基于Hyperlynx的高速互连信号串扰分析

基于高速信号完整性理论,借助信号完整性分析工具Hyperlynx仿真软件,对高速PCB中造成信号串扰的多个因素进行仿真分析,并用该软件中的Board Sim模块对整板进行全局仿真和关键网络仿真分析.仿真结果表明,串扰随着线间距的增大而减小,当线间距是线宽的3倍以上时,两线间的串扰已经很小;串扰受信号频率的影响也比较大,随着频率的升高而变大;当耦合长度小于饱和长度时,串扰将随着耦合长度的增加而增加,但当耦合长度大于饱和长度时,近端串扰值将为一个稳定值;研究表明,合理的端接可以有效地减少传输线间的串扰.     

基于Ｃａｄｅｎｃｅ的ＤＤＲ２串扰研究与仿真

随着系统的工作频率及信号边沿转换速率的不断提高,串扰对于信号完整性的影响日益突 出．通过对传输线串扰形成机理的分析,使用Ｃａｄｅｎｃｅ仿真软件对系统中的ＤＤＲ２ＳＤＲＡＭ 的数据 线进行串扰仿真,给出了合理处理串扰问题的解决方案．对于数据线的近端串扰和远端串扰仿真分 析,在理论及仿真结果的基础上,可以通过减小耦合线长度、增大耦合线间距和减小反射等方法降 低串扰对于电路的影响．笔者提出了ＰＣＢ设计中抑制串扰的一些有效措施,对于ＤＤＲ２ＳＤＲＡＭ 的信号完整性设计有一定的指导意义．     

屏蔽线缆的接地仿真研究

在外界电磁波的干扰下,线缆会在车辆内部产生很强的耦合电流和电压,严重影响车辆正常工作,一般需要采用屏蔽线缆来减少干扰. 屏蔽线缆抑制电磁干扰的能力,不仅和线缆本身的屏蔽层有关,还须选择正确的接地方式. 着重对线缆的多种接地方式进行仿真研究,分析不同接地位置和数目对线缆抗干扰性能的影响,为实际车辆线缆防护提供参考.     

温度和频率对互连线信号完整性的影响

针对VLSI中的互连线信号完整性问题,研究温度和频率对电阻、电感和电容的影响。在温度和频率的作用下,采用多节RLC模型,分别探讨温度和频率对互连线电学特性的影响,研究互连线的信号完整性问题。结果表明:在温度和频率的双重影响下,对温度和频率比较敏感的第5层互连线,在信号上升时间为0. 05 ns,负载是0. 1pF电容时,信号的延迟比没有考虑温度和频率影响时的延迟多121 ps;当负载是电阻时,延迟变化不大。温度对串扰的影响较小,频率对串扰的影响较大,在温度和频率的双重影响下,阻性负载时远端串扰变大,近端串扰变小,而容性负载时近端串扰和远端串扰都变小。     

BGA焊点形态和布局对信号完整性的影响

为了研究BGA焊点形态和布局对反射和串扰的影响,基于三维全波电磁仿真软件HFSS,建立了BGA焊点的三维模型,研究BGA焊点的形态(高度、最大外径和焊点端口直径)以及布局对反射和串扰的影响。结果表明,随信号频率、焊点高度、焊点最大外径和焊点端口直径的增大,回波损耗增大;焊点的形态对相邻焊点串扰影响不明显;焊点串扰噪声受相邻焊点影响最大,对角线焊点次之。     

HEV控制系统高速PCB信号完整性分析

针对混合动力汽车(HEV)控制系统而开发的印制电路板(PCB)控制驱动板,使用了Mentor Graphics公司的Hyperlynx软件对其信号传输中存在的串扰、过冲、延迟和电磁兼容性(EMC)等问题进行布线前和布线后的仿真研究.通过原因分析后,对其进行了合理优化设计,结果显示:增大布线间距、减小介质厚度、端接负载等方法,可以明显地抑制串扰、噪声和EMC等问题;优化后PCB的信号完整性得到了明显的改善.     

宽脉冲时域反射网络线缆测试方法研究

针对窄脉冲时域反射法存在的“测试盲区”问题,结合网络传输信号无地差分的特性,提出了一种采用宽脉冲差分探测信号的线缆测试方法。该方法可以测试网络线缆的长度,判断故障的类别,并很好地解决了“测试盲区”问题。该文在介绍该方法的基础上,提出了使用该方法设计的网络线缆测试仪的硬件结构,并对其中的脉冲产生与回波处理模块进行了详细的分析。最后,给出了使用该测试仪进行网络线缆测试的实验结果,并对结果进行了分析。结果表明,该方法稳定可靠,具有实用价值。     

飞机三导体传输线串扰的分析

为解决飞机上导线间的电磁干扰问题,本文采用集总参数电路和分布参数两种模型对三导体传输线的串扰电压进行分析.并借助于MATLAB软件进行了频域的仿真,分析耦合长度、导线间距、对地距离等参数对串扰的影响.     

