CN114363205B - 高速链路阻抗突变分析方法、***、终端及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及高速链路技术领域，具体提供一种高速链路阻抗突变分析方法、***、终端及存储介质，包括：利用监测工具获取高速链路的频域S参数，并通过对所述频域S参数进行傅里叶变换得到阻抗曲线方程；基于所述阻抗曲线方程生成误差函数；根据所述高速链路的导线特性生成导线损耗函数，并根据所述导线损耗函数和设定的介质损耗系数生成损耗曲线函数；利用最小二乘法对误差函数和损耗曲线函数进行拟合，得到导线损耗系数值和介质损耗系数值；将导线损耗系数值和介质损耗系数值代入所述损耗曲线函数得到损耗值，并利用所述损耗值对高速链路的实时时域阻抗曲线进行修正，并根据修正后的结果进行阻抗突变分析。本发明可以消除阻抗分析误差。
Description
技术领域
本发明属于高速链路技术领域，具体涉及一种高速链路阻抗突变分析方法、***、终端及存储介质。
背景技术
随着服务器技术的发展，对通信速度的需求越来越高，高速链路的应用愈加广泛。现有对高速链路的性能检测方法大多是采用阻抗突变分析方法，不存在阻抗突变的高速链路的稳定性更高。此外在对高速链路进行故障定位时也许观察高速链路的阻抗突变情况。
现有对高速链路的阻抗分析方法大多是通过软件仿真得到链路的频域S参数，再通过傅里叶变换得到时域阻抗曲线。但是受到传输线电阻和板材损耗的影响，现有技术通过S参数变换得到的阻抗曲线会随着时间线性变大，这显然不是通常理解的均匀传输线的阻抗特性，而是由于误差造成的，不利于真实反映过孔等阻抗突变出的阻抗真实值。
发明内容
针对现有技术的上述不足，本发明提供一种高速链路阻抗突变分析方法、***、终端及存储介质，以解决上述技术问题。
第一方面，本发明提供一种高速链路阻抗突变分析方法，包括：
利用监测工具获取高速链路的频域S参数，并通过对所述频域S参数进行傅里叶变换得到阻抗曲线方程；
基于所述阻抗曲线方程生成误差函数；
根据所述高速链路的导线特性生成导线损耗函数，并根据所述导线损耗函数和设定的介质损耗系数生成损耗曲线函数；
利用最小二乘法对误差函数和损耗曲线函数进行拟合，得到导线损耗系数值和介质损耗系数值；
将导线损耗系数值和介质损耗系数值代入所述损耗曲线函数得到损耗值，并利用所述损耗值对高速链路的实时时域阻抗曲线进行修正，并根据修正后的结果进行阻抗突变分析。
进一步的，利用监测工具获取高速链路的频域S参数，并通过对所述频域S参数进行傅里叶变换得到阻抗曲线方程，包括：
利用网络分析仪检测高速链路的频域S参数。
进一步的，基于所述阻抗曲线方程生成误差函数，包括：
设定最小时间范围，并将时间变量在所述最小时间范围内的阻抗曲线方程作为忽略误差的理论传输线阻抗方程；
对理论传输线阻抗方程与阻抗曲线方程做差，得到误差函数。
进一步的，根据所述高速链路的导线特性生成导线损耗函数，并根据所述导线损耗函数和设定的介质损耗系数生成损耗曲线函数，包括：
根据高速链路的信号传播速度、电阻率和横截面积计算理论导线损耗函数其中ρ是导线的体电阻率，V是信号传播速度，可以通过相对介电常数和光速得到，A是导线横截面积；
基于趋肤效应对串联电阻的影响设定导线损耗系数a1，则导线损耗函数r'(t)＝a1×r(t)；
设定介质损耗系数为a2；
生成损耗曲线函数
进一步的，将导线损耗系数值和介质损耗系数值代入所述损耗曲线函数得到损耗值，并利用所述损耗值对高速链路的实时时域阻抗曲线进行修正，并根据修正后的结果进行阻抗突变分析，包括：
根据对所述高速链路的持续监控更新频域S参数，并将更新的频域S参数通过傅里叶转换得到的阻抗曲线方程作为实时时域阻抗曲线。
第二方面，本发明提供一种高速链路阻抗突变分析***，包括：
链路监测单元，用于利用监测工具获取高速链路的频域S参数，并通过对所述频域S参数进行傅里叶变换得到阻抗曲线方程；
误差计算单元，用于基于所述阻抗曲线方程生成误差函数；
损耗计算单元，用于根据所述高速链路的导线特性生成导线损耗函数，并根据所述导线损耗函数和设定的介质损耗系数生成损耗曲线函数；
