 其中，不平衡差值因子为与所述近似模型对应的实际整体模型中流经目标导体的 共模电流值与总的共模电流值的比例。
[0039] 优选地，所述尺寸信息包括:所述平行双导线和所述同轴线的半径和长度信息；
[0040] 相应地，所述第一处理模块，具体用于根据所述半径获取所述平行双导线和所述 同轴线的特性阻抗;根据所述特性阻抗和所述长度信息获取从所述平行双导线和和所述同 轴线的连接处看进去的第一输入阻抗;根据所述第一输入阻抗和所述长度信息获取从电压 源处看进去的所述平行双导线和和所述同轴线的第二输入阻抗;根据所述第二输入阻抗获 取从所述电压源看进去的端口电压值;根据所述端口电压值获取所述平行双导线和所述同 轴线的连接处的差模电压。
[0041 ]优选地，所述第一处理模块，具体用于通过以下公式，结合所述端口电压值，获取 所述平行双导线和和所述同轴线的连接处的差模电压：
[0043] 其中，Vinl表示所述端口电压值，&表示在连接处负载的电压反射系数，扮表示软辫 线部分的相移常数，L3表示所述平行双导线的尺寸信息。
[0044] 优选地，所述修正模块，具体用于在所述天线模型下，根据所述辐射损耗和所述第 一输入阻抗获取从所述平行双导线和和所述同轴线的连接处看进去第三输入阻抗;根据所 述第三输入阻抗获取从电压源处看进去的所述平行双导线和和所述同轴线的第四输入阻 抗;根据所述第四输入阻抗对所述端口电压值进行修正，并根据修正后的端口电压值对所 述差模电压进行修正;根据修正后的差模电压对所述天线模型中的所述共模电压源进行修 正。
[0045] 优选地，所述第一处理模块，具体用于根据所述不平衡差值因子和所述差模电压 获取所述平行双导线的第一共模电压和所述同轴线的第二共模电压;根据所述第一共模电 压和所述第二共模电压获取共模电压源。
[0046] 由上述技术方案可知，本发明实施例提出的屏蔽线缆的软辫线的天线模型的建模 装置，通过引入不平衡差值因子，只需把传输线模型的差模电压转换为等效的天线模型的 共模电压源，即可获得等效的天线模型，与现有技术相比，能降低了模型的复杂度，提高了 仿真效率;而且，通过引入对天线模型的辐射损耗的考虑，提高了软辫线的辐射干扰分析精 度。
【附图说明】
[0047]通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理 解为对本发明进行任何限制，在附图中：
[0048] 图1示出了本发明一实施例提供的屏蔽线缆的软辫线的天线模型的建模方法的流 程不意图；
[0049] 图2示出了本发明一实施例提供的屏蔽线缆的软辫线的天线模型的建模方法中近 似模型的示意图；
[0050] 图3示出了本发明一实施例提供的屏蔽线缆的软辫线的天线模型的建模方法中双 导体传输线的实际电流分解为差模电流和共模电流的示意图；
[0051] 图4示出了本发明一实施例提供的屏蔽线缆的软辫线的天线模型的建模方法中近 似模型分解为传输线模型和天线模型的示意图；
[0052] 图5示出了本发明一实施例提供的屏蔽线缆的软辫线的天线模型的建模方法中传 输线模型计算差模电压等效电路的示意图；
[0053] 图6示出了本发明一实施例提供的屏蔽线缆的软辫线的天线模型的建模方法中平 行双导线和同轴线级联发生的模式转换示意图；
[0054] 图7示出了本发明一实施例提供的屏蔽线缆的软辫线的天线模型的建模方法中简 化后的天线模型的示意图；
[0055] 图8示出了本发明一实施例提供的屏蔽线缆的软辫线的天线模型的建模方法中修 正后的传输线模型的示意图；
[0056] 图9示出了本发明一实施例提供建模方法的仿真结果和全波模型仿真的最大辐射 值的对比图；
[0057] 图10示出了本发明一实施例提供建模方法的仿真结果和已有不平衡差值理论建 模的最大辐射值的对比图；
[0058] 图11示出了本发明一实施例提供的屏蔽线缆的软辫线的天线模型的建模装置的 结构示意图。
【具体实施方式】
