基于FEM的传输线串扰时域分析：仿真与实验验证

本文主要探讨了基于有限元方法(Finite Element Method, FEM)的传输线时域串扰分析与实验研究。研究由丁印福和王立欣两位作者共同完成，他们分别来自哈尔滨工业大学电气工程学院，丁印福专注于电磁仿真技术。论文的核心内容是运用FEM来模拟并分析两条平行传输线之间的电磁场分布，特别关注的是当两条传输线之间存在负载阻抗差异时，串扰电压的动态响应。 研究者首先构建了一个二平行线模型，通过对不同负载阻抗下的串扰电压进行仿真，探索阻抗变化如何影响串扰效果。在仿真过程中，他们选择了一个具有18ns上升沿的三角波信号作为输入，这是为了模拟实际应用中的快速信号传输情况。通过这种方式，他们能够捕捉到ns级时间尺度上升沿对传输线耦合问题的影响。 值得注意的是，研究者不仅进行了理论仿真，还与SPICE仿真结果进行了对比，这是一种常用的电路仿真工具，用于电子设计自动化。他们发现，尽管SPICE仿真在一定程度上也能提供结果，但在匹配阻抗条件下，有限元法的仿真精度明显优于SPICE仿真，尤其是在处理高频信号和快速变化的电磁场时，FEM展现出更高的准确性和有效性。 此外，为了验证理论分析的准确性，研究者还将仿真结果与实际实验数据进行了对照。结果显示，无论是振荡频率还是幅度，仿真波形都与实验数据保持良好的一致性，进一步证明了有限元法在传输线时域串扰分析中的实用价值。 总结来说，这篇论文不仅提供了基于FEM的传输线时域串扰分析的理论框架，而且展示了其在实际工程问题中的应用潜力，对于电磁场工程师和电子设计人员理解和优化高速信号传输系统具有重要的参考价值。