基于多导体传输线理论的线束串扰模型研究

摘要

随着电子设备向体积小、重量轻、多功能的方向发展，设备内部的电磁空间大大减少，干扰源频谱大幅增加，各种串扰、电磁干扰及信号完整性问题日益严重。线束作为设备或系统内部各种频谱信号传输的主要媒质，线束间引起的串扰是对系统危害最严重的一种干扰，对设备能否实现电磁兼容性至关重要。多导体传输线理论是通过场方法推导求解路的方法，且易于与其他方法结合，适合于线束串扰的研究。因此，本文以多导体传输线法作为理论研究与仿真工作的基础，用传输线链参数法研究频域问题，将其与时域有限差分法结合研究时域问题。其研究内容如下：
　　1、分别讨论与研究了多导体传输线方程中分布参数的求取方法及主要影响因素，重点研究频域内趋肤深度对内电阻及内电感的影响，并得出传输线的链参数法求解公式。
　　2、在研究经典时域有限差分法的场迭代结构的基础上，针对复杂电介质的共形问题，提出一种基于电场数值加权法来进行跨介质元胞共形计算处理的新技术。分析了将时域有限差分法应用于多导体传输线理论的迭代结构，研究了为实现对端接负载进行仿真而建立的边界条件，并给出单频问题、时域阶跃问题和梯形脉冲响应问题的多导体传输线理论的时域有限差分仿真结果。
　　3、针对应用广泛的双绞线给出两点交替传输模型与离散旋转模型的模型结构。对两点交替传输模型的链参数法做了改进使其可应用到双绞线中一根导线做参考线情形，并通过提出以一种误差较小的近似链参数矩阵方程进行串扰的共差模分离来达到节约存储空间与运算时间的目的。对离散旋转模型分析了其传输链参数形式，并给出离散旋转模型传输线时域有限差分形式的模型结构，针对上述研究内容，文中均给出了仿真结果。
　　4、研究三种常见的线束非均匀问题对多导体传输线模型产生影响的解决办法。给出了时域分析中导体内阻引起的不均匀问题通过Prony近似的累积变量法；利用前面提出的电场数值加权的共形新方法求解复杂介电常数的分布电容，使有限差分法分析复杂电介质问题结果更精确；以半径随距离线性变化的模型为例仿真分析分布参数的不均匀问题。

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第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 论文的主要工作

第2章 多导体传输线参数模型

2.1传输线方程的推导

2.2分布参数的数值求解方法

2.3多导体传输线与互效应参数

2.4传输线方程传输链参数解法

2.5 本章小结

第3章 多导体传输线的时域计算

3.1时域有限差分法

3.2传输线方程的时域分析方法

3.3传输线时域方法的仿真结果

3.4 本章小结

第4章 双绞线串扰模型

4.1双绞线的两点交替变化传输线模型

4.2离散旋转模型

4.3 本章小结

第5章 线束非均匀问题产生的影响

5.1导体内阻类不均匀类问题

5.2介质介电常数类不均匀问题

5.3分布参数不均匀问题

5.4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