使用可用的电路模拟标准创建用于在电路中模拟双向信号的单端口接口的系统和方法与流程

以下内容涉及使用可用的电路模拟(simulation)标准创建用于在电路中模拟(simulating)双向信号的单端口接口的系统和方法，包括具有光子元件的电路和光子电路。

背景技术：

1、众所周知，光子元件的行为模型可以使用例如verilog-a建模语言(verilog-ams的连续时间子集)来描述。标准方法是使用支持多个模拟信号(analog signals)的总线来表示光连接。例如，在波导管为单个模式的系统中，需要两个模拟信号来表示给定载波频率下光信号的向前传播包络。由于光包络是复值的，因此需要发送两个信号，因此需要传输实部和虚部(或振幅和相位)。由于光子模拟通常使用以光载波频率为中心的等效基带信号来完成，所以包络是复值的。对于双向信号，使用两个附加信号来表示向后传播的光包络。如果系统中的波导管支持多个模式，则需要将模拟信号的数量乘以支持的模式个数。最后，一些实现方式将光载波频率作为信号传输，原则上，只要总线中包含足够的模拟信号线，就可以同时模拟多个信道。人们注意到，大多数实现方式使用模拟信号，但也可以使用许多模拟器支持的其他类型的信号，例如类似模拟(analog-like)的实值建模(有时称为wreal)。

2、多线总线需要针对元件端口的标准接口定义。这是必要的，以便在verilog-a中实现的每个行为模型都使用相同的约定，用于使哪些信号映射到哪些物理量(如向前传播功率、相位、频率等)。使用不同的信号线来表示向前和向后传播的信号人为地引入了两种不同类型的端口的需要，这些端口只能在某些配置中连接，类似于“公”和“母”电连接器只能彼此连接。这种对双端口接口类型的需求完全是人为的，只是使用verilog-a中的可用标准来模拟光子集成电路中的光信号的副产品。在物理上，光波导管可以相互连接而不考虑端口类型。

3、参考文献[1]、[2]和[3](通过引用并入本文)详细解释了在verilog-a中创建光子紧凑模型的现有解决方案，并且都使用不同的信号线来表示向前和向后传播的信号。在这些参考文献或其他地方，示例性的verilog-a代码也很容易获得，它精确地展示了verilog-a如何被用来创建光子紧凑模型。

4、参考文献[4]和[5]描述了以太网通信常用的介质相关接口(mdi)的类似问题，以及如何通过使用auto mdi-x进行自动配置来解决该问题。

5、这些现有的verilog-a实现方式使得用verilog-a模型模拟光子元件成为可能。然而，在不同的信号线上表示向前和向后传播的信号的需求产生了两种不同的端口类型，在本文中将其称为“左”和“右”，类似于mdi和mdi-x。

6、在图1中，提供了元件的示意图，以及用于连接到信号总线的示例端口接口标准。可以看出有两种端口类型：左端口和右端口。

7、在图2中，显示了两个并排的元件，它们是要通过总线连接的，由此可以看出为什么需要两种端口类型。也就是说，如果信号0从一个元件输出，那么信号0在连接元件上是输入信号。对于任何有效的连接，端口只能与其相对的端口类型连接。在图3中，示出了表示光波导管的示例符号，其中端口类型被规定为左和右。

8、在模拟器中，需要指定端口类型(即本例中的左端口和右端口)是有问题的，因为元件不能反向。与mdi和mdi-x不同，这并不代表物理现实。也就是说，波导管端口本身在物理上没有两种类型，可以任意连接。相反，这是试图将物理波导管表示为多线总线的结果，其中不同的线路用于向前和向后信号，这造成了与mdi/mdi-x等接口所面临的问题截然不同的问题。

9、下文的目的是解决上述问题。

技术实现思路

1、上述问题通过考虑两种解决方案来解决，每种解决方案都可能适用于verilog-a模型和规程的不同实现方式，即保守建模、信号流建模或实值建模。虽然这些例子讨论了支持verilog-a模型的模拟器(或者它们的以诸如c/c++的其他语言实现的等同物)的解决方案，但是这些解决方案可以扩展到其他类型的模拟器，例如已经不支持双向信号的数据流模拟器。