函数拟合单元，用于利用最小二乘法对误差函数和损耗曲线函数进行拟合，得到导线损耗系数值和介质损耗系数值；
阻抗分析单元，用于将导线损耗系数值和介质损耗系数值代入所述损耗曲线函数得到损耗值，并利用所述损耗值对高速链路的实时时域阻抗曲线进行修正，并根据修正后的结果进行阻抗突变分析。
进一步的，所述链路监测单元用于：
利用网络分析仪检测高速链路的频域S参数。
进一步的，所述误差计算单元用于：
设定最小时间范围，并将时间变量在所述最小时间范围内的阻抗曲线方程作为忽略误差的理论传输线阻抗方程；
对理论传输线阻抗方程与阻抗曲线方程做差，得到误差函数。
进一步的，所述损耗计算单元用于：
根据高速链路的信号传播速度、电阻率和横截面积计算理论导线损耗函数其中ρ是导线的体电阻率，V是信号传播速度，可以通过相对介电常数和光速得到，A是导线横截面积；
基于趋肤效应对串联电阻的影响设定导线损耗系数a1，则导线损耗函数r'(t)＝a1×r(t)；
设定介质损耗系数为a2；
生成损耗曲线函数
进一步的，所述阻抗分析单元用于：
根据对所述高速链路的持续监控更新频域S参数，并将更新的频域S参数通过傅里叶转换得到的阻抗曲线方程作为实时时域阻抗曲线。
第三方面，提供一种终端，包括：
处理器、存储器，其中，
该存储器用于存储计算机程序，
该处理器用于从存储器中调用并运行该计算机程序，使得终端执行上述的终端的方法。
第四方面，提供了一种计算机存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述各方面所述的方法。
本发明的有益效果在于，本发明提供的高速链路阻抗突变分析方法、***、终端及存储介质，可以消除S参数傅里叶反变换后的时域阻抗曲线随时间增加而逐渐累积的误差，得到正确反映传输线阻抗和阻抗突变点变化情况的曲线，使高速链路分析和故障检查更加精确。
此外，本发明设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一个实施例的方法的示意性流程图。
图2是本发明一个实施例的方法的另一示意性流程图。
图3是本发明一个实施例的***的示意性框图。
图4为本发明实施例提供的一种终端的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
图1是本发明一个实施例的方法的示意性流程图。其中，图1执行主体可以为一种高速链路阻抗突变分析***。
如图1所示，该方法包括：
步骤110，利用监测工具获取高速链路的频域S参数，并通过对所述频域S参数进行傅里叶变换得到阻抗曲线方程；
步骤120，基于所述阻抗曲线方程生成误差函数；
步骤130，根据所述高速链路的导线特性生成导线损耗函数，并根据所述导线损耗函数和设定的介质损耗系数生成损耗曲线函数；
步骤140，利用最小二乘法对误差函数和损耗曲线函数进行拟合，得到导线损耗系数值和介质损耗系数值；
步骤150，将导线损耗系数值和介质损耗系数值代入所述损耗曲线函数得到损耗值，并利用所述损耗值对高速链路的实时时域阻抗曲线进行修正，并根据修正后的结果进行阻抗突变分析。
为了便于对本发明的理解，下面以本发明高速链路阻抗突变分析方法的原理，结合实施例中对高速链路进行阻抗突变分析的过程，对本发明提供的高速链路阻抗突变分析方法做进一步的描述。
具体的，请参考图2，所述高速链路阻抗突变分析方法包括：
S1、利用监测工具获取高速链路的频域S参数，并通过对所述频域S参数进行傅里叶变换得到阻抗曲线方程。
制作一个实际的均匀传输线测试链路，或者建立传输线仿真模型，得到准确的S参数。通过傅里叶反变换得到阻抗曲线方程Z1(t)。
S2、基于所述阻抗曲线方程生成误差函数。
当时间t很小时，导线损耗和介质损耗小到可以忽略不计，因此可以读取到忽略误差的传输线阻抗值Z0,以此值为基础建立理想的阻抗曲线方程Z0(t)＝Z0。两个方程做减法运算可以得到随时间变化的误差函数E(t)。
S3、根据所述高速链路的导线特性生成导线损耗函数，并根据所述导线损耗函数和设定的介质损耗系数生成损耗曲线函数。
