1553B总线系统的建模与仿真

论文摘要

1553B是一种通用的航空总线,目前的最高传输速率仅为1Mbps,已经越来越难以满足现代电子设备数据吞吐量不断提高的要求。通过提高1553B总线的传输速率可以解决这一问题,如将系统时钟频率提高到2MHz、4MHz甚至更高。但鉴于1553B总线的特殊结构和苛刻的应用环境,在新的标准制定前应经过严格的理论分析和仿真验证。本文在充分理解现有1553B总线标准的基础上,根据电磁学及信号完整性(SI)的相关知识,首先对构成1553B总线系统的分立元件(变压器、双绞线、远程终端)进行了建模;然后按照1553B总线的拓扑结构建立了两终端及多终端下的系统模型;最后讨论了当系统时钟频率提高到2MHz时,1553B协议中若干电气规范的修改意见。通过仿真和测量数据的对比表明,此种建模方法是准确可行的。此方法为制定在硬件环境不变的情况下,2/4Mbps甚至更高速率下的1553B总线标准提供了一种仿真分析方案。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 1553B 总线的发展历史
• 1.2 1553B 总线概述
• 1.3 1553B 总线的特点
• 1.4 1553B 总线面临的挑战
• 1.5 论文的主要内容和组织结构
• 第二章 1553B 总线协议简介
• 2.1 数据传输机制
• 2.1.1 编码方式
• 2.1.2 字格式
• 2.1.3 消息格式
• 2.2 数据总线的特性
• 2.2.1 变压器耦合方式
• 2.2.2 直接耦合方式
• 2.3 终端特性
• 2.3.1 变压器耦合方式下的终端特性
• 2.3.2 直接耦合方式下的终端特性
• 第三章 1553B 总线的电路模型
• 3.1 脉冲变压器的建模
• 3.1.1 脉冲变压器简介
• 3.1.2 变压器中的电磁过程
• 3.1.3 变压器的分布电容
• 3.1.4 绕组的直流电阻
• 3.1.5 脉冲变压器的等效电路
• 3.2 脉冲变压器的波形完整性
• 3.2.1 脉冲上升沿畸变
• 3.2.2 脉冲平顶畸变
• 3.2.3 脉冲下降沿畸变
• 3.3 脉冲变压器参数的测量
• 3.3.1 测量仪器简介
• 3.3.2 测量原理
• 3.3.3 测量结果
• 3.4 变压器模型验证
• 3.4.1 隔离变压器的模型验证
• 3.4.2 耦合变压器的模型验证
• 3.4.3 变压器性能参数分析
• 3.5 主电缆的建模
• 3.5.1 传输线理论简介
• 3.5.2 差分信号与差分对
• 3.5.3 耦合传输线分析
• 3.5.4 主电缆模型参数
• 3.6 终端建模
• 3.6.1 典型收发器结构
• 3.6.2 收发器的IBIS 模型
• 3.7 系统建模
• 3.7.1 系统的电路模型
• 3.7.2 系统模型的验证
• 第四章 1553B 总线电气特性分析
• 4.1 上升时间的分析
• 4.1.1 上升时间与带宽的关系
• 4.1.2 上升时间的相关结论
• 4.2 噪声测试环境的分析
• 4.2.1 带限高斯白噪声模型
• 4.2.2 噪声环境的相关结论
• 第五章 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 在读期间的研究成果
• 附录