[0059] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例 中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是 本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人 员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 [0060]图1示出了本发明一实施例提供的屏蔽线缆的软辫线的天线模型的建模方法的流 程示意图，参见图1，该屏蔽线缆的软辫线的天线模型的建模方法，包括：
[0061] 110、获取所述屏蔽线缆、所述软辫线和裸露的芯线的参数信息，并根据所述参数 信息生成级联的平行双导线和同轴线，以构建近似模型；
[0062]需要说明的是，上述的参数信息可通过查看出厂规格、检测等方式获取;其中，平 行双导线与软辫线和裸露的芯线等效，同轴线与屏蔽线缆等效。
[0063] 可理解的是，近似模型不仅包括级联的平行双导线和同轴线，其具体结构有多种； 下面参照图2,对近似模型进行举例说明：
[0064] 近似模型还包括：电压源Vs、电压源内阻Zs和负载内阻ZL，上述平行双导线连接电 压源Vs，单导体的一端连接所述负载内阻，另一端连接所述平行双导线；
[0065] 其中，平行双导线中每根传输线的长度表示为U，同轴线的长度表示为L2。
[0066] 120、将所述近似模型分解为传输线模型和天线模型；
[0067]需要说明的是，软辫线的辐射效应发生在天线模式下，因此，需要将近似模型分解 为传输线模型和天线模型，以降低建模的复杂度。
[0068] 130、在所述传输线模型下，根据所述平行双导线和所述同轴线的尺寸信息获取所 述平行双导线和所述同轴线连接处的差模电压;获取所述平行双导线和所述同轴线的不平 衡差值因子，并根据所述不平衡差值因子，将所述差模电压转化为所述天线模型中等效的 共模电压源;其中，不平衡差值因子为与所述近似模型对应的实际整体模型中流经目标导 体的共模电流值与总的共模电流值的比例；
[0069]需要说明的是，由于尺寸信息可获得，而且两种传输线的特性已定，因此，可通过 公式计算获取差模电压;基于不平衡差值因子的定义，可检测获取平行双导线的不平衡差 值因子；
[0070] 由此，在传输线模式转化为天线模式的过程中，结合不平衡差值因子获取天线模 式对应的天线模型中与差模电压等效的共模电压源，并在天线模式下，将其作为驱动电源 与同轴线、与平行双导线等效的另一同轴线连接，建立天线模型。
[0071] 140、在所述天线模型下，根据所述共模电压源获取天线模型的输入阻抗以及所述 输入阻抗等效到传输线模型过程中的辐射损耗；
[0072] 需要说明的是，为了提高建模的精度，还需要考虑天线模型的辐射损耗问题；
[0073] 首先，根据天线模型的共模电流和共模电压源获取天线模型的输入阻抗，其中，在 建模完成后共模电流可直接获取；
[0074]其次，基于传输线模型的功率和天线模型功率相等的原理，建立公式，并计算获取 福射损耗。
[0075] 150、根据所述辐射损耗对所述传输线模型进行修正，获得修改正后的差模电压， 并根据修正后的差模电压对所述天线模型进行修正。
[0076] 可理解的是，影响因素辐射损耗的影响体现在模型的阻抗上，因此，基于辐射损耗 对传输线模型的阻抗进行修正，并基于修正后的阻抗获取修正后的差模电压，进而获取修 正后的共模电压源，并基于修正后的共模电压源对天线模型进行修正。
[0077] 综上所述，本发明实施例通过引入不平衡差值因子，只需把传输线模型的差模电 压转换为等效的天线模型的共模电压源，即可获得等效的天线模型，与现有技术相比，能降 低了模型的复杂度，提高了仿真效率;而且，通过引入对天线模型的辐射损耗的考虑，提高 了软辫线的辐射干扰分析精度。
[0078] 本实施例中，所述尺寸信息包括:所述平行双导线和所述同轴线的半径和长度信 息;可知的是，平行双导线和同轴线的半径和长度信息可通过查询出厂规格的方式获取； [0079] 相应地，步骤130具体包括：
[0080]根据所述半径获取所述平行双导线和所述同轴线的特性阻抗；
[0081] 根据所述特性阻抗和长度信息获取从所述平行双导线和和所述同轴线的连接处 看进去的第一输入阻抗；
