恭喜同济大学童美松获国家专利权
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龙图腾网恭喜同济大学申请的专利一种基于延时提取的传输线时域等效宏模型生成方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN114169113B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-03-28发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202111419382.8,技术领域涉及:G06F30/18;该发明授权一种基于延时提取的传输线时域等效宏模型生成方法是由童美松;王星宇设计研发完成,并于2021-11-26向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于延时提取的传输线时域等效宏模型生成方法在说明书摘要公布了:一种基于延时提取的传输线时域等效宏模型生成方法,用于对高速互连线进行频域和时域仿真。具体步骤包括:a基于给定的单位长度参数电阻R,电感L,电容C,电导G,建立传输线阻抗形式的频域数学模型;并计算低频段m阶的极点和留数,并根据给定的误差阈值δ不断调整m的数值大小,直到满足误差条件;b基于步骤a计算得到极点留数基础上,构造出高频段阻抗响应的近似表达式,并对该信号进行离散化,转化为频域纯延时项,完成延时显式提取;c基于步骤a和步骤b中的计算结果,优化后得到传输线的频域状态空间模型,并生成对应时域等效电路网表。
本发明授权一种基于延时提取的传输线时域等效宏模型生成方法在权利要求书中公布了:1.一种基于延时提取的传输线时域等效宏模型生成方法,其特征在于,该方法有如下步骤:a基于给定的单位长度参数电阻R,电感L,电容C,电导G,建立传输线网络阻抗形式的频域数学模型;并计算低频段m阶的极点和留数,由这些极点和对应留数构成的分母多项式决定了阻抗传递函数矩阵的低频段频率响应;b基于步骤a计算得到极点留数基础上,构造出高频段阻抗响应的近似表达式,并对该高频段阻抗响应的信号进行离散化,转化为频域纯延时项,完成延时显式提取;c基于步骤a和步骤b中的计算结果,优化后得到传输线的频域状态空间模型,并生成对应时域等效电路网表;所述传输线网络阻抗形式的频域数学模型,表示如下: 其中:x表示传输线的位置坐标;Vx,s,Ix,s分别表示传输线x位置处的电压矢量和电流矢量;Rs,Ls,Gs,Cs分别表示频域内的传输线电阻,电感,电导,电容参数;将上述公式中两个方程联立,能够得到阻抗形式的传递函数矩阵;对于一个由N条传输线构成的系统,其阻抗传递函数矩阵表示如下: 其中,V0s,I0s分别表示为位于坐标0处输入端口的电压矢量和电流矢量,维度均为N;Vls,Ils分别表示为位于坐标l处输出端口的电压矢量和电流矢量,维度均为N;阻抗传递函数矩阵Zs维度为2N×2N,且各个子矩阵块ZmnZ11,Z12,Z21,Z22维度为N×N;公式1.2所表示的阻抗传递函数矩阵Zs的低频段频率响应计算方法如下:求解极点和留数将阻抗传递函数矩阵Zs拆分成无穷级数表达式,得到具体的第m阶的极点Pk,m计算公式:det[ZS]=0 其中,det表示计算行列式的值,且YP,ZS表示如下: 对应留数Rk,m计算公式为: 根据误差收敛判定条件和给定的误差阈值δ,决定实际需要计算模m的数值;具体极点迭代计算步骤为:i输入数据:δ,Rs,Ls,Gs,Cs;ii令模m=1,根据公式1.3计算极点,记为Pk,1;并根据公式1.5计算极点对应的留数,记为Pk,1;令模m=2,根据公式1.3计算极点,记为Pk,2;并根据公式1.5计算极点对应的留数,记为Rk,2;iii令m=m+1,计算极点,记为Pk,m;计算留数,记为Rk,m;iv计算误差判定条件: 如果满足上述判定条件,则跳出循环;否则跳转到步骤iii;v输出数据:前m阶极点Pk,m和留数Rk,m;则前阶多项式构成的低频段传递函数表达式: 所述步骤b具体过程如下:借助于高频段响应信号的周期性,拟合得到, 上式中第m阶参数满足下式: 对高频段信号进行延时显式提取,将高频段信号进行离散化,可以得到离散频谱,将该频谱拉氏变换后得到带纯延时项的低阶多项式;进行延时提取具体步骤如下:S1.对时域信号sdt离散化snt=sdt-nTk1.10其中,S2.对离散信号进行傅里叶变换,得到离散傅里叶频谱 S3.基于离散的傅里叶频谱,计算s域中的频率响应 经过上述的延时提取,高频信号近似计算公式如下: 步骤c具体过程如下:在步骤a和步骤b中得到的低频段响应高频段响应,两者之和共同组成了所需频段内的响应信号:Z11=Z22=Zl11+Zh11Z12=Z21=Zl12+Zh121.14基于上述表达式,拓展成为频域内的状态空间模型,并根据状态空间模型生成对应的时域等效电路网表;公式1.14中子矩阵块Z11,Z12,Z21,Z22均由多项式组成,将这些子矩阵转化为等效的状态空间模型,表示如下: 其中,向量it为传输线端口处电流信号,xt为内部状态变量,vt为传输线端口处电压信号;公式1.2表示的阻抗传递函数矩阵Zs不包含重复极点,对其使用状态空间最小实现算法,可以得到包含维度最小状态变量的状态空间模型;基于该最小化的状态空间模型能够生成节点数量最少的等效电路网表;具体实现步骤表示如下:i将阻抗传递函数矩阵表达式记为其中,p1,…pq为传递函数的极点,ri为极点pi对应的留数矩阵,矩阵维度与传递函数矩阵保持一致;ii根据各个极点对应留数矩阵Ri,以及留数矩阵的秩ri,分别构造极点pi的对角标准型子状态空间Ai,Bi,Ci,Di;矩阵为对角矩阵,由极点pi在对角上重复ri次构成,矩阵Ai表示如下: 矩阵Bi,Ci共同构成留数矩阵Ri;矩阵Bi表示输入输出端口映射矩阵,矩阵Ci表示极点对应留数矩阵,并满足下式:Ri=CiBi1.17iii将各个极点对应的子状态空间Ai,Bi,Ci,Di合并,得到系统传递函数矩阵Gs的对角标准型状态空间最小实现;表示为: vt=[C1…Ci]xt1.18。
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