多導體互連結構的電磁兼容性分析.pdf

1、從數(shù)千米長的電力電纜，到幾米長的電子系統(tǒng)連接通道，再到毫米級甚至更小的集成電路里的傳輸系統(tǒng)都有多導體互連結構的身影，它正被越來越廣泛地應用于航天、艦船、汽車、電力、通信等領域。多導體互連結構上承載著不同特性的信號，且信號的頻率逐漸向高頻、甚高頻擴展，再加之電子系統(tǒng)所處的電磁環(huán)境越來越嚴苛，因此多導體互連結構的電磁兼容性問題受到極大關注。
　　 本文從多導體傳輸線的單位長度電參數(shù)求解入手對多導體互連結構的電磁兼容特性進行分析，提出

2、了單位長度電參數(shù)的直接求解算法、系統(tǒng)級求解算法，和多導體輻射發(fā)射分析方法，并以算法為依托進行拓展，對多導體互連結構典型電磁兼容問題進行分析。主要研究成果如下：
　　 1、針對經(jīng)典方法需要從普適電容矩陣轉(zhuǎn)換間接求解多導體傳輸線單位長度電容矩陣，轉(zhuǎn)換過程復雜且計算效率較低的問題，提出一種多導體傳輸線單位長度電容矩陣的直接求解算法，簡化了分析過程，可以適用于任意橫截面形狀，任意導體間距的多導體傳輸線結構。由于采用電壓變換和矩陣運算，新

3、算法提升計算效率近600％，且計算結果具有與經(jīng)典算法相同的精確度。此外，在求解單位長度電容矩陣的同時，新算法還能提供精確的多導體電荷分布地圖，反之經(jīng)典算法要求解電荷分布還需經(jīng)歷復雜的轉(zhuǎn)換過程。
　　 2、針對多導體電感矩陣通常需借助復雜的間接算法求解的情況，提出一種多導體傳輸線電感矩陣的直接求解算法。利用雙細線回路方程構建矩陣模型直接求解電感矩陣，降低了分析復雜度；采用矩陣運算，在計算電感矩陣的同時求解多導體電流分布，解決了傳統(tǒng)

4、間接方法無法進行電流分析的難題。分析過程中采用非磁準近似條件和細線劃分，可適用于寬頻段、任意導體間距，任意橫截結構情況。仿真結果表明，該算法在電感矩陣和電流分布的計算上均有較高精度。
　　 3、針對多導體傳輸線單位長度電容矩陣與孤立雙線電容間的關系缺乏深入研究，電容矩陣通常通過復雜微元法求解的問題，提出一種利用孤立雙線電容直接構建電容矩陣的系統(tǒng)級求解算法。新算法通過比較孤立雙線電容與電容矩陣間的結構系數(shù)差異，得到兩者間的聯(lián)系，有

5、助于對多導體電位形成及電容矩陣構成原理的理解。新方法與經(jīng)典方法的誤差小于5％，此外由于內(nèi)存限制經(jīng)典方法無法求解大于70根導線的電容矩陣，而新方法處理100根以內(nèi)的多導體傳輸線電容矩陣問題都非常容易，且對于100根導線以內(nèi)的問題新算法的計算時間均小于60秒，遠遠低于經(jīng)典方法的時間消耗。
　　 4、針對經(jīng)典方法通常采用微元分析求解多導體傳輸線單位長度電感矩陣計算復雜且時間開銷巨大的問題，提出一種多導體傳輸線單位長度電感矩陣的系統(tǒng)級求

6、解算法。新方法選取整根導線而不是微元作為分析單位，通過構建特殊閉合曲面求解閉合曲面上的磁通量積分，進而獲得電感矩陣與孤立雙線電感間的關系，直接利用孤立雙線電感來構建電感矩陣，為電感矩陣的分析提供了新思路。仿真表明新方法與經(jīng)典方法的誤差小于5％，但平均時間消耗僅為經(jīng)典方法的10％。
　　 5、針對多導體互連結構分析進行了一系列的電磁兼容性分析。利用多導體傳輸線串擾分析和電偶極子序列等效對多導體傳輸線的輻射發(fā)射進行了分析。提出一種可