一种NoC路由器间互连线的自适应驱动方法

针对片上网络路由器间相邻长互连线串扰导致信号抖动大的问题,基于互连线有效负载解析模型,提出了一种通过相邻信号的比较得到有效负载大小,调整信号驱动强度,从而保持传播延迟时间稳定,抑制信号抖动的方法.与缓冲器驱动模式相比较,在驱动级具有相同宽长比的情况下,当互连线的长度为2mm、宽度和间距均为0.4μm时,信号的相对抖动减小了29.6%,有效提高了长互连线的最高工作频率.     

自动气象环境监测站雷电过电压的抑制措施

通过分析自动气象环境监测站的结构及雷电过电压入侵途径及其破坏作用,提出采用可靠的接地连接以防止雷电反击,使用屏蔽线缆以阻抗电磁脉冲,给电源系统、通信线路、传感器和采集器安装电涌保护器以抑制雷电过电压,为保证自动气象监测站正常可靠地运行提供实时的气象数据并发出预警信息.     

基于天牛群-反馈神经网络的绞线串扰预估

在三绞线间的串扰问题中,绞线不同扭转角度会带来单位长度(per unit length,PUL)RLCG寄生参数的变化,已不能通过常规方法直接求解传输线方程得到串扰. 需借助于频域链参数的理论,将三绞线进行若干分段,通过对每一段级联得到串扰. 提出天牛群(beetle swarm optimization,BSO)算法优化反馈神经网络(back propagation neural network,BPNN)的权值,使其误差更小. 预测绞线不同分段截面处的寄生参数,并将BSO算法与天牛须(beetle antennae search,BAS)算法的寻优能力进行比较. 最后,基于BSO-BP、BAS-BP和BP共3种方法所预测的寄生参数进行串扰求解,并与CST cable studio仿真值进行比较验证. 结果表明,BSO-BP算法与仿真值相比具有最好的吻合度,而初始的BP算法则效果最差.     

悬链线解答在斜拉索数值分析中的应用

斜拉桥和斜拉索是几何非线性明显的结构。随着斜拉桥跨径的飞速增长,斜拉索的长度也大大增加,目前最长的斜拉索的水平投影长度已超过500 m,这大大超出了常用斜拉索的长度,原有理论的计算精度值得研究。由弹性悬链线静力解析解可推导出弹性悬链线单元,得到单元的刚度矩阵和单元的节点力向量,集成后得到结构的平衡方程。根据该方法,编制了弹性悬链线单元的有限元程序并进行实例计算。该程序可以一根索的任何一个参数值(如索端张拉力或测量预应力状态下的索长)为已知条件来确定索的状态,结果表明,该程序所需单元少、结果精度高,可方便应用于工程实践。建议超大跨度斜拉桥拉索的受力分析采用基于悬链线单元的分析方法。     

碳纤维斜拉索的动力参数特性分析

为探索碳纤维(CFRP carbon fiber reinforced polymer)索本身的动力学行为,寻求影响CFRP索自振频率的主要因素及影响量.采用悬链线索单元分析CFRP单索结构的自振频率与相应振型随单索的垂度及索结构参数的变化规律,在理论推导的基础上,通过具体算例将分析计算得到的结果与频率法测试索力的结果进行了对比。分析结果表明:CFRP斜拉索随着垂度的增大,一阶振型由单波正对称向反对称过渡;当斜拉索的垂跨比处在不同范围内时,CFRP索与钢索的自振频率差值也有所变化;因CFRP拉索垂度小,采用频率法计算索力产生的误差可以满足工程精度要求。因此,合理设置CFRP索身的垂度能有效地避免索身在外荷载作用下产生的一系列不利振动.     

FRP索与钢索的求解计算和极限跨度

随着跨度的增大,自重对单索的影响就越明显,FRP（纤维增强复合材料）索的自重小,在大跨度结构中应用具有优势。单索的理论计算是索结构进行设计的基础。单索在自重作用下的求解,按照不同的假设,有弹性的悬链线解答、悬链线解答和抛物线解答。针对工程应用,以索端张拉轴力为已知量,推导了3种解答方法的求解方程,得到了关于张拉轴力的一元方程,方便了工程应用。另外,分别对斜拉索和水平索的悬链线解和抛物线解的精度进行了分析和比较,建议了2种近似求解方法的使用范围。根据求解结果,对FRP索和钢索的极限跨度进行了分析;结果表明FRP索有利于实现更大的跨度。FRP索的极限跨度可达钢索的4．4倍。     

柔性并联机器人系统的运动规划

针对500m口径大射电望远镜馈源支撑并联机器人存在悬索速度突变,导致舱体动态响应影响定位精度的问题,提出了柔性并联机器人系统的运动规划方法．为实现索长与索速度的同时控制,采用机器人关节规划理论的启发式策略生成离散点处的悬索速度;为保证离散点之间索速度与索加速度的连续性,提出了一种三次-四次多项式混合插值规划方法．研究结果表明,该运动规划方法生成的索长和索速度数据变化平滑,插值精度满足大射电望远镜的要求,可以解决因索速度突变造成的舱体动态响应和定位精度问题．     