导线损耗的源头是导线串联电阻和趋肤效应，串联电阻是由导线横截面参数，导线长度(时间t的函数)，导线电阻率决定的。导线横截面和电阻率是已知量，因此可以得到导线串联电阻关于时间t的函数其中ρ是导线的体电阻率，V是信号传播速度，可以通过相对介电常数和光速得到，A是导线横截面积。考虑趋肤效应对串联电阻的影响，添加系数a1来修正r(t)，得到完整的导线损耗表达式r'(t)＝a1×r(t)。
介质损耗的主要参数是损耗因子df值，板材的df值不随时间变化，因此对误差函数的影响是常量，设为系数a2。
建立导线损耗和介质损耗因素构成的拟合曲线方程
S4、利用最小二乘法对误差函数和损耗曲线函数进行拟合，得到导线损耗系数值和介质损耗系数值。
使用最小二乘法，拟合F(t)曲线与已知的E(t)曲线，求解a1和a2。最小二乘法从几何意义上讲，就是寻求与给定点集{(xi,yi)}(i＝0,1,2,...,m)的距离平方和为最小的曲线y＝p(x)。函数p(x)成为拟合函数或最小二乘解，求拟合函数p(x)的方法为曲线拟合的最小二乘法，这种方法是一种基本的数学求解方法。最小二乘拟合公式如下：
其中，xi为时间序列，yi是F(t)的序列，a1和a2是拟合函数的系数。通过上述公式可求得a1和a2的值。
S5、将导线损耗系数值和介质损耗系数值代入所述损耗曲线函数得到损耗值，并利用所述损耗值对高速链路的实时时域阻抗曲线进行修正，并根据修正后的结果进行阻抗突变分析。
根据对所述高速链路的持续监控更新频域S参数，并将更新的频域S参数通过傅里叶转换得到的阻抗曲线方程作为实时时域阻抗曲线。将步骤S4求得的a1和a2的值代入得到F(t)以后加入到S参数转换为的结果中作为修正部分。在其它的传输线设计进行验证，方程可以适用于绝大多数设计说明得到了最优方法。如果偏差较大则重新修正方程，重新求解。
如图3所示，该***300包括：
链路监测单元310，用于利用监测工具获取高速链路的频域S参数，并通过对所述频域S参数进行傅里叶变换得到阻抗曲线方程；
误差计算单元320，用于基于所述阻抗曲线方程生成误差函数；
损耗计算单元330，用于根据所述高速链路的导线特性生成导线损耗函数，并根据所述导线损耗函数和设定的介质损耗系数生成损耗曲线函数；
函数拟合单元340，用于利用最小二乘法对误差函数和损耗曲线函数进行拟合，得到导线损耗系数值和介质损耗系数值；
阻抗分析单元350，用于将导线损耗系数值和介质损耗系数值代入所述损耗曲线函数得到损耗值，并利用所述损耗值对高速链路的实时时域阻抗曲线进行修正，并根据修正后的结果进行阻抗突变分析。
可选地，作为本发明一个实施例，所述链路监测单元用于：
利用网络分析仪检测高速链路的频域S参数。
可选地，作为本发明一个实施例，所述误差计算单元用于：
设定最小时间范围，并将时间变量在所述最小时间范围内的阻抗曲线方程作为忽略误差的理论传输线阻抗方程；
对理论传输线阻抗方程与阻抗曲线方程做差，得到误差函数。
可选地，作为本发明一个实施例，所述损耗计算单元用于：
根据高速链路的信号传播速度、电阻率和横截面积计算理论导线损耗函数其中ρ是导线的体电阻率，V是信号传播速度，可以通过相对介电常数和光速得到，A是导线横截面积；
基于趋肤效应对串联电阻的影响设定导线损耗系数a1，则导线损耗函数r'(t)＝a1×r(t)；
设定介质损耗系数为a2；
生成损耗曲线函数
可选地，作为本发明一个实施例，所述阻抗分析单元用于：
根据对所述高速链路的持续监控更新频域S参数，并将更新的频域S参数通过傅里叶转换得到的阻抗曲线方程作为实时时域阻抗曲线。
图4为本发明实施例提供的一种终端400的结构示意图，该终端400可以用于执行本发明实施例提供的高速链路阻抗突变分析方法。
其中，该终端400可以包括：处理器410、存储器420及通信单元430。这些组件通过一条或多条总线进行通信，本领域技术人员可以理解，图中示出的服务器的结构并不构成对本发明的限定，它既可以是总线形结构，也可以是星型结构，还可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
