三维集成中多通道传输编码方案设计与性能分析
摘要：随着科学技术的飞速发展，微波技术被广泛应用于工业，农业，生物医学，军事，气象探测，遥感遥测，交通管制以及各种通信业务中，学科之间的相互渗透不断加剧，在其他学科中应用微波理论和技术进一步深入研究的范例不断增多。三维集成中多通道传输线作为三维集成中多通道传输电磁波的导波系统，对电磁波的三维集成中多通道传输性能直接关系到电磁波信息能量的传送，越来越受到人们的重视，成为了很有意义的研究对象。但是电磁波在三维集成中多通道传输线的传播比较抽象，有必要对其进行形象化、直观化研究。
传统的tpc码是按行或列传输，就是一路信号的，但是我们要把编码完成n路信号，就是他有多少个bit都是并行传输的，比如74码直接一次传输49个。咱们先做64,57的，然后程序里面加入还要做性能分析，包括误码率，算法复杂度，吞吐率
64,57码那再加上16,11和32,26，这三者的比较本次毕业设计针对常用的均匀有耗和无耗三维集成中多通道传输线，运用分布参数电路法，建立三维集成中多通道传输线等效电路，即“化场为路”，学习了三维集成中多通道传输线方程及其解，得出：三维集成中多通道传输线的电压、电流具有波的形式，由向负载方向三维集成中多通道传输的入射波和向波源三维集成中多通道传输的反射波，这两列波叠加。并且对这一特性进行了Matlab仿真，在代码中通过改变负载阻抗的大小使均匀三维集成中多通道传输线分别工作在行波状态，驻波状态和行驻波状态，观察并验证电压（电场）和电流（磁场）特性，仿真结果与理论很吻合。有助于对三维集成中多通道传输线特性的进一步理解。
关键词：三维集成中多通道传输线；电压；电流；Matlab 仿真.
Abstract: with the rapid development of science and technology, microwave technology is widely used in industry, agriculture, biomedicine, military, meteorological detection, remote sensing telemetry, traffic control and all kinds of communication services, the mutual penetration between disciplines is increasing, and the microwave theory and technology are further studied in other disciplines. Examples are increasing. In 3D integration, multi channel transmission line is the guide system of multi-channel electromagnetic wave transmission in 3D integration. The multi-channel transmission performance of the three-dimensional integration of electromagnetic wave is directly related to the transmission of electromagnetic wave information energy. More and more people pay more attention to it, which has become a very meaningful research object. However, the propagation of multichannel transmission lines in the three-dimensional integration of electromagnetic waves is more abstract. It is necessary to visualize and visualize them.The traditional TPC code is transmitted by line or column, which is a signal of the same way, but we have to complete the N signal of the code, which is how many of the bit are transmitted in parallel, such as the direct transmission of 49 at 74 yards. Let's do 64,57 first, then add in the program, and perform performance analysis, including bit error rate, algorithm complexity and throughput.
The 64,57 code is added with 16,11 and 32,26, and the three are compared to the multi channel transmission lines in three dimensional integration, which is commonly used in the uniform and lossy three dimensional integration. By using the distributed parameter circuit method, the equivalent circuit of multi channel transmission line in 3D integration is established, that is "the chemical field is the road", and the multi-channel transmission line in the 3D integration is studied. It is concluded that the voltage and current of the multi-channel transmission line in the three-dimensional integration have the form of wave, and the two column waves are superimposed on the incident wave transmitted by the multi channel in the three-dimensional integration to the load direction and the reflection waves transmitted by the multi-channel in the three-dimensional integration of the wave source. And this characteristic is simulated by Matlab. By changing the load impedance, the multi channel transmission lines in the uniform three-dimensional integration work in the traveling wave state, the standing wave state and the standing wave state respectively, and observe and verify the characteristics of the voltage (electric field) and current (magnetic field). The simulation results are in good agreement with the theory. It helps to further understand the characteristics of multi-channel transmission lines in 3D integration.
Key words: multi-channel transmission lines in three dimensional integration; voltage; current; Matlab simulation.
