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信号完整性仿真结果可信度评估的数据特性解构法

作　者: 景海涛
导　师: 王立欣
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 信号完整性仿真结果可信度数据特性解构法层次分析法
分类号: TN911.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

近年来,随着计算电磁学理论的成熟以及大量电磁兼容商业软件的面世,使得在设计初期对高速PCB板的信号完整性(SI)问题进行系统的仿真分析成为可能,但是仿真软件得到的结果是否能够反映客观真实状态,需要一套完整有效的评估体系来验证,提出有效的SI仿真结果可信度定量评估方法变得十分迫切。本文针对SI仿真问题的特点提出“数据特性解构法”,模拟视觉评估机制对SI仿真结果可信度进行定量评估。首先,对反射、串扰、差分微带线噪声和过孔等信号完整性典型问题进行分析,得到SI典型问题仿真所关注的特性,在此基础上进行归纳、总结建立反映SI仿真问题特点的数据特性库。其次,对数据特性库中的特性进行分类,不同类别的特性采取与其特点相对应的提取方法如:傅里叶变换、小波理论、Prony变换、相关性理论和统计学方法等。然后,对提取出的SI特性进行分析得到特性差异评估指标,从不同角度给出仿真和实测数据的差异程度。最后,使用“层次分析法”确定分特性指标的权重进而合成全局可信度评估指标,完成数据特性解构法的建立。将数据特性解构法应用到S参数和振铃等SI典型问题的仿真结果可信度评价中,经验证该方法得出的评估结果与信号完整性领域研究人员的评估结果一致,从而证明数据特性解构法对SI仿真结果可信度评估的有效性和正确性。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-16
  1.1 课题背景及研究的目的和意义  9-10
  1.2 SI 仿真结果可信度评估问题概述  10-13
    1.2.1 信号完整性仿真概述  10-11
    1.2.2 视觉评估分析概述  11-12
    1.2.3 仿真结果可信度评估概述  12-13
  1.3 SI 仿真结果可信度评估的国内外研究现状  13-15
    1.3.1 国外研究现状  13-15
    1.3.2 国内研究现状  15
  1.4 本文主要研究内容  15-16
第2章信号完整性数据特性库的建立  16-23
  2.1 信号完整性仿真分析  16-20
    2.1.1 反射仿真  16-17
    2.1.2 串扰仿真  17-18
    2.1.3 差分微带线噪声仿真  18-19
    2.1.4 过孔仿真  19
    2.1.5 Z 参数仿真  19-20
  2.2 SI 数据特性库的建立  20-22
    2.2.1 视觉评估分析  20-22
    2.2.2 数据库的建立  22
  2.3 本章小结  22-23
第3章特性提取方法的研究  23-39
  3.1 小波理论在数据降噪中的应用  23-26
    3.1.1 小波和傅里叶变换降噪效果比较  23-24
    3.1.2 基于小波变换的信号去噪处理  24-26
  3.2 傅里叶变换在特性提取中的应用  26-28
  3.3 小波多分辨分析理论在特性提取中的应用  28-33
    3.3.1 多分辨率分析的基本原理  28-30
    3.3.2 基于小波理论的特性提取方法  30-33
  3.4 Prony 变换在关键特性提取中的应用  33-36
    3.4.1 Prony 变换的基本原理  33-35
    3.4.2 Prony 变换的特性提取  35-36
  3.5 利用自相关理论对信号周期的检测  36-38
    3.5.1 自相关理论的基本原理  36-37
    3.5.2 周期特性的提取  37-38
  3.6 本章小结  38-39
第4章数据特性解构法的建立  39-53
  4.1 概貌差异评估指标  39-48
    4.1.1 傅里叶和小波变换特性差异指标  39-41
    4.1.2 残差差异指标  41-42
    4.1.3 相关性指标  42-44
    4.1.4 幅度、斜率和凹凸性差异指标  44-47
    4.1.5 信号所包含的能量  47
    4.1.6 均值和方差特性差异指标  47-48
  4.2 细节差异评估指标  48-51
    4.2.1 极值点个数差异指标  48-49
    4.2.2 最值点幅度差异指标  49-50
    4.2.3 最大斜率差异度  50
    4.2.4 信号正负斜率差异指标  50
    4.2.5 其他细节差异评估指标  50-51
  4.3 分指标权重的确定  51-52
  4.4 本章小结  52-53
第5章 SI 仿真结果可信度的定量评估  53-61
  5.1 待评估数据组  53-54
  5.2 利用FSV 法对SI 仿真结果可信度的定量评估  54
  5.3 数据特性解构法评估S 参数仿真结果可信度  54-58
    5.3.1 层次划分  55
    5.3.2 构造判断矩阵  55-56
    5.3.3 计算权重向量  56-57
    5.3.4 可信度的计算  57-58
  5.4 数据特性解构法评估SI 振铃仿真结果可信度  58-60
  5.5 FSV 和数据特性解构法的比较  60
  5.6 本章小结  60-61
结论  61-62
参考文献  62-65
攻读学位期间发表的学术论文  65-66
致谢  66-67

信号完整性仿真结果可信度评估的数据特性解构法

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