高速互连总线结构中多平行传输线间的串扰分析与控制

随着数字芯片和系统的时钟频率不断提高,串扰成为高速互连系统设计、分析中不容忽视的严峻问题。为研究串行总线结构中多平行传输线间串扰的影响,分析了电信号传输时串扰产生的机理,采用信号完整性分析软件Hyperlynx,构建了三平行传输线串扰模型和总线电路模型,研究了不同模型中控制多平行传输线间串扰噪声的方法。仿真验证结果表明,增加传输线间距、减小介质层厚度、进行端接匹配可以明显减小平行传输线间的串扰。最后提出了减小总线电路模型中抑制串扰噪声干扰的相应措施。

二平行传输线间的串扰分析

对共地平行传输线间的串扰耦合进行分析 ,得出耦合响应与信号频率、线间距及线距地高度的关系 ,给出电子电路设计中传输线布设的原则。并对 PCB布线提出参考。

基于传输线方程的多根非平行传输线串扰分析

非平行结构的传输线在电力电子系统中普遍存在,当其上通有电压和电流信号时,会在周围传输线上产生串扰响应。采用时域传输线方程建立多根非平行传输线之间的串扰模型,结合FDTD方法,分析在脉冲集总源激励下受扰导线始端和终端负载上的串扰电压响应特性,将其结果与仿真结果对比,验证了该方法的正确性。研究结果表明,非平行结构中受扰线始端和终端负载上的串扰电压响应随着传输线离地面高度的增大而增大,随着传输线之间夹角的增大而变小,且减小的趋势逐渐减弱,从而为线缆间的串扰防护提供了参考依据。

蛇形防护线降低非平行传输线中串扰的研究

非平行传输线之间的耦合(串扰)是非常复杂且难以预测的,但是在高速电路中,这种串扰影响又必须考虑在内。文中针对非平行传输线问题,在其间加入蛇形防护线以降低串扰,同时根据非平行结构的特殊性,又对蛇形防护线的一般结构进行改进,将非平行传输线单元下的规则蛇形线改用间隔较小的不规则蛇形线,并在蛇形线上加入短路过孔,以进一步减小远端串扰。结果表明,我们的设计能有效抑制线间的串扰,具有实际的应用价值。

基于螺旋平行传输线的时域反射监测技术研究

针对山体滑坡、泥石流等岩土灾害,通过基于螺旋平行传输线的TDR(time-domain reflectometry)技术,设计出的窄脉冲发生电路,返回波信号调理电路和高速采样模块,运用等效采样法,实现了信号的采集,完成了时域反射监测仪器系统,并对反射波形进行了实时对比研究;将螺旋平行传输线埋人山体,当山体内部发生形变,引起螺旋平行传输线相应拉伸,拉伸点的特性阻抗随之变化,运用TDR技术对螺旋平行传输线进行测量分析,可得螺旋平行传输线变形数据,相应的反映了山体表面的变形;反射波形的实时对比研究表明,将时域反射技术应用于螺旋平行传输线形变监测行之有效且效果明显。

平行板—偏心圆柱耦合传输线的特性阻抗

提出用保角变换边界元组合法计算平行板—偏心圆柱耦合传输线的特性阻抗。通过对三种基本偏心结构的计算 ,获得平行板—偏心圆柱耦合传输线的特性阻抗数据。这些数据不仅可为平行板—偏心圆柱耦合传输线的准确设计提供理论依据 。

偏置式平行耦合带状传输线的特性分析

运用合成渐近法推导出了偏置式平行耦合带状传输线的自电容和互电容的计算公式,所得公式简单、精确,且具有清晰的物理意义.在此基础上,根据传输线基本理论计算了其奇偶模特性阻抗和耦合系数.经实例验证发现,所得公式计算结果与矩量法数值计算结果对比,最大误差小于5%,平均误差小于2%,充分验证了本文所推导公式的正确性,也为相关微波集成电路的设计及分析提供了参考.