[0082] 根据所述第一输入阻抗和长度信息获取从电压源处看进去的所述平行双导线和 和所述同轴线的第二输入阻抗；
[0083] 根据所述第二输入阻抗获取从所述电压源看进去的端口电压值；
[0084]通过以下公式，结合所述端口电压值，获取所述平行双导线和和所述同轴线的连 接处的差模电压：
[0086] 其中，Vinl表示所述端口电压值，&表示在连接处负载的电压反射系数，扮表示软辫 线部分的相移常数，L3表示等效电路中所述平行双导线的尺寸信息。
[0087] 需要说明的是，首先，传输线出厂后其特性已定，故根据两种传输线的半径即可获 取其特性阻抗；
[0088] Zq表示平行双导线的特性阻抗
；ZC2表示同轴线的特性 阻抗，
；其中，a表示平行双导线的半径;d表示两种传输线的间距， 也是同轴线的半径。
[0089] 可理解的是，对于不同规格、特性的传输线其常数系数不同。
[0090] 其次，根据两种传输线的特征阻抗即可获取不同位置看进去的输入阻抗，并基于 不同位置看进去的输入阻抗计算获取差模电压，其具体计算过程见下文。
[0091] 本实施例中，步骤150具体包括：
[0092] 在所述天线模型下，根据所述辐射损耗和所述第一输入阻抗获取从所述平行双导 线和和所述同轴线的连接处看进去第三输入阻抗;根据所述第三输入阻抗获取从电压源处 看进去的所述平行双导线和和所述同轴线的第四输入阻抗;根据所述第四输入阻抗对所述 端口电压值进行修正，并根据修正后的端口电压值对所述差模电压进行修正;根据修正后 的差模电压对所述天线模型中的所述共模电压源进行修正。
[0093]需要说明的是，在获取到辐射损耗后，将辐射损耗和第一输入阻抗的并联电阻作 为新的第一输入阻抗，记为第三输入阻抗，并依次修正第二输入阻抗(记为第四输入阻抗）、 端口电压值以及差模电压；
[0094]进一步地，基于修正后的差模电压，通过模式转换，获得修正后的共模电压源，实 现对天线模型的修正。
[0095] 本实施例中，步骤130中模式转换的步骤具体包括：
[0096] 在将差模电压VD转换为共模电压源△ VC的过程中，根据所述不平衡差值因子和所 述差模电压获取所述平行双导线的第一共模电压Vq和所述同轴线的第二共模电压V C2;
[0097] 根据所述第一共模电压和所述第二共模电压获取共模电压源Δ Vc。
[0098] 需要说明的是，平行双导线和同轴线因为结构不同，因此，两者的不平衡差值因子 不同，具体数值可通过测量获得;其计算公式如下：
[0099] Vci = V2+hiVD
[0100] Vc2 = V2+h2VD
[0101 ] Δ Vc = Vc2-Vci= (h2-hi)VD= Δ hVD
[0102] 其中，hi为平行双导线的不平衡差值因子，h2为同轴线的不平衡差值因子，V2为平 行双导线中第二根传输线的対地电圧。
[0103] 下面对本发明实施例的工作原理进行详细说明：
[0104] 第一步、把软辫线和裸露的内部芯线等效为相同尺寸的平行双导线；另一部分完 整的屏蔽线缆仍为相同尺寸的同轴线。采用与原结构的相同尺寸的近似模型能够保证对软 辫线电磁辐射计算结果的正确性。
[0105] 第二步，参见图3示出的双导体传输线的实际电流分解为差模电流和共模电流的 示意图对两种模式的分解原理进行详细说明；
[0106] 需要说明的是，平行双导线和同轴线均为双导体传输线的一种，此处以双导体传 输线为例，平行双导线和同轴线的原理可以此类推；
[0107] 采用#1表示双导体传输线中位于上方的导体，记为一号导体，用#2表示双导体传 输线中位于下方的导体，记为二号导体。在传输线模式中，双导体传输线的差模电流等大反 向，在两根线之间产生差模电压;在天线模式中，双导体传输线的共模电流同向，但是大小 不相等，两根导线之间产生共模电压。一号导体上的共模电流值与总的共模电流值的比例 记为不平衡差值因子，用h来表示。差模电流和共模电流与导体上实际流过的电流的关系可 以由一组表达式表示
[0108] Ιι = Ι?+hlc
[0109] l2 = -lD+(l-h)Ic
[0110]其中，Ιι表不一号导体上的实际电流，12表不二号导体上的实际电流，Id表不差模 电流，Ic表示共模电流，h表示不平衡差值因子。
