一种基于延时提取的传输线时域等效宏模型生成方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114169113A(43)申请公布日2022.03.11(21)申请号202111419382.8(22)申请日2021.11.26(71)申请人同济大学地址200092上海市杨浦区四平路1239号(72)发明人童美松王星宇(74)专利代理机构上海科律专利代理事务所(特殊普通合伙)31290代理人叶凤(51)Int.Cl.G06F30/18(2020.01)G06F30/367(2020.01)G06F30/373(2020.01)权利要求书4页说明书7页附图4页(54)发明名称一种基于延时提取的传输线时域等效宏模型生成方法(57)摘要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。CN114169113ACN114169113A权利要求书1/4页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。2.如权利要求1所述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，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；V(x,s)，I(s,s)分别表示传输线x位置处的电压矢量和电流矢量。R(s)，L(s)，G(s)，C(s)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，V0(s)，I0(s)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；Vl(s)，Il(s)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；阻抗矩阵Z(s)维度为2N×2N，且各个子矩阵块Zmn维度为N×N。3.如权利要求1所述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，阻抗传递函数矩阵的低频段频率响应计算方法如下：求解极点和留数将阻抗矩阵Z(s)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：2CN114169113A权利要求书2/4页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，R(s)，L(s)，G(s)，C(s)(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Rk,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：4.如权利要求1所述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，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sd(t)离散化sn(t)＝sd(t‑nTk)(1.10)其中，S2.对离散信号进行傅里叶变换，得到离散傅里叶频谱3CN114169113A权利要求书3/4页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