非对称平行双线传输线单位长度电容的精确计算

采用电轴法,精确计算了非对称平行双线传输线单位长度的电容,所得结果可直接应用在求两个半径不等的超导体球的电容上。另外,通过静电比拟法,也可将所求的电容结果比拟得到前面两个双导体系统漏电电阻的精确解。

平行板传输线法校准表面电流探头

为测量金属结构件表面的传导电流,设计了耦合面为平面结构的电流探头.根据传输线理论设计并制作了平行板传输线校准装置,以获取探头的传输阻抗曲线.使用矢量网络分析仪测量探头放入前后装置输入端的电压驻波比均小于1.3.建立了电流探头信号检测的等效电路模型,并由此推导出传输阻抗的计算公式,测试值曲线与计算式得出的趋势吻合.从装置板宽和板长2个方向对传输阻抗测量结果的有效性进行了实验验证.结果表明,边缘效应会影响传输阻抗的测量结果;不满足"1/3准则"的区域不适于传输阻抗的测量.通过测试合理确定校准区域,以有效进行表面电流探头传输阻抗的测量.

任意截面的非平行多导体传输线瞬态分析

以分析多导体传输线的时域有限差分(FDTD)法为基础,在考虑任意截面传输线分布参数无法直接计算的情况下,提出MOM-FDTD混合方法对不平行多导体传输线进行瞬态分析。首先,利用FDTD建立多导体传输线时域差分模型,然后用MOM法计算任意截面形状的非平行传输线的分布参数,并且与FDTD法混合进行瞬态分析计算。此算法相对于全波算法,在时间与存储空间消耗上具有很大的优势,并且满足精度要求。最后通过同轴传输线与矩形带状线的例子验证这个方法是正确有效的。

平行板传输线特性阻抗仿真计算及解析修正

提出了一种基于时域反射原理的平行板传输线特性阻抗仿真计算方法,利用该方法借助CST软件构建模型对平行板传输线的特性阻抗值进行了仿真计算,同时重点研究了下极板展宽结构对特性阻抗值的影响。以仿真计算结果为基础,对原有特性阻抗公式进行了修正,提出了包含下极板展宽结构在内的不对称结构的平行板传输线阻抗计算公式,该公式可作为计算有界波模拟器等电磁脉冲模拟装置特性阻抗的参考公式。

基于平行螺旋传输线的形变分布式测量机理研究

地表或地下形变的分布式测量是地质灾害监测中的重要组成部分,以平行螺旋传输线作为传感器,结合时域反射(time domain reflectometry,TDR)的测量方式可实现较大形变的连续分布式测量。已知平行螺旋传输线被拉伸时特性阻抗会随拉伸量的增大而增大,通过对平行螺旋传输线的电路模型和电场进行分析计算,得出了拉伸量与特性阻抗的理论近似模型,TDR技术用于测量平行螺旋传输线的形变位置和特性阻抗的变化量,根据推导的理论模型可以获得特性阻抗变化量与平行螺旋传输线拉伸量的关系,将多条平行螺旋传输线铺设于待测区域,能实时监测待测区域的形变量和形变位置。

平行螺旋传输线用于岩土形变分布式测量的机理研究

提出了一种平行螺旋传输线作为传感电缆用于岩土形变位移的分布式测量,基于建立的拉伸分布参数模型,推导了传感电缆特性阻抗与岩土拉伸量的关系并给出了拟合函数。根据编写的上位机程序计算出其特性阻抗的变化从而实现了岩土拉伸位置的定位测量,再利用拟合函数,确定拉伸量的大小,最终求得岩土形变的拉伸总量。为了验证理论分析的正确性,设计了基于时域反射技术的形变测量系统,对平行螺旋传输线进行了局部多点拉伸的定位及形变测量实验,实验测量结果和理论计算结果吻合度很好,为平行螺旋传输线在岩土形变分布式测量的应用提供了有力的理论分析和实验验证。

基于FDTD法的传输线串扰时域响应分析与实验研究

为了研究传输线之间的串扰问题,基于传输线时域有限差分(FDTD)法,对二平行线模型的传输线串扰时域响应问题进行了仿真研究。通过在二平行线模型的干扰线端口加入上升沿为ns级的梯形波,仿真分析了二平行线模型各个端口的电压波形;同时,基于实验室研究设备,对共地平行传输线间的串扰电压进行了实验研究,并将部分实验结果与理论仿真结果进行了比较分析。结果显示:仿真波形的振荡与幅度和测量结果的振荡与幅度基本一致,仿真的脉冲宽度略大于测量脉冲宽度,仿真结果峰值略大于测量峰值。这说明传输线时域有限差分(FDTD)法在分析ns级上升沿的传输线耦合问题时是有效的。