[0111] 差模电压和共模电压与导体对地电压的关系也可以用一组表达式来表示
[0112] Vi=(l-h)VD+Vc
[0113] V2 = -hVD+Vc
[0114] 其中，Vi表不一号导体的对地电压，V2表不二号电压的对地电压;Vd表不传输线模 式中的差模电压，Vc表不天线模式中的共模电压。
[0115] 因此，双导体传输线可以分解成仅含有差模电压和差模电流的传输线模式，以及 仅含有共模电流和共模电压的天线模式;这两种模式的示意图参见图4。
[0116] 第三步，由于辐射效应发生在天线模式中，因此需要将传输线模式转化为天线模 块;其过程如下：
[0117] 首先，在传输线模式下，计算获取两种传输线的连接处的差模电压，参见图5示出 的传输线模式计算差模电压等效电路的示意图；
[0118] a表示平行双导线的半径;d表示两根传输线的间距，也是同轴线的半径。ZC1表示平 行双导线的特性阻抗，计算公式为
ZC2表示同轴线的特性阻抗，计算公式为
;21112表示从平行双导线和同轴线连接处看进去的第一输入阻抗，计算公式为
，其中β2是同轴线的相移常数;Ζιη1表示从电源处看进去的传 输线的第二输入阻抗，计算公式为：
，其中仇是平行双导线的相 移常数;Vinl表示从电压源端看进去的端口电压值，计算公式为
；VD表示在 两种传输线连接处的端口电压，即需要求解的差模电压，计算公式为
其中Pi表示在连接处负载的电压反射系数，计算公式为
[0119]其次，参见图6示出的平行双导线和同轴线级联发生的模式转换示意图，在两种传 输线连接处将差模电压转化为等效的共模电压源;过程如下：
[0120]通过定义不平衡差值因子，在两种结构的传输线连接处把差模电压转化为等效的 共模电压源。当两种结构的传输线连接在一起时，这两种传输线因为结构不同，因此它们的 不平衡差值因子不同，在连接的截面会发生模式转换；
[0121] hi表示一个导体的不平衡差值因子，h2表示另一各导体的不平衡差值因子。在把差 模电压转换为共模电压源的过程中，Vci表不一个导体在截面的共模电压，VC2表不另一个导 体在同一个截面共模电压。由之前的关系式可以得到
[0122] Vci = V2+hiVD
[0123] Vc2 = V2+h2VD
[0124] 那么插入到截面的共模电压源可以由下式得到，
[0125] Δ Vc = Vc2-Vci= (h2-hi)VD= A hVD
[0126] 当传输线距离地足够远时，可以将参考地去掉，但是上式的关系依然适用。此时传 输线的级联等效模型不再是分开的，而是通过一个共模电压源连接成为一个整体，从而进 行进一步的分析。
[0127] 再次，采用天线理论，在天线模式下，可以把连接处左边的平行双导线等效为同轴 线，通过共模电压源和之前已经存在的同轴线连接，得到等效的天线模型。等效的单导体的 半径与原始的双导体半径及间距的关系为％ =^，ae表示等效后的单导体的半径。最终 的得到的天线模型如图7所示简化后的天线模型的示意图。
[0128] 再次，考虑天线模型的辐射损耗，具体计算过程如下：
[0129] Rc表示天线模型的输入阻抗，
，AVdPIc可以通过仿真软件的 端口电压和电流得到。在两种传输线的交界面，传输线模式的功率和天线模式的功率相等。 用公式表达为Ρ= Δ VcI(； = VdId，已知Δ Vc= Δ hVD，经推导可得到天线模式输入阻抗等效到 传输线模式中的表达式，
，Rant_a表示等效到 传输线模式中的天线的辐射损耗。
[0130] 最后，基于辐射损耗对天线模型进行修正；
[0131] 过并联在两种传输线交界面的两根导体之间被加入到传输线模式中， Rant_4PZin2的并联电阻成为新的从交界面看进去的输入阻抗，并基于新的输入阻抗代入
以获取新的从交界面看进去的输入阻抗， 并依次修正数据:Zinl、Vinl、VD，进而修正Δ VC，以实现对天线模型的修正。
[0132] 综上所述，天线模式的辐射损耗的具体计算步骤如下：
