谈谈传输线教学的重要性

在现代高速集成电路中,传输线具有分布参数的性质。由于 传输线效应,直接关系到现代高速 VLSI电路的发展。因而促进人们重新认识传输线数学的重要性。     

传输线集总模型的严格理论推导

借助于负的集总电阻、电感、电导和电容的感念,本文建立了传输线系统的电路模型、双端口π型网络和T型网络模型。从传输线的N段梯形等效电路出发,应用连分数理论,获得了输入阻抗在输出端三种状态下(短路、断路和匹配)的表达式,进而得到了以集总参数RLGC给出的 表达式。再依据传输线的输入导纳公式、导纳矩阵和BACD矩阵,建立了传输线的集总电路模型、π型网络和T型网络模型,并分别在时域和频域进行了验证。     

平面人工传输线等效集总参数经验公式的研究

平面人工传输线是一款性能良好的新型慢波结构,主要由弯曲线电感、交指电容等微带准集总元件构成。系统研究了弯曲线电感和交指电容的等效集总参数随结构参数变化的规律并给出反映这些规律的经验公式,考虑微带介质基板厚度和介电常数的影响,将所得经验公式进行修正使之适用于不同介质基板厚度和介电常数的情况,将修正的经验公式应用于基于平面人工传输线的威尔金森功分器的设计中。所得经验公式可用来快速、准确地设计平面人工传输线,对其他微带不连续或慢波结构的设计也具有参考意义。     

汽车起重机传输线模型研究

：针对汽车起重机电控系统中线缆拓扑结构特点,研究了线缆传输模型。分析了连接件影响信号传输质量的方 式,建立了等效模型;分析了环境电磁场产生的场线耦合干扰,利用Agrawal 方法建立了终端响应数学模型。整车线 缆模型仿真结果验证了方程的正确性,为汽车起重机整体线缆设计提供了参考依据。     

并行传输线共模泄漏的等效场-线耦合数值模型

针对并行传输线间感性和容性耦合计算问题,该文提出并行传输线等效场-线耦合亚网格时域有限差分(FDTD)数值模型,模型更适合非均匀介质等复杂情形的耦合串扰求解,且具有更为简洁的数值计算形式。利用该等效场-线耦合数值模型,对并行传输线间共模电磁信息泄漏进行模拟仿真和实验测试,时域模拟和频域实验结果均表明,该模型可以有效刻画并行传输线共模电磁信息泄漏发射特性。     

传输线端接复杂电路的电磁耦合时域分析方法

该文基于时域有限差分(FDTD)方法和传输线方程,结合Ngspice软件,提出一种高效的时域混合算法,能够快速模拟空间电磁场作用传输线端接复杂电路的电磁耦合问题。该算法的优势在于实现了空间电磁场辐射与端接复杂电路瞬态响应的协同计算,且避免了对传输线和复杂电路结构的直接建模。首先,将复杂电路通过传输线的特性阻抗进行等效,采用FDTD方法结合传输线方程,求解得到特性阻抗上的入射电流响应。然后,在每个时间步上,将该电流引入复杂电路作为激励源,联合电路模型建立网表文件。最后,使用Ngspice软件读取网表文件,并仿真得到电路各元件上的瞬态响应。通过相应计算实例的数值模拟,与电磁场仿真软件CST的计算结果以及耗用内存和时间进行对比,验证了算法的正确性和高效性。

     

传输线端接复杂电路的电磁耦合时域分析方法

该文基于时域有限差分(FDTD)方法和传输线方程,结合Ngspice软件,提出一种高效的时域混合算法,能够快速模拟空间电磁场作用传输线端接复杂电路的电磁耦合问题.该算法的优势在于实现了空间电磁场辐射与端接复杂电路瞬态响应的协同计算,且避免了对传输线和复杂电路结构的直接建模.首先,将复杂电路通过传输线的特性阻抗进行等效,采用FDTD方法结合传输线方程,求解得到特性阻抗上的入射电流响应.然后,在每个时间步上,将该电流引入复杂电路作为激励源,联合电路模型建立网表文件.最后,使用Ngspice软件读取网表文件,并仿真得到电路各元件上的瞬态响应.通过相应计算实例的数值模拟,与电磁场仿真软件CST的计算结果以及耗用内存和时间进行对比,验证了算法的正确性和高效性.     

关于集总参数电路抽象原则的一点思考

本文在查阅国内外电路教材的基础上,对集总参数电路抽象原则和基尔霍夫定律的适用条件与推导做了一些分析和思考,对教材中区分集总参数电路和分布参数电路时所采用的叙述方法做了进一步的诠释和补充。并用具体的例子,从电磁场理论的角度,推演了集总参数电路抽象的过程。     

传输线场、路模型的一致性探讨

均匀传输线可以采用电磁场理论来建立分析模型。而电路理论在电磁场理论基础上、加上集中参数假设,也可建立均匀传输线的分析模型。本文在推导出两种分析模型基础上,论证了两种模型的一致性,并从场和路两方面剖析了传输线传播特性与其周围媒质传播特性的差异、以及影响传输线传播特性的因素。本文的探讨,有利于从事电路理论和电磁场课程教学的教师加深对均匀传输线传播特性参数的理解。     