目录
摘要： I
Abstract I
1 绪论 1
1.1 研究背景及现状 1
1.2 研究内容 2
1.3 论文组织 3
2 理论知识 4
2.1 分布参数 4
2.2 特性参量 5
2.3 三维集成中多通道传输线波动方程概述 5
2.4 三维集成中多通道传输线工作参量 8
2.5 三维集成中多通道传输线工作状态分析 8
3 MATLAB软件简介 10
3.1 软件总述 10
3.2 图形用户界面 11
4 解决方案 14
4.1 具体实施方案概述 14
4.2 程序设计框图： 15
4.3 各子程序及其功能 16
5.三维集成中多通道传输编码方案设计与性能分析 30
附：uniscope详细介绍 30
（1）三维浏览体验 30
（2）三维表现效果 31
（3）搜索定位 32
（4）飞行路线 33
（5）三维空间分析 34
（6）用户数据 39
（7）气泡服务 41
（8）三维数据编译和发布 42
（9）精细场景快速制作 43
（10）二次开发支持 44
参考文献 44
1绪论
1.1 研究背景及现状
近几年来随着电子科技的飞速发展，信息技术在国民经济和国防科技各个领域的得到了广泛得应用，作为信息物理层载体的各种微波与高速电路，也有较大发展。微波电路已经从最初的体积笨重、制造工艺和调试过程复杂，可靠性差的基于波导或硬同轴线的结构形式，发展到以金属微带线作为三维集成中多通道传输线和连接线的微波集成电路和单片微波集成电路，其集成度，可靠度和性能都大为提高，成本也大大降低[1]。
时变的电场产生时变磁场，时变磁场又产生时变电场，如此进行下去，变化着的电场能和磁场能传播开去就形成了电磁波。导波是在含有不同媒质边界的空间传播的电磁波，而这样的边界装置就是导波系统，它用来束缚和引导电磁波传播。低频时，导线的长度以及导线间的距离相对电磁波的波长来说很小，两导线产生的电流反向，在空间产生的磁场相互抵消，所以没有辐射损耗。但当频率增大，导线的长度以及两线间的距离与波长相当时，两导线的电流在空间建立的场不会相消，会产生辐射。导线的电阻损耗也增大。为了减小双导线的辐射和电阻损耗，采用改进型的平行双导线。线径比较大，线间距较小，可用于米波频率；频率继续增大，为避免辐射并进一步减小电阻损耗，有了同轴线的应用，用于分米波和厘米波；到了毫米波波段时，同轴线横向尺寸变小，内导体损耗很大，功率容量下降。理论和实践证明，可以去掉其内导体而做成空心单导体导波系统即柱面金属波导，主要用于厘米波和毫米波；频率再升高，发展了新的导波系统：介质波导。比如带状线、微带线等。 一般来讲，凡是能够导引电磁波沿一定方向三维集成中多通道传输的导行波系统都称为三维集成中多通道传输线，对三维集成中多通道传输线的一般要求：损耗小，工作频带宽，功率容量大，三维集成中多通道传输效率高，尺寸小，成本低。用的最多的三维集成中多通道传输线形式是上述提到的同轴线，矩形波导，圆波导，带状线和微带线[2]。
严格来讲，三维集成中多通道传输线是以TEM导模的方式三维集成中多通道传输电磁波的导行系统。不过，各种三维集成中多通道传输TE模和TM模或其混合模式的波导中的电磁波沿纵向传播方向的分布规律与TEM横纵向传播方向分布规律相似，所以均可看成广义三维集成中多通道传输线，也可以用等效三维集成中多通道传输线观点分析[3]。针对均匀三维集成中多通道传输线的研究，主要有关于均匀三维集成中多通道传输线方程的解的研究以及三维集成中多通道传输线在有耗和无耗两种情况下特性的研究。如分别从时域和复频域两方面对三维集成中多通道传输线方程的求解方法进行的探讨[4]； 利用数学物理方程，分析并讨论了高频三维集成中多通道传输线中分布参数电路的特性及过渡过程。