专利名称：散射参数无源性分析系统及方法
技术领域：
本发明涉及一种电路模拟系统及方法，尤其是关于一种散射参数无源性分析系统及方法。
背景技术：
在低频电路中，电子元件(例如传输线)的尺寸相对于信号的波长而言可以忽略。 但在高频微波电路中，由于波长较短，电子元器件的尺寸就无法忽略。微波网络法将微波元件等效为电抗或电阻器件，将实际的导波传输系统等效为传输线，从而将实际的微波系统简化为微波网络。诸如电抗、电阻等不能够产生电源的电子元件称作无源性电子元件，只包括无源电子元件的电路称作无源性电路。散射参数(scattering parameters,简称S参数)测量是微波电路分析的基本手段之一。S参数表示的是电路中各个端口之间的信号关系，如反射、损耗、串扰等，并被用来模拟电子元器件在不同频率下的行为。目前，在高频微波电路设计中，设计师对从电路中测量得到的S参数，利用向量拟合(vector fitting)演算法产生S参数的有理函数(rational function approximation model)，根据该有理函数产生等效电路模型，再将此电路模型与其它电路系统连接后进行时域暂态分析。若等效电路模型不满足无源性，会造成仿真软件在时域求解过程中无法达到收敛的问题。为了保证等效电路模型也满足无源性，S参数的有理函数必须满足无源性。
发明内容
鉴于以上内容，有必要提出一种散射参数无源性分析系统，可以对根据散射参数产生的等效电路进行无源性分析，以判断等效电路是否符合要求。此外，还有必要提出一种散射参数无源性分析方法，可以对根据散射参数产生的等效电路进行无源性分析，以判断等效电路是否符合要求。一种散射参数无源性分析系统，应用于计算装置，该计算装置与量测仪器相连接， 该量测仪器量测电路上传输的信号，得到散射参数文件。该系统包括参数读取模块、向量拟合模块、矩阵转换模块及无源性分析模块。参数读取模块，用于读取散射参数文件，该散射参数文件包括在不同频率下从电路各端口量测到的散射参数。向量拟合模块，用于对每一项散射参数分别进行向量拟合产生散射参数的非共通极值形式的有理函数矩阵，根据该有理函数矩阵产生等效电路。矩阵转换模块，用于将散射参数的非共通极值形式的有理函数矩阵转换为状态空间矩阵。无源性分析模块，用于将转换得到的状态空间矩阵代入汉密尔顿矩阵进行分析，根据汉密尔顿矩阵的特征值是否包括纯虚数值来判断散射参数的非共通极值形式的有理函数矩阵是否满足无源性，从而判断等效电路符合无源性要求。—种散射参数无源性分析方法，应用于计算装置，该计算装置与量测仪器相连接， 该量测仪器量测电路上传输的信号，得到散射参数文件。该方法包括(A)读取散射参数文件，该散射参数文件包括在不同频率下从电路各端口量测到的散射参数；(B)对每一项散射参数分别进行向量拟合产生散射参数的非共通极值形式的有理函数矩阵，根据该有理函数矩阵产生等效电路；(C)将散射参数的非共通极值形式的有理函数矩阵转换为状态空间矩阵；(F)将转换得到的状态空间矩阵代入汉密尔顿矩阵进行分析，根据汉密尔顿矩阵的特征值是否包括纯虚数值来判断散射参数的非共通极值形式的有理函数矩阵是否满足无源性，从而判断等效电路是否符合无源性要求。相较于现有技术，本发明所提供的散射参数无源性分析系统及方法，可以对根据散射参数产生的等效电路进行无源性分析，以判断等效电路是否符合要求。
图1是本发明散射参数无源性分析系统较佳实施例的应用环境图。图2是图1中散射参数无源性分析系统较佳实施例的功能模块图。图3是本发明散射参数无源性分析方法较佳实施例的流程图。图4是电路中四端口差分传输线的示意图。图5是图4中四端口的散射参数经过8对极值_残值的向量拟合示意图。图6是图4所示的四端口散射参数利用本发明分析所得到Hamiltonian矩阵的纯虚数特征值的示意图。主要元件符号说明