2、在一个方面，提供了一种模拟电路的方法，包括使用电路模拟器中可用的势和流表示法在单总线上创建双向信号。

3、在另一方面，提供了一种使用电模拟器模拟电路的方法，包括在运行时或初始化期间将端口类型自动配置为一个方向或另一个方向，以在具有单端口接口的总线上创建双向信号。

技术特征：

1.一种模拟通过光学连接传输的光学信号的方法，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述端口包括标志，并且，确定所述端口类型包括设置所述标志的值以指示所述输入端口或所述输出端口。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述电路模型以建模语言进行表示。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述双向信号在所述总线元件上传输，以表示双向光信号在连接光学端口的总线上传输。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述电路包括至少一个光子元件或纯光学元件以及至少一个其他类型元件。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述至少一个其他类型元件包括电元件、热元件或电光元件。

7.根据权利要求1所述的方法，还包括：

8.一种非暂时性计算机可读介质，包括计算机可执行指令，当计算机可执行指令由一个或多个处理器执行时，使得处理器进行模拟通过光学连接传输的光学信号的操作，所述操作包括指令用于：

9.根据权利要求8所述的非暂时性计算机可读介质，其中，所述端口包括标志，并且，确定所述端口类型包括设置所述标志的值以指示所述输入端口或所述输出端口。

10.根据权利要求8所述的非暂时性计算机可读介质，其中，所述电路模型以建模语言进行表示。

11.根据权利要求8所述的非暂时性计算机可读介质，其中，所述双向信号在所述总线元件上传输，以表示双向光信号在连接光学端口的总线上传输。

12.根据权利要求11所述的非暂时性计算机可读介质，其中，所述电路包括至少一个光子元件或纯光学元件以及至少一个其他类型元件。

13.根据权利要求12所述的非暂时性计算机可读介质，其中，所述至少一个其他类型元件包括电元件、热元件或电光元件。

14.根据权利要求8所述的非暂时性计算机可读介质，还包括指令用于：

15.一种用于模拟电路的系统，所述系统包括处理器和存储器，所述存储器包括用于模拟通过光学连接传输的光学信号的计算机可执行指令，包括指令用于：接收电路模型以表示所述光学连接，其中，所述电路模型包括总线元件，所述总线元件耦合到用于所述光学连接的端口，所述端口允许表示所述总线元件的输入端口或输出端口；

16.根据权利要求15所述的系统，其中，所述端口包括标志，并且，确定所述端口类型包括设置所述标志的值以指示所述输入端口或所述输出端口。

17.根据权利要求15所述的系统，其中，所述电路模型以建模语言进行表示。

18.根据权利要求15所述的系统，其中，所述双向信号在所述总线元件上传输，以表示双向光信号在连接光学端口的总线上传输。

19.根据权利要求18所述的系统，其中，所述电路包括至少一个光子元件或纯光学元件以及至少一个其他类型元件。

20.根据权利要求19所述的系统，其中，所述至少一个其他类型元件包括电元件、热元件或电光元件。

21.根据权利要求15所述的系统，还包括指令用于：

技术总结
提供了一种系统和方法，用于使用最初为电路和系统设计的模拟器来模拟在某些端口之间传输双向信号的电路，从而消除了对不同端口接口的需要。该系统和方法可应用于模拟单独的或与电路和系统集成的光子电路。在一种由系统势和流表示法实现的方法中，该势和流表示法例如在Verilog‑A模拟器中可用，其被用来在单总线上创建双向信号来传输光信号。在系统实现的另一种方法中，系统在运行时或在预模拟初始化期间将每个光学端口类型自动配置为左或右，以允许利用单端口接口创建双向信号。

技术研发人员：J·F·庞,陆泽钦,A·R·瑞德,V·帕卡度尼,锺瑞峰
受保护的技术使用者：ANSYS 公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15