[0133] 1、假定交界面的端口差模电压为一固定值，利用模式转换得到相应的简化的天线 模型，在FEK0软件中建立该天线模型并进行仿真，得到天线模型共模电压源处的电压和电 流，进而得到天线模型的输入阻抗，根据上述已有关系式，最终得到代入传输线模式的等效 天线阻抗（即R ant(3nn4PZin2的并联电阻），将等效天线阻抗并联到传输线模式的交界面，得到 修正的传输线模型，如图8所示的修正后的传输线模型的示意图。
[0134] 2、计算修正后的传输线模型的交界面的差模电压，得到修正传输线模型对应的天 线模型，可见，修正后的天线模型已经考虑了天线模式的辐射损耗。
[0135] 综上所述，本发明实施例的优点在于：
[0136] ①在对屏蔽线缆的软辫线进行建模时，将实际结构进行等效简化成平行双导线和 同轴线的级联，有效的降低了模型的复杂度。
[0137] ②将模型分解成传输线模型和天线模型，通过计算传输线模型的差模电压和应用 不平衡差值理论，得到相应的天线模型的共模电压源，通过等效天线模型分析辐射效应，提 尚了仿真效率。
[0138] ③将天线模型的辐射损耗加入到传输线模式的差模电压的计算中，提高了辐射值 结果的精度，尤其是谐振点附近的精度，而软辫线的辐射值在谐振点最大，该点的准确性在 实际应用中有很大的指导意义。
[0139] ④将软辫线辐射模型最后简化成偶极子天线，因此可以根据偶极子天线的特性来 分析软辫线，从而得到软辫线的辐射特性，可以在不能仿真建模的情况下大致估计软辫线 辐射特性。
[0140] 在上述屏蔽线缆的软辫线的天线模型的基础上，本发明实施例还提出了一种软辫 线福射效应分析方法，包括：
[0141] 在FEK0软件中建立修正后的天线模型，计算不同频率下天线模型的电磁辐射值。 根据天线特性和计算结果分析软辫线的辐射特性和频率的关系，得出结论，指导实际屏蔽 线缆的搭接情况，在能够实现的情况下，尽可能减少因为软辫线引起的电磁辐射，减少电磁 兼容问题，调高设备间的电磁兼容性。
[0142] 下面参照图2示出的近似模型的示意图对本方案进行实例说明：
[0143] 其中平行双导线的长度Li为15cm，半径a为0.1mm，两根导线之间的距离d为1.5mm; 同轴线的长度L2Sl5cm;电压源幅值Vs为IV，电压源内阻Zs为50欧姆;端接的负载A为同轴 线的特性阻抗，得到一个匹配的形式。平行双导线的两个导体的尺寸相同，因此不平衡差值 因子In为0.5;同轴线只有一个导体，因此不平衡差值因子1! 2为0。把这些参数代入计算得到 简化的天线模型，在FEK0软件中建立该天线模型，进行频域建模求解，求解频段为10MHz-1000MHz，得到距离模型中心点2m处的最大辐射的电场值随频率变化的曲线。
[0144]下面参照图9示出的本发明实施例提出的建模方法的仿真结果和全波模型仿真的 最大辐射值的对比图，将等效天线模型的仿真结果和全波仿真结果对比，由点状线表示等 效模型得到的结果，实线表示全波模型仿真得到的结果，可以看到两个结果吻合很好，证明 了简化等效模型的正确性，以及计算精度得到了保证。从结果中可以看到，辐射值的结果符 合偶极子天线的特性，在谐振点附近辐射值最大，是最有可能出现电磁兼容问题的频点，因 此保证该频点的精度有非常重要的意义。
[0145] 进一步地，参照图10示出的本发明一实施例提供建模方法的仿真结果和已有不平 衡差值理论建模的最大辐射值的对比图可知，本发明采用的不平衡差值因子得到的模型， 与原有的根据该理论得到的模型相比，加入了对辐射损耗的考虑，与已有的模型得到的结 果相比，在谐振点的精度得到了极大的提高。图10中，点状线表示未考虑辐射损耗的等效模 型的仿真结果，实线表示本发明采用的方法的仿真结果，可以看到两个计算结果在谐振点 附近差别较大，未考虑辐射损耗的模型结果在谐振点处，比本发明的结果高了 6dB左右，而 本发明结果是和全波仿真结果完全吻合的。
[0146] 可见，采用本发明方法得到的模型，是一个简单的偶极子模型，在仿真过程中只需 要一维剖分，而原始模型因为含有屏蔽线缆，需要进行二维剖分，当线缆比较细的时候，为 了得到正确的结果需要进行大量剖分，占用大量计算资源，并且耗费时间。采用本发明的方 法，在保证结果正确的前提下，很大程度上节约了计算资源并节省了仿真所需要的时间，尤 其是对含屏蔽线缆这种比较复杂的机构，本发明方法的优点尤为突出。此外当没有条件进 行精确仿真时，可以根据等效的偶极子天线模型，采用天线理论进行大致的计算，估算出软 辫线的电磁辐射量值和最大辐射的频率范围等。