钢管拱桥扣索塔缆索张力测试与分析

介绍了频率法缆索张力测试的基本原理，列举了东莞水道特大桥建造过程中扣索塔缆索张力的实际测量过程与结果分析，总结了缆索张力测量的注意事项和经验．     

自锚式悬索桥吊索不接长体系转换方案及索鞍数值模拟

为降低自锚式悬索桥体系转换施工费用、提高施工效率、简化分析过程，以抛物线理论为依据，推导出主缆垂度的影响参数，结合各参数的可控性、敏感性，通过调整主索鞍顶推和吊杆张拉策略，提出3阶段2轮张拉吊索不接长体系转换方案。为在有限元计算时精确模拟方案中主、散索鞍施工状态，将索鞍圆心点与塔顶或散索鞍底座中心点建立刚臂和主从约束两个边界，通过激活、钝化刚臂模拟索鞍临时固定和滑移状态，通过设置索鞍圆心点强制位移模拟索鞍超顶状态。以双塔3跨和独塔2跨2座自锚式悬索桥为例，根据现场实际情况分别制定了2套吊索不接长体系转换方案，并建立有限元模型对2座桥梁体系转换过程进行模拟和分析。结果表明：自锚式悬索桥主跨是避免吊索接长的关键桥跨，主缆跨径和主缆长度是影响主缆垂度、避免吊索接长的关键可控参数；通过增大主缆初期变形可有效避免吊索接长，实施方案为张拉主跨长出段吊索使主索鞍超前就位，以改变主缆跨度；提前施工部分二期恒载、加劲梁在第1轮吊索张拉后脱架，以增加主缆弹性伸长。由2座桥梁实例分析结果可知，体系转换前期主索鞍可控滑移、超前就位，后期对称张拉桥塔两侧吊索，使主缆和主索鞍间的抗滑移安全系数和桥塔应力均变化平稳，所提方案和索鞍模拟方法达到了预期目的，可为同类型自锚式悬索桥体系转换提供参考。     

支座激励下小垂度悬索动力响应试验及数值模拟

支承于相邻结构间的索网幕墙采光顶受主体结构相对位移振动的不利影响,该位移振动将作为支座激励导致悬索构件发生过度张拉或松弛现象。为研究悬索在端部支座简谐及随机激励下的动力响应,本文首先以综合考虑垂跨比、索力及轴向刚度对悬索振动影响的无量纲变形特征参数ab^2为设计变量,对3组悬索试件开展支座简谐激励下的动力响应试验,通过改变加载幅值和加载频率设置两组加载工况,分析在不同的ab^2下悬索位移和索力响应的变化规律;其次,采用ANSYS软件进行数值模拟,计算结果与试验结果吻合较好,验证了数值模拟方法的正确性;最后,以理想高斯白噪声模拟悬索支座随机环境激励,基于已验证的有限元模型计算悬索动力响应,并讨论ab^2、阻尼比及激励强度对位移、索力响应谱及均方差的影响。研究结果表明：1）在两种支座激励下,悬索位移和索力响应均随ab^2、阻尼比的增加而降低,随激励强度的增加而增大,且对于ab^2较大的悬索,其位移和索力响应对支座的随机激励更敏感;2）当阻尼比小于0.1时,随着阻尼比的增加,悬索在随机激励下的位移和索力响应分别降低60.9%和67.5%,此阶段下悬索的动力响应对阻尼比变化的敏感性较高,且增加阻尼带来的抑制效果显著;3）当支座简谐激励和索力相同时,垂跨比的变化对悬索的动位移影响较低,但对索力的影响较大,其中垂跨比较小的悬索索力变化更剧烈。     

水域加热拉索线性膨胀系数测试研究

分析了预应力结构的发展历史和趋势,阐明了预应力索在现代预应力结构体系中的作用和地位,总结了预应力索的分类、性能及国内外对索的研究现状,提出了索的线性膨胀系数研究的重要性,并对利用拉索对结构施加预应力的主要方法(拉索法和支座位移法)进行了总结分析.利用研制的新型拉索线性膨胀系数测试装置——水域加热拉索线性膨胀系数测试仪器,对四种不同类型的拉索:3-9.3mm钢丝绳、工程用钢丝绳、钢绞线、半平行钢丝束,分10组对其线性膨胀系数进行了试验测定和分析,得出了四种拉索的线性膨胀系数,为科研、教学、设计及工程应用分析提供了依据.     

柔性索对空间索杆铰接式伸展臂性能影响分析

为了研究柔性索对空间索杆铰接式伸展臂力学特性及稳定性的影响,对伸展臂自平衡状态的受力情况进行分析,计算出满足伸展臂承载结构的最小索拉力设计值.计算表明,伸展臂展开驱动力矩随索拉力的增加而成比例增大;伸展臂的轴向拉伸刚度、剪切刚度和扭转刚度随着索的抗拉刚度增加而增大;静刚度实验表明索张力对静刚度几乎没有影响.仿真分析表明,增加斜拉索直径可以提高伸展臂的扭转振动频率,而斜拉索直径及张力对伸展臂的弯曲和轴向振动频率影响较小.对不同索张力的伸展臂桁架单元进行了动力学试验,验证了仿真分析的正确性.伸展臂铰接结构受力分析表明,增大索张力有利于提高伸展臂稳定性.