集总参数电路与磁路、热路的关联性教学

本文采用类比和关联方法,拓展电路中集总参数思想。通过将磁路、热路中相应的物理量与电路中的电流、电势、电阻进行类比和关联,帮助学生理解集总参数模型思想,掌握各物理量的涵义。通过对具体用电设备电动机的简单建模分析,促使学生将集总参数模型在其它电、磁、热的分析中能够融会贯通,应用电路理论所学知识,建立合理的物理模型及分析解决问题。     

基于路的方法导出耦合微带线的传输方程

在研究传输线时,当传输线的几何尺寸l与工作频率所对应的波长λ可相比拟时,传输线就要用分布参数电路来讨论,在研究分布参数电路时,可以应用电磁场理论,也可以采用电路理论,采用后者,用等效的方法将耦合微带传输线等效为分布参数电路模型,然后用基尔霍夫定律求出其传输线方程。     

多导体传输线链参数解析表示

基于传输线理论，给出了ｎ根耦合传输线链参数的解析表示，并列举了对称三线和非／对称二线的链参数公式及其波参数测试方法。     

人工传输线传输特性的分析与设计

人工传输线以其慢波效应可以使微波部件小型化,因而得到了广泛应用。首先介绍了人工传输线的基本原理,给出了一种简洁的等效电路模型,然后推导出了基于该模型的传输特性计算公式;在此基础上,根据仿真结果推算出各等效电路参数,从而得到了人工传输线传输特性与等效电路参数的关系;最后设计制作了人工传输线,测试结果与分析结果比较吻合,证明了提出的分析模型是有效的。为进一步简化设计平面型人工传输线奠定了基础。     

基于信道传输矩阵逆矩阵减小微带线间串扰

针对现有串扰减小方法效果有限、成本高、资源消耗多等问题,提出了一种基于信道传输矩阵逆矩阵减小微带线间串扰的方法。该方法通过将信道传输矩阵化为单位阵来实现串扰减小。根据理论分析设计了该方法的电路结构。仿真结果表明,使用该方法进行串扰抵消后串扰幅度和抖动都有明显改善,且该方法的电路结构简单。     

硅基参数对微带带通滤波器传输特性的影响

随着半导体工艺技术和IC设计技术的飞速发展,硅基滤波器技术也不断更新换代。滤波器传输性能取决于基片介电常数、损耗和厚度等参数。研究了硅基不同厚度、损耗以及掺杂浓度等情况下,中心频率为5.75 GHz附近的平行耦合微带带通滤波器的传输系数和反射系数的频率响应特性。结果表明:当微带线带通滤波器PCB版图确定时,滤波器正向传输系数S21随着基片材料厚度的减小,通频带宽变窄;随着硅掺杂浓度的增加,通带向低频方向偏移;当正切损耗为0.000 4,0.004和0.04时,中心频率处S21分别为-14.18,-2.08和-0.81 dB。理论结果与实验数据进行比较,两者符合较好。     

传输线参数测试方法研究

传统的传输线参数测试方法是终端开路、短路测试。对于高压输电线路,终端直接短路时,短路电流较大,对电力设备有损害。本文提出了在线路正常运行时利用全球定位系统（GPS）提供的时间为基准,对传输线两端的电压、电流进行同步采样和测量。根据牛顿—拉夫逊法对传输线方程进行迭代计算可以得到传输线参数。通过Matlab仿真计算验证了该方法是有效的。     

传输线瞬态分析中基于电报方程时-空离散的有效方法

本文对基于电报方程时-空变量同时离散的传输线瞬态分析方法作了重新研究.利用传输线上电压电流的波动传播特性,导出了有效的传输线瞬态分析模型;提出了用Lax-Friedrichs差分格式消除因空间坐标离散化导致的解的寄生振荡的方法;给出了模型在一般电路模拟器中的变步长实现;最后用实例作了验证.通过这些工作说明这一原始而基本的方法事实上可应用于最一般的非均匀频变传输线,并具备目前流行的采用有理逼近的频域方法同等的效率.     

耦合传输线信道传输矩阵建模及串扰抵消效果分析

针对高速互连系统中传输线上的串扰问题,基于电磁耦合理论,研究了耦合传输线信道传输矩阵的性质,建立了以下两种情况的耦合传输线信道传输矩阵模型及其矩阵分解形式,分别是：（1）考虑受扰线两边各一条相邻微带线对受扰线的串扰;（2）考虑受扰线两边各两条相邻微带线对受扰线的串扰.给出了上述两种情况下基于耦合传输线信道传输矩阵分解形式的串扰抵消方案,并利用仿真工具ADS对其进行了验证.结果表明：信号抖动和失真大幅下降,串扰抵消效果良好,并且第二种情况下的串扰抵消效果优于第一种情况.该结果说明了在基于耦合传输线信道传输矩阵进行串扰抵消时,考虑两边各两条相邻微带线的串扰效果较好,对保持高速信号完整性具有一定的实际应用价值.     

微带电容间隙耦合传输线带通滤波器的优化设计

本文给出了一种利用微波网络理论进行计算，并结合微波电路CAD软件中的优化器进行电容间隙耦合传输线带通滤波器设计的新方法，极大地提高了设计效率和精度。文中给出了微波带通滤波器的设计实例，仿真结果表明，所设计滤波器的性能与理论值一致，能够满足工程设计的要求。