其中，该存储器420可以用于存储处理器410的执行指令，存储器420可以由任何类型的易失性或非易失性存储终端或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器(SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(EPROM)，可编程只读存储器(PROM)，只读存储器(ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。当存储器420中的执行指令由处理器410执行时，使得终端400能够执行以下上述方法实施例中的部分或全部步骤。
处理器410为存储终端的控制中心，利用各种接口和线路连接整个电子终端的各个部分，通过运行或执行存储在存储器420内的软件程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，以执行电子终端的各种功能和/或处理数据。所述处理器可以由集成电路(Integrated Circuit，简称IC)组成，例如可以由单颗封装的IC所组成，也可以由连接多颗相同功能或不同功能的封装IC而组成。举例来说，处理器410可以仅包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)。在本发明实施方式中，CPU可以是单运算核心，也可以包括多运算核心。
通信单元430，用于建立通信信道，从而使所述存储终端可以与其它终端进行通信。接收其他终端发送的用户数据或者向其他终端发送用户数据。
本发明还提供一种计算机存储介质，其中，该计算机存储介质可存储有程序，该程序执行时可包括本发明提供的各实施例中的部分或全部步骤。所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(英文：read-only memory，简称：ROM)或随机存储记忆体(英文：random access memory，简称：RAM)等。
因此，本发明可以消除S参数傅里叶反变换后的时域阻抗曲线随时间增加而逐渐累积的误差，得到正确反映传输线阻抗和阻抗突变点变化情况的曲线，使高速链路分析和故障检查更加精确，本实施例所能达到的技术效果可以参见上文中的描述，此处不再赘述。
本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明实施例中的技术可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明实施例中的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中如U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质，包括若干指令用以使得一台计算机终端(可以是个人计算机，服务器，或者第二终端、网络终端等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。
本说明书中各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。尤其，对于终端实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例中的说明即可。
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的***和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的***实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，***或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (5)
1.一种高速链路阻抗突变分析方法，其特征在于，包括：
利用监测工具获取高速链路的频域S参数，并通过对所述频域S参数进行傅里叶变换得到阻抗曲线方程；
基于所述阻抗曲线方程生成误差函数；