[0147] 对于方法实施方式，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领 域技术人员应该知悉，本发明实施方式并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明 实施方式，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉， 说明书中所描述的实施方式均属于优选实施方式，所涉及的动作并不一定是本发明实施方 式所必须的。
[0148] 图11示出了本发明一实施例提供的屏蔽线缆的软辫线的天线模型的建模装置的 结构示意图，参见图11，该建模装置包括：
[0149] 获取模块11，用于获取所述屏蔽线缆、所述软辫线和裸露的芯线的参数信息，并根 据所述参数信息生成级联的平行双导线和同轴线，以构建近似模型；
[0150] 分解模块12,用于将所述近似模型分解为传输线模型和天线模型；
[0151] 第一处理模块13,用于在所述传输线模型下，根据所述平行双导线和所述同轴线 的尺寸信息获取所述平行双导线和所述同轴线连接处的差模电压;获取所述平行双导线和 所述同轴线的不平衡差值因子，并根据所述不平衡差值因子，将所述差模电压转化为所述 天线模型中等效的共模电压源；
[0152] 第二处理模块14,用于在所述天线模型下，根据所述共模电压源获取天线模型的 输入阻抗以及所述输入阻抗等效到传输线模型过程中的辐射损耗；
[0153]修正模块15,用于根据所述辐射损耗对所述传输线模型进行修正，获得修改正后 的差模电压，并根据修正后的差模电压对所述天线模型进行修正；
[0154] 其中，不平衡差值因子为与所述近似模型对应的实际整体模型中流经目标导体的 共模电流值与总的共模电流值的比例。
[0155] 本实施例中，所述尺寸信息包括:所述平行双导线和所述同轴线的半径；
[0156] 相应地，所述第一处理模块13,具体用于根据所述半径获取所述平行双导线和所 述同轴线的特性阻抗;根据所述特性阻抗获取从所述平行双导线和和所述同轴线的连接处 看进去的第一输入阻抗;根据所述第一输入阻抗获取从电压源处看进去的所述平行双导线 和和所述同轴线的第二输入阻抗;根据所述第二输入阻抗获取从所述电压源看进去的端口 电压值;根据所述端口电压值获取所述平行双导线和所述同轴线的连接处的差模电压。
[0157]本实施例中，所述第一处理模块13,具体用于通过以下公式，结合所述端口电压 值，获取所述平行双导线和和所述同轴线的连接处的差模电压：
[0159] 其中，Vinl表示所述端口电压值，&表示在连接处负载的电压反射系数，扮表示软辫 线部分的相移常数，L3表示等效电路中平行双导线的尺寸信息。
[0160] 本实施例中，所述修正模块15,具体用于在所述天线模型下，根据所述辐射损耗和 所述第一输入阻抗获取从所述平行双导线和和所述同轴线的连接处看进去第三输入阻抗； 根据所述第三输入阻抗获取从电压源处看进去的所述平行双导线和和所述同轴线的第四 输入阻抗;根据所述第四输入阻抗对所述端口电压值进行修正，并根据修正后的端口电压 值对所述差模电压进行修正;根据修正后的差模电压对所述天线模型中的所述共模电压源 进行修正。
[0161] 本实施例中，所述第一处理模块13,具体用于根据所述不平衡差值因子和所述差 模电压获取所述平行双导线的第一共模电压和所述同轴线的第二共模电压;根据所述第一 共模电压和所述第二共模电压获取共模电压源。
[0162] 对于装置实施方式而言，由于其与方法实施方式基本相似，所以描述的比较简单， 相关之处参见方法实施方式的部分说明即可。
[0163] 应当注意的是，在本发明的装置的各个部件中，根据其要实现的功能而对其中的 部件进行了逻辑划分，但是，本发明不受限于此，可以根据需要对各个部件进行重新划分或 者组合。