基于FFT的传输线串扰时域响应分析与实验研究

基于传输线分布参数结点导纳方程和快速傅立叶反变换方法,仿真分析了传输线串扰电压响应及传输线参数和端接阻抗对串扰电压峰值的影响。发现在不考虑传输线终端负载电阻的电感影响时,仿真结果中振荡不明显,在考虑电感时仿真结果振荡较明显。基于实验室研究设备,对共地平行传输线间的串扰电压和电流进行了实验研究,并将部分实验结果与理论仿真结果进行了比较。结果显示:在考虑传输线终端负载电感时的仿真波形与幅度和测量结果的波形与幅度基本一致,仿真的脉冲宽度要大于测量脉冲宽度,仿真结果峰值略大于测量峰值。

基于平行螺旋传输线的拉伸形变传感器研究

在地质灾害监测领域,基于平行螺旋传输线的形变传感器可用于拉伸形变分布式测量,且可拉伸量大,其形变量与特性阻抗之间存在一定的函数关系。分析平行螺旋传输线的结构特征和工作机理,借助时域反射法(TDR)测量特性阻抗,通过电磁场原理和有限元仿真得出平行螺旋传输线特性阻抗和形变量之间的关系。实验显示平行螺旋传输线的特性阻抗与拉伸形变量之间存在指数关系,在时域反射仪的采样精度足够高且阶越信号上升时间足够短时,提出的方法可以用于实现准确的拉伸形变分布式测量。

基于耦合传输线的宽上通带窄带带阻滤波器设计

微波系统中常常采用窄带带阻滤波器抑制高功率发射机的非线性谐波输出和带通滤波器的寄生通带,其设计难点主要是如何消除其中心频率f0的三倍(3 f0)频处的寄生阻带问题。该文通过在平行耦合传输线滤波节开路端采用加载电容的方式,有效解决了基于平行耦合传输线的窄带带阻滤波器在上通带3f0处具有寄生阻带的问题,展宽了该类带阻滤波器的上通带带宽,拓宽了其适用范围。采用该方法,研制了一个中心频率在5.3 GHz的窄带带阻滤波器,实测结果表明,该带阻滤波器具有良好的上通带带宽。

链接不平衡负载的对称传输线电磁泄漏的理论分析

对链接不平衡负载的一对平行对称传输线和平行对称传输电缆的电磁泄漏机制做了解释。电磁泄漏发生在所链接的不平衡负载处,把从该处向外界的耦合电路分别等效为偶极天线和折合天线。用电路方法、有限元方法和亚网格FDTD方法相结合的混合方法对这种电磁泄漏进行了模拟分析和比较。

基于平行板谐振器的量子微波电场测量技术

基于Rydberg原子的量子微波测量技术具有自校准、可溯源、高灵敏度的显著优点,针对如何提高量子微波测量灵敏度的问题,本文从经典电磁理论出发,提出一种终端短路的1/4波长平行板传输线谐振器电场局域增强结构.运用场路结合的分析方法以及等效电路方法,求解平行板传输线谐振器结构端口的反射系数为0.91;利用场的分析方法推导出端口电场强度随时间变化的解析表达式,进行时域分析,绘制了平行板传输线谐振器端口的电场强度瞬态响应曲线,得出平行板传输线谐振器建立稳态的时间为10 ns.研究表明,随着平行板间距的减小,电场强度增强倍数迅速升高,功率密度压缩能力大幅提升.利用|69D5/2>实验验证了该结构在2.1 GHz可实现25 dB的电场强度增强.本文的研究工作有望在原子测量能力基础上进一步提高测量灵敏度,推动量子微波测量技术的实用化发展.

氮分子激光器中的平行板传输线问题

【正】 目前通行的氮分子激光器,系采用平行平面金属板作为传输线的布鲁林（Blulein）电路。这种电路的示意图如图一所示。T为传输线,除了和激光通道相连的这边为直线外,边界S的其他部分做成矩形（图一（a））或抛物线形（图一（b））P（x0,y0）为火花隙引线的接触点,为了提高电压脉冲的辐度,对于矩形板通常把P（x0,y0）放在矩形板的一个角顶点;对于抛物线形板,通常把P（x0,y0）放在抛物线的焦点上。下面的分析表明,抛物线形板比矩形板效果更好,根据我们的实验也证明了这一点。为了使矩形板激光通道内各点放电激励的时间不致落于超辐射激光到达该点的时间起见。