Многожильная схема линии электропередачи с потерями

Этот пример использует:

В этом примере показано, как анализировать многожильную схему линии электропередачи с потерями. Линии электропередачи моделируются с помощью распределенных элементов RLGC, которые используются в анализе целостности сигнала для того, чтобы точно получить высокоскоростные взаимосвязанные эффекты. Можно анализировать эту схему с помощью RF Toolbox™ pwlresp функция или модель RF Blockset™ Circuit Envelope использования. В этом примере вы сначала вычисляете ответ временного интервала схемы, взволнованной периодическим импульсным сигналом, и затем вы сравниваете результат со схемой, симулированной с помощью Моделирования огибающей схемы RF Blockset.

Рисунок 1: Взаимосвязанная схема с многожильными линиями электропередачи с потерями

Представление распределенных моделей линии электропередачи с элементами N-порта

Схема в этом примере содержит два набора двойных линий электропередачи с потерями. Матрицы параметра линии RLGC этих двух линий можно следующим образом [1].

Рисунок 2: параметры линии RLGC для линий электропередачи с 8 портами и с 4 портами

Извлеките S-параметры каждый двойные линии электропередачи с помощью rlgc2s функция. Затем представляйте S-параметры с помощью nport элемент.

freq = linspace(1e1,8e9,1001);
N = length(freq);
len1 = 0.1;
R1 = ones(2,2,N).*[75,15;15,75];
L1 = ones(2,2,N).*[494.6,63.3;63.3,494.6]*1e-9;
G1 = ones(2,2,N).*[0.1,-0.01;-0.01,0.1];
C1 = ones(2,2,N).*[62.8,-4.9;-4.9,62.8]*1e-12;

s_params1 = rlgc2s(R1,L1,G1,C1,len1,freq);
stlobj1 = sparameters(s_params1,freq);
nport_s1 = nport(stlobj1);

len2 = 0.1;
R2 = ones(4,4,N).*[50,10,1,0.0;10,50,10,1;1,10,50,10;0.0,1,10,50];
L2 = ones(4,4,N).*[494.6,63.3,7.8,0.0;63.3,494.6,63.3,7.8;7.8,63.3,494.6,63.3;0.0,7.8,63.3,494.6]*1e-9;
G2 = ones(4,4,N).*[0.1,-0.01,-0.001,0.0;-0.01,0.1,-0.01,-0.001;-0.001,-0.01,0.1,-0.01;0.0,-0.001,-0.01,0.1];
C2 = ones(4,4,N).*[62.8,-4.9,-0.3,0.0;-4.9,62.8,-4.9,-0.3;-0.3,-4.9,62.8,-4.9;0.0,-0.3,-4.9,62.8]*1e-12;

s_params2 = rlgc2s(R2,L2,G2,C2,len2,freq);
stlobj2 = sparameters(s_params2,freq);
nport_s2 = nport(stlobj2);

Вычисление S-объекта-параметра взаимосвязанной схемы

Вычислите S-объект-параметра схемы, данной на Рисунке 1 при помощи sparameters функция.

ckt = circuit('interconnect');

add(ckt,[1 2],resistor(50))
add(ckt,[2 3 4 5],nport_s1,{'p1+' 'p2+' 'p3+' 'p4+'})
add(ckt,[3 0],resistor(75))
add(ckt,[4 0],capacitor(1e-12))
add(ckt,[5 0],resistor(100))
add(ckt,[4 6],resistor(25))
add(ckt,[7 0],resistor(50))
add(ckt,[4 8],resistor(25))
add(ckt,[9 0],resistor(100))
add(ckt,[6 7 8 9 10 11 12 13],nport_s2,{'p1+' 'p2+' 'p3+' 'p4+' 'p5+' 'p6+' 'p7+' 'p8+'})
add(ckt,[10 0],capacitor(2e-12))
add(ckt,[11 0],resistor(100))
add(ckt,[13 0],resistor(100))
add(ckt,[12 14],resistor(50))
add(ckt,[14 15],inductor(10e-9))
add(ckt,[15 0],capacitor(1e-12))

freqfit = linspace(1e1,8e9,1001)';
setports(ckt,[1 0],[15 0])
S_vout = sparameters(ckt,freqfit);

Генерация рационального объекта многожильной схемы линии электропередачи

Преобразуйте передаточную функцию S-объекта-параметра схемы к rational возразите по заданным частотам. Затем вычислите частотную характеристику с помощью freqresp функция.

tfblkout = s2tf(S_vout,0,Inf,2);
fitblkout = rational(freqfit,tfblkout);

plot(freqfit/1e9,abs(tfblkout),'b',freqfit/1e9,abs(freqresp(fitblkout,freqfit)),'r:','LineWidth',2)
legend('Original data','Fitting result')
title('Frequency Response')
ylabel('Magnitude')
xlabel('Frequency (GHz)')

Расчет переходной формы волны, взволнованной по периодическому импульсному источнику

Примените источник напряжения с помощью 1-вольтового периодического импульса с повышением/временем спада 0,4 нс, длительностью 5 нс и периодом 1,6 нс. Затем вычислите ответ временного интервала схемы при помощи pwlresp функция.

SignalTime = [0,0.4,5.4,5.8]*1e-9;
SignalValue = [0,1,1,0];
Tsim = (0:1e-11:6e-8);
TP = 1.6e-8;
[WAVEOUT, tout] = pwlresp(fitblkout,SignalTime,SignalValue,Tsim,TP);

plot(tout,WAVEOUT, 'LineWidth',2)
legend('PWLRESP')
title('Output Waveform')
xlabel('Time (s)')
ylabel('Output (V)')
ylim([-0.05 0.38])

Сравнение ответа временного интервала двойной схемы линии электропередачи Используя RF Blockset

Модель Simulink создана, чтобы симулировать многожильную схему линии электропередачи, показанную в рисунке 1. S-параметрами, вычисленными от предыдущего сеанса, многожильные линии электропередачи могут быть представлены блоками S-параметра из Библиотеки Конверта Схемы RF Blockset. Например, линии электропередачи с 4 портами моделируются путем определения маски блока S-параметра как показано ниже, где STL4p S-объект-параметра, преобразованный от переупорядочения портов S-объекта-параметра stlobj1 с snp2smp функция. Выход модели является ответом временного интервала в форме сигнала полосы пропускания. Для получения дополнительной информации о реализации сигнала полосы пропускания в модели Circuit Envelope смотрите Представление Сигнала Полосы пропускания в Конверте Схемы (RF Blockset).

Симулировать модель:

Введите open_system('simrf_coupled_pb') в командной строке.
Выберите Simulation> Run.

После того, как вы закончили симулировать модель, сравниваете полученную переходную форму волны с вычисленный RF Toolbox использования.

open_system('simrf_coupled_pb');
sim('simrf_coupled_pb');
plot(tout,WAVEOUT,CE_Data(:,1),CE_Data(:,2),'--','LineWidth',2)
legend('PWLRESP', 'Circuit Envelope')
title('Time-Domain Response of Lossy Coupled Transmission Lines')
xlabel('Time (s)')
ylabel('Output (V)')
ylim([-0.05 0.38])

bdclose('simrf_coupled_pb');

Ссылки

[1] Сильный запах, Тэк К. и Мишель Нэхла. “Анализ Высокоскоростных Межсоединений VLSI Используя Асимптотический Метод Оценки Формы волны”. Транзакции IEEE на Автоматизированном проектировании Интегральных схем и Систем 11, № 3 (март 1992): 341–52. https://doi.org/10.1109/43.124421.

Документация