[0164] 本发明的各个部件实施方式可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运 行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本装置中，PC通过实现因特网对设备或者装置 远程控制，精准的控制设备或者装置每个操作的步骤。本发明还可以实现为用于执行这里 所描述的方法的一部分或者全部的设备或者装置程序(例如，计算机程序和计算机程序产 品）。这样实现本发明的程序可以存储在计算机可读介质上，并且程序产生的文件或文档具 有可统计性，产生数据报告和cpk报告等，能对功放进行批量测试并统计。应该注意的是上 述实施方式对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所 附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施方式。在权利要求中，不应将位于括号之间 的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词"包含"不排除存在未列在权利要求中的元 件或步骤。位于元件之前的单词"一"或"一个"不排除存在多个这样的元件。本发明可以借 助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置 的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、 第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。
[0165] 虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本发 明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求 所限定的范围之内。
【主权项】
1. 一种屏蔽线缆的软辫线的天线模型的建模方法，其特征在于，包括： 获取所述屏蔽线缆、所述软辫线和裸露的忍线的参数信息，并根据所述参数信息生成 级联的平行双导线和同轴线，W构建近似模型； 将所述近似模型分解为传输线模型和天线模型； 在所述传输线模型下，根据所述平行双导线和所述同轴线的尺寸信息获取所述平行双 导线和所述同轴线连接处的差模电压;获取所述平行双导线和所述同轴线的不平衡差值因 子，并根据所述不平衡差值因子，将所述差模电压转化为所述天线模型中等效的共模电压 源； 在所述天线模型下，根据所述共模电压源获取天线模型的输入阻抗W及所述输入阻抗 等效到传输线模型过程中的福射损耗； 根据所述福射损耗对所述传输线模型进行修正，获得修改正后的差模电压，并根据修 正后的差模电压对所述天线模型进行修正； 其中，不平衡差值因子为与所述近似模型对应的实际整体模型中流经目标导体的共模 电流值与总的共模电流值的比例。2. 根据权利要求1所述的建模方法，其特征在于，所述尺寸信息包括:所述平行双导线 和所述同轴线的半径和长度信息； 相应地，所述根据所述平行双导线和所述同轴线的尺寸信息获取所述平行双导线和所 述同轴线连接处的差模电压的步骤具体包括： 根据所述半径获取所述平行双导线和所述同轴线的特性阻抗； 根据所述特性阻抗和所述长度信息获取从所述平行双导线和和所述同轴线的连接处 看进去的第一输入阻抗； 根据所述第一输入阻抗和所述长度信息获取从电压源处看进去的所述平行双导线和 和所述同轴线的第二输入阻抗； 根据所述第二输入阻抗获取从所述电压源看进去的端口电压值； 根据所述端口电压值获取所述平行双导线和所述同轴线的连接处的差模电压。3. 根据权利要求2所述的建模方法，其特征在于，所述根据所述端口电压值获取所述平 行双导线和所述同轴线的连接处的差模电压的步骤具体包括： 通过W下公式，结合所述端口电压值，获取所述平行双导线和和所述同轴线的连接处 的差模电压：公式一 其中，Vinl表示所述端口电压值，P1表示在连接处负载的电压反射系数，β?表示软辫线部 分的相移常数，L3表示所述平行双导线的尺寸信息。4. 