端接复杂电路传输线网络的电磁耦合时域并行计算方法

来源：电子与信息学报杂志2024年第2期北京时间：

作者：叶志红, 张玉, 鲁唱唱

单位：1.重庆邮电大学通信与信息工程学院 重庆 4000652.电网环境保护全国重点实验室 武汉 430074

摘要：针对端接复杂电路传输线(TL)网络的电磁耦合问题，仍缺乏高效的场路协同仿真技术。该文将传输线方程与时域有限差分(FDTD)方法、诺顿定理和置换定理以及NGSPICE软件相结合，并引入消息传递接口(MPI)并行技术，提出一种高效的时域混合并行算法(FDTDTL-NGSPICE)。首先，根据诺顿定理和置换定理，将传输线网络分解为传输线子系统和复杂电路子系统，并构建对应的等效电路模型。然后，使用FDTDTL并行算法计算传输线子系统沿线各点的电压和电流，并获取对应诺顿等效电路的电流源和等效导纳大小。最后，使用NGSPICE对复杂电路子系统进行传导干扰分析，获得复杂电路各元件上的瞬态响应，并将端口电压反馈给传输线子系统作为边界，实现传输线网络电磁耦合的场线路联合协同仿真。通过对3类典型场景的计算实例，分别使用时域混合并行算法和电磁仿真软件CST电缆工作室(CS)进行数值模拟并对比，验证所提算法的置信度。

关键词：传输线网络, 复杂电路, 诺顿定理, 时域有限差分与传输线方程的混合并行算法, NGSPICE软件

基金资助：2023年度电网环境保护全国重点实验室开放基金(GYW51202301435)