根据所述高速链路的导线特性生成导线损耗函数，并根据所述导线损耗函数和设定的介质损耗系数生成损耗曲线函数；
利用最小二乘法对误差函数和损耗曲线函数进行拟合，得到导线损耗系数值和介质损耗系数值；
将导线损耗系数值和介质损耗系数值代入所述损耗曲线函数得到损耗值，并利用所述损耗值对高速链路的实时时域阻抗曲线进行修正，并根据修正后的结果进行阻抗突变分析；
基于所述阻抗曲线方程生成误差函数，包括：
设定最小时间范围，并将时间变量在所述最小时间范围内的阻抗曲线方程作为忽略误差的理论传输线阻抗方程；
对理论传输线阻抗方程与阻抗曲线方程做差，得到误差函数；
根据所述高速链路的导线特性生成导线损耗函数，并根据所述导线损耗函数和设定的介质损耗系数生成损耗曲线函数，包括：
根据高速链路的信号传播速度、电阻率和横截面积计算理论导线损耗函数其中ρ是导线的体电阻率，V是通过相对介电常数和光速得到的信号传播速度，A是导线横截面积；
基于趋肤效应对串联电阻的影响设定导线损耗系数a1，则导线损耗函数r'(t)＝a1×r(t)；
设定介质损耗系数为a2；
生成损耗曲线函数
将导线损耗系数值和介质损耗系数值代入所述损耗曲线函数得到损耗值，并利用所述损耗值对高速链路的实时时域阻抗曲线进行修正，并根据修正后的结果进行阻抗突变分析，包括：
根据对所述高速链路的持续监控更新频域S参数，并将更新的频域S参数通过傅里叶转换得到的阻抗曲线方程作为实时时域阻抗曲线。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用监测工具获取高速链路的频域S参数，并通过对所述频域S参数进行傅里叶变换得到阻抗曲线方程，包括：
利用网络分析仪检测高速链路的频域S参数。
3.一种高速链路阻抗突变分析***，其特征在于，包括：
链路监测单元，用于利用监测工具获取高速链路的频域S参数，并通过对所述频域S参数进行傅里叶变换得到阻抗曲线方程；
误差计算单元，用于基于所述阻抗曲线方程生成误差函数；
损耗计算单元，用于根据所述高速链路的导线特性生成导线损耗函数，并根据所述导线损耗函数和设定的介质损耗系数生成损耗曲线函数；
函数拟合单元，用于利用最小二乘法对误差函数和损耗曲线函数进行拟合，得到导线损耗系数值和介质损耗系数值；
阻抗分析单元，用于将导线损耗系数值和介质损耗系数值代入所述损耗曲线函数得到损耗值，并利用所述损耗值对高速链路的实时时域阻抗曲线进行修正，并根据修正后的结果进行阻抗突变分析；
所述误差计算单元用于：
设定最小时间范围，并将时间变量在所述最小时间范围内的阻抗曲线方程作为忽略误差的理论传输线阻抗方程；
对理论传输线阻抗方程与阻抗曲线方程做差，得到误差函数；
所述损耗计算单元用于：
根据高速链路的信号传播速度、电阻率和横截面积计算理论导线损耗函数其中ρ是导线的体电阻率，V是通过相对介电常数和光速得到的信号传播速度，A是导线横截面积；
基于趋肤效应对串联电阻的影响设定导线损耗系数a1，则导线损耗函数r'(t)＝a1×r(t)；
设定介质损耗系数为a2；
生成损耗曲线函数
所述阻抗分析单元用于：
根据对所述高速链路的持续监控更新频域S参数，并将更新的频域S参数通过傅里叶转换得到的阻抗曲线方程作为实时时域阻抗曲线。
4.一种用于实现高速链路阻抗突变分析方法的终端，其特征在于，包括：
处理器；
用于存储处理器的执行指令的存储器；
其中，所述处理器被配置为执行权利要求1-2任一项所述的方法。
5.一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-2中任一项所述的方法。
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Citations (4)
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- 2021-12-17 CN CN202111550562.XA patent/CN114363205B/zh active Active
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