权利要求
1.一种散射参数无源性分析系统，应用于计算装置，该计算装置与量测仪器相连接，该量测仪器量测电路上传输的信号，得到散射参数文件，其特征在于，该系统包括参数读取模块，用于读取散射参数文件，该散射参数文件包括在不同频率下从电路各端口量测到的散射参数；向量拟合模块，用于对每一项散射参数分别进行向量拟合产生散射参数的非共通极值形式的有理函数矩阵，根据该有理函数矩阵产生等效电路；矩阵转换模块，用于将散射参数的非共通极值形式的有理函数矩阵转换为状态空间矩阵；无源性分析模块，用于将转换得到的状态空间矩阵代入汉密尔顿矩阵进行分析，根据汉密尔顿矩阵的特征值是否包括纯虚数值来判断散射参数的非共通极值形式的有理函数矩阵是否满足无源性，以判断等效电路是否符合无源性要求。
2.如权利要求1所述的散射参数无源性分析系统，其特征在于，若汉密尔顿矩阵的特征值包括纯虚数值，则无源性分析模块判断散射参数的非共通极值形式的有理函数矩阵不满足无源性，进而判断等效电路不符合无源性要求，若汉密尔顿矩阵的特征值不包括纯虚数值，则无源性分析模块判断散射参数的非共通极值形式的有理函数矩阵满足无源性，进而判断等效电路符合无源性要求。
3.如权利要求1所述的散射参数无源性分析系统，其特征在于，所述计算装置为个人电脑，笔记本，服务器，或工作站。
4.如权利要求1所述的散射参数无源性分析系统，其特征在于，所述量测仪器为网络分析仪。
5.一种散射参数无源性分析方法，应用于计算装置，该计算装置与量测仪器相连接，该量测仪器量测电路上传输的信号，得到散射参数文件，其特征在于，该方法包括读取散射参数文件，该散射参数文件包括在不同频率下从电路各端口量测到的散射参数；对每一项散射参数分别进行向量拟合产生散射参数的非共通极值形式的有理函数矩阵，根据该有理函数矩阵产生等效电路；将散射参数的非共通极值形式的有理函数矩阵转换为状态空间矩阵；将转换得到的状态空间矩阵代入汉密尔顿矩阵进行分析，根据汉密尔顿矩阵的特征值是否包括纯虚数值来判断散射参数的非共通极值形式的有理函数矩阵是否满足无源性，以判断等效电路是否符合无源性要求。
6.如权利要求5所述的散射参数无源性分析方法，其特征在于，若汉密尔顿矩阵的特征值包括纯虚数值，则判断散射参数的非共通极值形式的有理函数矩阵不满足无源性，进而判断等效电路不符合无源性要求，若汉密尔顿矩阵的特征值不包括纯虚数值，则判断散射参数的非共通极值形式的有理函数矩阵满足无源性，进而判断等效电路符合无源性要求。
7.如权利要求5所述的散射参数无源性分析方法，其特征在于，所述计算装置为个人电脑，笔记本，服务器，或工作站。
8.如权利要求5所述的散射参数无源性分析方法，其特征在于，所述量测仪器为网络分析仪。
全文摘要
本发明提供一种散射参数无源性分析系统及方法，应用于计算装置。该计算装置与量测仪器相连接，该量测仪器量测电路上传输的信号，得到散射参数文件。该系统包括参数读取模块、向量拟合模块、矩阵转换模块及无源性分析模块。利用这些模块，该系统读取散射参数文件，对每一项散射参数分别进行向量拟合产生散射参数的非共通极值形式的有理函数矩阵，根据该有理函数矩阵产生等效电路，并将该有理函数矩阵转换为状态空间矩阵。最后，该系统将转换得到的状态空间矩阵代入汉密尔顿矩阵，分析汉密尔顿矩阵的特征值是否包括纯虚数值以判断该有理函数矩阵是否满足无源性，进而判断等效电路是否符合无源性要求。
文档编号G01R31/28GK102346233SQ20101024136
公开日2012年2月8日 申请日期2010年7月30日 优先权日2010年7月30日
发明者曾文亮, 李昇军, 许寿国 申请人:鸿富锦精密工业(深圳)有限公司, 鸿海精密工业股份有限公司