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1、10申请公布号CN102346233A43申请公布日20120208CN102346233ACN102346233A21申请号201010241367422申请日20100730G01R31/28200601G06F17/5020060171申请人鸿富锦精密工业（深圳）有限公司地址518109广东省深圳市宝安区龙华镇油松第十工业区东环二路2号申请人鸿海精密工业股份有限公司72发明人曾文亮李昇军许寿国54发明名称散射参数无源性分析系统及方法57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。
2、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。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书6页附图5页CN102346253A1/1页21一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。
3、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。
4、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。
5、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。
6、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。权利要求书CN102346233ACN102346253A1/6页3散射参数无源性分析系统及方法技术领域0001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0002在低频电路。
7、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。0003散射参数SCATTERINGPARAMETERS，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。
8、数，利用向量拟合VECTORFITTING演算法产生S参数的有理函数RATIONALFUNCTIONAPPROXIMATIONMODEL，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0004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。0005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。
9、无源性分析，以判断等效电路是否符合要求。0006一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。
10、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。0007一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。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对每一项散说明书CN102346233ACN102346253A2/6页4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。
11、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。0008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。附图说明0009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。0010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。0011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。0012图4是电路中四端口差分传输线的示意图。0013图5是图4中四端。
12、口的散射参数经过8对极值残值的向量拟合示意图。0014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。0015主要元件符号说明0016电路10量测仪器20计算装置30S参数无源性分析系统31S参数文件32处理器33存储器34参数读取模块311向量拟合模块312矩阵转换模块313无源性分析模块314等效电路315差分传输线L1、L2说明书CN102346233ACN102346253A3/6页5端口1、2、3、4具体实施方式0017参阅图1所示，是本发明散射参数SCATTERINGPARAMETERS，简称S参数无源性分析系统31以下简称系统3。
13、1较佳实施例的应用环境图。该系统31应用于计算装置30。该计算装置30还包括处理器33及存储器34。如图1所示，该计算装置30与量测仪器20相连接，该量测仪器20用于量测电路10上传输的信号，得到散射参数SCATTERINGPARAMETERS，简称S参数文件32，并将该S参数文件32存储于存储器34。0018该系统31用于对该S参数文件32产生S参数的有理函数矩阵，将S参数的有理函数矩阵转换为状态空间矩阵，并将该状态空间矩阵带入HAMILTONIAN矩阵进行分析，根据HAMILTONIAN矩阵的特征值是否包括纯虚数值判断S参数的有理函数矩阵是否满足无源性，从而判断电路10的设计是否符合无源性。