根据权利要求2所述的建模方法，其特征在于，所述根据所述福射损耗对所述传输线 模型进行修正，获得修改正后的差模电压，并根据修正后的差模电压对所述天线模型进行 修正的步骤具体包括： 在所述天线模型下，根据所述福射损耗和所述第一输入阻抗获取从所述平行双导线和 和所述同轴线的连接处看进去第Ξ输入阻抗； 根据所述第Ξ输入阻抗获取从电压源处看进去的所述平行双导线和和所述同轴线的 第四输入阻抗； 根据所述第四输入阻抗对所述端口电压值进行修正，并根据修正后的端口电压值对所 述差模电压进行修正； 根据修正后的差模电压对所述天线模型中的所述共模电压源进行修正。5. 根据权利要求1-4任一项所述的建模方法，其特征在于，所述根据所述不平衡差值因 子，将所述差模电压转化为所述天线模型中等效的共模电压源的步骤具体包括： 根据所述不平衡差值因子和所述差模电压获取所述平行双导线的第一共模电压和所 述同轴线的第二共模电压； 根据所述第一共模电压和所述第二共模电压获取共模电压源。6. -种屏蔽线缆的软辫线的天线模型的建模装置，其特征在于，包括： 获取模块，用于获取所述屏蔽线缆、所述软辫线和裸露的忍线的参数信息，并根据所述 参数信息生成级联的平行双导线和同轴线，W构建近似模型； 分解模块，用于将所述近似模型分解为传输线模型和天线模型； 第一处理模块，用于在所述传输线模型下，根据所述平行双导线和所述同轴线的尺寸 信息获取所述平行双导线和所述同轴线连接处的差模电压;获取所述平行双导线和所述同 轴线的不平衡差值因子，并根据所述不平衡差值因子，将所述差模电压转化为所述天线模 型中等效的共模电压源； 第二处理模块，用于在所述天线模型下，根据所述共模电压源获取天线模型的输入阻 抗W及所述输入阻抗等效到传输线模型过程中的福射损耗； 修正模块，用于根据所述福射损耗对所述传输线模型进行修正，获得修改正后的差模 电压，并根据修正后的差模电压对所述天线模型进行修正； 其中，不平衡差值因子为与所述近似模型对应的实际整体模型中流经目标导体的共模 电流值与总的共模电流值的比例。7. 根据权利要求6所述的建模装置，其特征在于，所述尺寸信息包括:所述平行双导线 和所述同轴线的半径和长度信息； 相应地，所述第一处理模块，具体用于根据所述半径获取所述平行双导线和所述同轴 线的特性阻抗;根据所述特性阻抗和所述长度信息获取从所述平行双导线和和所述同轴线 的连接处看进去的第一输入阻抗;根据所述第一输入阻抗和所述长度信息获取从电压源处 看进去的所述平行双导线和和所述同轴线的第二输入阻抗;根据所述第二输入阻抗获取从 所述电压源看进去的端口电压值;根据所述端口电压值获取所述平行双导线和所述同轴线 的连接处的差模电压。8. 根据权利要求7所述的建模装置，其特征在于，所述第一处理模块，具体用于通过W 下公式，结合所述端口电压值，获取所述平行双导线和和所述同轴线的连接处的差模电压：公式一 其中，Vinl表示所述端口电压值，P1表示在连接处负载的电压反射系数，β?表示软辫线部 分的相移常数，L3表示所述平行双导线的尺寸信息。9. 根据权利要求7所述的建模装置，其特征在于，所述修正模块，具体用于在所述天线 模型下，根据所述福射损耗和所述第一输入阻抗获取从所述平行双导线和和所述同轴线的 连接处看进去第Ξ输入阻抗;根据所述第Ξ输入阻抗获取从电压源处看进去的所述平行双 导线和和所述同轴线的第四输入阻抗;根据所述第四输入阻抗对所述端口电压值进行修 正，并根据修正后的端口电压值对所述差模电压进行修正;根据修正后的差模电压对所述 天线模型中的所述共模电压源进行修正。10.根据权利要求6-9任一项所述的建模装置，其特征在于，所述第一处理模块，具体用 于根据所述不平衡差值因子和所述差模电压获取所述平行双导线的第一共模电压和所述 同轴线的第二共模电压;根据所述第一共模电压和所述第二共模电压获取共模电压源。
【文档编号】G06F17/50GK106096176SQ201610461637
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月23日
【发明人】王珺珺, 刘梦希, 吴绪悦, 李冰, 宋欣蔚
【申请人】北京航空航天大学