对均匀三维集成中多通道传输线分布参数电路的讨论，阐述了低频与高频的不同分析方法[5]；三维集成中多通道传输线因为终端所接负载的不同，工作状态也会不一样，有行波，驻波，行驻波状态。反射情况不同，对理想三维集成中多通道传输线上的稳恒电振荡进行分析，结论是1/4波长无耗三维集成中多通道传输线某一端接交流电源，另一端开路则输入阻抗为零； 反之若另一端短路, 则输入阻抗为无穷大[6]；造成三维集成中多通道传输线上信号的衰减失真的原因有很多，其中[7]对因衰减常数和非线性相位常数引起的信号衰减，运用傅里叶展开和MATLAB软件作了详细的分析；文献[8][9]从均匀三维集成中多通道传输线方程出发, 给出稳态下电流或电压波沿线分布规律, 在此基础上, 进一步讨论均匀三维集成中多通道传输线在无损耗弱损耗及一般情况下的衰减常数和相速等传播特性。对两平行均匀三维集成中多通道传输线上电流波沿线分布规律及传播特性进行了较为深入地讨论, 引入两个能综合反映三维集成中多通道传输性质的无量纲常数；由此对三维集成中多通道传输过程进行了新的系统分类；对均匀三维集成中多通道传输线的阻抗分布所作分析，表明：三种工作状态的阻抗分布符合统一表达式（即具有统一性[10]）。文献[11]对均匀三维集成中多通道传输线系统特性做了分析总结，提出了三维集成中多通道传输线三种工作状态的统一性。对于以常来数偏微分方程描述的一维波动分布参数系统变换为以时间为独立变量的定常来统, 用已知的常系数常微分方程来统的状态空间分析做了定性的判定[12]。有损三维集成中多通道传输线方程是偏微分方程，正弦稳态解的手算求解比较复杂。应用PSpice对有损均匀三维集成中多通道传输线进行仿真分析,可得到三维集成中多通道传输线上任一点的电压、电流的频率特性和正弦稳态波形[13]。
1.2 研究内容
对于电磁波三维集成中多通道传输特性的分析，有场解法和微波等效电路解法[14]，这些方法构成三维集成中多通道传输线理论。集总参数和分布参数电路的分界线可以认为是电长度大于等于0.05。分布参数电路理论就是用分布参数电路的方法来研究TEM波三维集成中多通道传输线的一种理论，也是分析三维集成中多通道传输线的一种路的理论，TEM波三维集成中多通道传输线之所以可以用路的方法来分析，其原因在于TEM波场的横向分布与静场相同，从而对应于电场有一电压波，对应于磁场有一电流波[15]。
研究电压和电流的波动情况，其实就是研究三维集成中多通道传输线的电磁场特性。通过建立三维集成中多通道传输线等效电路，复习三维集成中多通道传输线方程及其解[16]；为了更好地理解和仿真验证方程解的意义，研究学习三维集成中多通道传输线的各类参量，并用MATLAB语言编程，仿真直观演示 三维集成中多通道传输线三种工作状态的电压、电流三维集成中多通道传输特性，并与理论结论形成对比，以检验设计的准确。
1.3 论文组织
本文通过对三维集成中多通道传输线理论的学习，对三维集成中多通道传输线方程的解和电场、磁场特性进行了matlab仿真分析，使抽象的三维集成中多通道传输线特性理论以波传动的方式直观表现出来，有助于对三维集成中多通道传输线的三维集成中多通道传输特性的理解。
第一章 绪论
本章主要描述微波三维集成中多通道传输线的研究背景及研究现状，简介论文组织结构。
第二章理论知识储备
本章对三维集成中多通道传输线的理论进行学习和理解，包括分布参数，特性参量，三维集成中多通道传输线方程及其解，工作参量，工作状态分析等。
第三章应用软件MATLAB简介
对MATLAB软件进行简要介绍，叙述了本设计重点用到的用户界面设计模块[17-18]。基于本设计的代码要用到很多回调函数，相对而言在量上比较大，以附页的方式给出。
第四章具体实施
根据以上的准备，运行所设计的代码关于三维集成中多通道传输线的特性，并对结果进行分析验证说明。
第五章全文总结
本章对本文的主要研究工作进行总结。