14、要求。0019所述存储器34还用于存储系统31的程序化代码。处理器33执行所述程序化代码，提供系统31的上述功能。0020在本实施例中，该电路10为设计的无源性电路。例如，该电路10可能包括如图4所示的差分传输线L1及L2。该量测仪器20为网络分析仪。所述计算装置30可以为个人电脑，笔记本，服务器，工作站，或其它具有数据处理功能的电子装置。0021参阅图2所示，是系统31的功能模块图。该系统31包括参数读取模块311、向量拟合模块312、矩阵转换模块313及无源性分析模块314。以下结合图3所示的方法流程说明系统31的功能模块的功能。0022如图3所示，是本发明S参数无源性分析方法较佳实施例的。
15、流程图。0023步骤S301，参数读取模块311读取S参数文件32，该原始S参数文件32包括在不同频率下从电路10各端口量测到的S参数值。例如，假设电路10包括如图4所示的差分传输线L1及L2，该差分传输线L1及L2包括四个端口1、2、3、4。当从端口1发射一个信号，同时会从端口1反射回来一个信号，端口2、3、4都会接收到一个信号，端口1反射回来的信号与端口1发射出去的信号之比记作S11，又称为反射参数；端口2接收到的信号与端口1发射出去的信号之比记作S12，又称为插入损耗参数；端口3接收到的信号与端口1发射出去的信号之比记作S13，又称为近端串扰参数；端口4接收到的信号与端口1发射出去的信号。
16、之比记作S14，又称为远端串扰参数。所有这些参数包含有幅度和相位，幅度曲线会随着发射信号的频率的变化而变化。因此，在本实施例中，S参数包括反射参数、插入损耗参数、近端串扰参数及远端串扰参数等。0024一般说来，向量拟合产生的S参数的有理函数有1A和1B两种形式，其中1A为共通极值COMMONPOLE形式，1B为非共通极值NONCOMMONPOLE形式说明书CN102346233ACN102346253A4/6页6002500260027其中，M代表控制精度，N代表端口数目，RM表示残值，PM代表极值，S2F代表角频率，DM为常数。0028如图5所示，为一个四端口的S参数经过8对M8极值残值的向。
17、量拟合结果。图5中的横轴代表频率，纵轴代表幅度。由图5可以得知，使用向量拟合产生的S参数的共通极值形式BYCOMMONPOLE的有理函数曲线偏离S参数的原始幅度曲线较远，而使用向量拟合产生的S参数的非共通极值形式BYNONCOMMONPOLE的有理函数更加逼近S参数的原始幅度曲线ORIGINALSYSTEM。也就是说，使用向量拟合产生的S参数的共通极值形式的有理函数误差较大，使用向量拟合产生的S参数的非共通极值形式的有理函数精度较高。因此，本发明针对非共通极值形式的有理函数进行分析。0029步骤S303，向量拟合模块312对每一项S参数分别进行向量拟合产生S参数的非共通极值形式的有理函数矩阵，。
18、根据该有理函数矩阵产生电路10的等效电路315。0030如下2所示，是S参数经过向量拟合得到M对极值残值的非共通极值形式的有理函数矩阵00310032其中，代表极值，其实数REAL形式如3A所示，代表残值，其复数COMPLEX形式如3B所示00330034其中，及为实数。00350036其中，U2VM，且0037步骤S305，矩阵转换模块313将S参数的非共通极值形式的有理函数矩阵转换为说明书CN102346233ACN102346253A5/6页7状态空间矩阵。例如，矩阵转换模块313将公式2所示的有理函数矩阵结合3A及3B的表达方式转换为如下公式4所示的状态空间矩阵0038JXJAXJBU。
19、J40039YJCXJDUJ，0040其中，A，B，C和D矩阵分别以公式5表示0041CCRCC，00420043公式5中AR，BR和CR为公式3A中极值残值的实数形式的空间矩阵，可以公式6表示0044004500460047其中AR为NNUNNU，BR为NUN，CR为NNU稀疏矩阵，OW表示其它条件OTHERWISE。0048公式5中AC，BC和CC为公式3B中极值残值的复数形式的空间矩阵，可以公式7表示0049005000510052其中，P，Q，V2VNP12VQ12V，AC为NN2VNN2V，BR为N2VN，CR为NN2V稀疏矩阵。0053矩阵转换模块313结合上述公式5、6、7，即可。
20、得到公式4所示的状态空间矩阵中的A，B，C，D的表达式。0054步骤S307，无源性分析模块314将转换得到的状态空间矩阵代入汉密尔顿说明书CN102346233ACN102346253A6/6页8HAMILTONIAN矩阵，如8所示的HAMILTONIAN矩阵H00550056其中，RDTDIQDDTI，I为单位矩阵。0057步骤S309，无源性分析模块314对HAMILTONIAN矩阵进行分析，根据HAMILTONIAN矩阵的特征值是否包括纯虚数值来判断S参数的非共通极值形式的有理函数矩阵是否满足无源性。0058例如，若无源性分析模块314判断如8所示的HAMILTONIAN矩阵H特征值不。
21、包括纯虚数值，则无源性分析模块314判断公式2所示的S参数的非共通极值形式的有理函数矩阵满足无源性。否则，若无源性分析模块314判断如8所示的HAMILTONIAN矩阵H特征值包括纯虚数值，则无源性分析模块314判断公式2所示的S参数的非共通极值形式的有理函数矩阵不满足无源性。0059如图6所示，为图4所示的四端口S参数经过8对M8极值残值的向量拟合得到如公式2所示的非共通极值形式的有理函数矩阵后，结合公式3至7后代入公式8，所得到HAMILTONIAN矩阵的纯虚数特征值。其中，0060步骤S311，无源性分析模块314根据S参数的非共通极值形式的有理函数矩阵是否满足无源性判断等效电路315是。
22、否符合无源性要求。0061例如，若S参数的非共通极值形式的有理函数矩阵不满足无源性，则无源性分析模块314判断等效电路315不满足无源性要求，向量拟合模块312的向量拟合结果需要调整。若S参数的非共通极值形式的有理函数矩阵满足无源性，则等效电路315符合无源性要求，可以应用于后续电路模拟分析，例如应用于电路模拟软件HSPICE进行时域分析。说明书CN102346233ACN102346253A1/5页9图1说明书附图CN102346233ACN102346253A2/5页10图2说明书附图CN102346233ACN102346253A3/5页11图3说明书附图CN102346233ACN102346253A4/5页12图4图5说明书附图CN102346233ACN102346253A5/5页13图6说明书附图CN102346233A。