為了獲取一個屏蔽電纜的經(jīng)濟和有效的傳輸特性具有七個導體任意長度的，七個導體屏蔽電纜的傳輸特性建模和模擬傳輸線的理論的基礎上幾個司機。先，每單位長度電纜分布參數(shù)模型參數(shù)的有限元法，即趨膚效應和鄰近效應影響內(nèi)鋼護甲的計算，然后類似變化認為方程溶液模板即方程多導體傳輸線，獲得和電纜近端在遠程端的傳輸特性曲線，最后一個屏蔽電纜七個核d以3 km長度為例，將模型仿真結(jié)果與實測數(shù)據(jù)進行比較，以證明模型的有效性。結(jié)果表明，該電纜裝置的核心的傳輸特性是較復雜的和可變的，并且該衰減是嚴重的，而中間電纜的芯的傳輸特性適度地衰減，這是比較合適的進行高速通信。
　　鍵詞：7條鎧裝電纜，傳輸線多核，有限元，傳輸特性文件的代碼：A文章編號：1674-5124（2017）04-0118-07介紹和記錄VSP監(jiān)測水力壓裂過程在試井領域，清楚地了解七芯屏蔽電纜作為傳輸介質(zhì)的傳輸特性是高質(zhì)量數(shù)據(jù)傳輸?shù)南葲Q條件。月護套電纜。測試過程中使用的幾公里，通過該電纜傳輸?shù)男盘枌儆谟煞植茧娮栝L期傳輸，分布式電感，電容及其他參數(shù)影響的分布，電纜可以是非常窄的長帶寬，這是提高井中數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐掏铝亢唾|(zhì)量的瓶頸。外，電纜的傳輸特性是非線性的和非線性信道具有不同的形式不同的效果的signaux.Il很難定義固定參數(shù)來精確地計算出信號的傳輸特性[1]。
　　70年代后期以來，克萊頓教授[2-4]一貫提出的傳輸線理論和幾個司機使用這種有效的近似分析方法來分析衰減和串擾過程帶狀電纜和雙絞線電纜的信號傳輸。導體傳輸線理論已廣泛應用于多導體電纜傳輸特性分析領域。Mazloom等[5]對瑞典鐵路信號電纜的空置，模型和實驗研究; [6]借助電源線的數(shù)量電磁輻射的多導體衛(wèi)星傳輸線理論預測類似Spadacini搜索; Xie Yan Zhao等[7]對頂置多芯傳輸電纜的電磁脈沖響應進行了計算，為保護設計提供了參考。芯屏蔽電纜比傳統(tǒng)的多芯電纜結(jié)構更復雜，七根屏蔽電纜采用厚鋼制鎧裝。
　　于鐵磁物體的鄰近效應，更難以預測電纜傳輸特性的變化。前，國內(nèi)主要采用的測試方法是獲得七芯屏蔽電纜的傳輸特性[8]。而，對于屏蔽電纜七魂公里，試驗方法應分別針對不同的通信模式和硬件連接，這不僅嚴重阻礙了研究和開發(fā)進度的條件下進行測試，還需要重要的財政支持。現(xiàn)任意長度和成本效益的七芯屏蔽電纜的傳輸特性。考傳輸多芯電纜的特性分析的方法，在這里，七條護套電纜認為是準TEM（橫向電磁場，即電場和磁場組件位于的垂直平面?zhèn)鞑?，即沿電場傳播方向的方向不與磁場成分），芯和在心臟中流動的電流之間的電壓可以唯一定義，然后將特征電纜傳輸可以通過建模方法獲得。里所描述的理論基礎7條護套電纜認為是準TEM結(jié)構，但也具有若干驅(qū)動器的傳輸線結(jié)構，以及[9]分析的電纜的傳輸特性模型與設置多導體傳輸線的屏蔽理論。的導體L的正 1米總長度的由若干導體的傳輸線結(jié)構進行了分析，礦用電纜和n 1個導體彼此平行并平行于坐標軸Z（如在圖1所示）。接網(wǎng)絡到近端（Z = 0）和在遠端（Z = L）由廣義戴維南的包括激勵的集中源的模型來表示。設沿導體傳輸?shù)碾姶艌鍪菣M向電磁配置（TEM），0導體作為參考導體，環(huán)路傳輸線電流方程V（z，t）= - RI（Z，t）的LI（Z，T）I（Z，T）= - GV（Z，T） - CV（Z，t），其中V和I是n×1含有指令電壓向量n個導體的[V（Z，T）] I = VI（Z，t）和n個導體的電流[I（Z，T）] I = II（Z，t），其中i表示的第i行向量中的組件，也表示其第i個驅(qū)動程序的數(shù)據(jù)。z表征z軸上的坐標，t表征時間。似地，R，L，C和G分別是單位長度電阻矩陣，單位長度電感矩陣，單位長度電容矩陣和單位長度電導矩陣。圖2中示出的元件中的每一個矩陣，在單位長度的參數(shù)式的陣列的形式：R = L = C = G中的多導體傳輸線理論的理解=獲得的參數(shù)每單位長度的傳輸線路分布多導體是多導體傳輸線的先決條件的分析，解決傳輸線的方程來的多個導體，是獲得的分布所需的處理每根導線上的電壓和電流。此，我們首先由矩陣R單位長度分布參數(shù)，L的有限元法估計7條護套電纜，C，G（獲得的模型參數(shù)），則在多個導電的傳輸線路溶液矩陣轉(zhuǎn)換頻域方程（方程模型解）獲得千米電纜的傳輸特性。模從理論分析可知，七芯屏蔽電纜傳輸特性的建模和分析主要分為兩個階段。算模型參數(shù)的有限元方法通常，通過分析方法獲得傳輸線的單位長度參數(shù)。分析方法是簡單，快速，但它并沒有解決結(jié)構簡單的問題：它是無能為力的多核傳輸線到復雜的結(jié)構（如屏蔽電纜7級的驅(qū)動程序）[10]這里在九月護套電纜分布參數(shù)單元的有限元方法，所述復雜的結(jié)構并不限于計算，并且可以充分考慮到趨膚效應的單位值的參數(shù)效應和鄰近在每個相應的頻率分布點處獲得參數(shù)。體思路是：在圖3Ω，其中Ω1，Ω2，...，N導體ωN（這里即內(nèi)核），ωN 1， ωN所示的圖案的任意橫截面的形式在圖2中，......，Ωn m是絕緣區(qū)域（這里是中心絕緣材料），其介電常數(shù)不同于圍繞n個導體的m個塊?？怂鬼f方程在頻域中的另一種微分形式？冷×E =-jωB（3）？冷×H =σE jωD（4）？冷·D =ρ（5）？冷·B = 0（6）式中：σ - 電導率; E - 電場強度; B - 磁通密度; H - 磁場強度; D - 電通量密度; ρ - 電荷密度; ω - 角頻率。
　　液電阻，E的電感= - V冷-jωA（7）B =楞×A（8）式（3）和（4）可以得到：？愣愣××A （σ jωε）??? （JωA ？冷V）= 0（9）使用所述有限元方法，在結(jié)合Neumann邊界條件N×A = 0（n是法向矢量截面面積Ω的限制）在電纜部分區(qū)域中的等式的分辨率，可以具有橫截面積解決方案內(nèi)部電流分布。能量損失[11-14]中，RII自電阻的值的觀點出發(fā)：RII ==（10）的計算，因為JZ是穿過部分中的電流密度矢量電纜在軸線Z方向電阻的計算后，將導體假設九I，J的當前-ix電流導體，相對于所述互電阻RIJ Q中的功率損耗是Q =（RII了Wm =ΩB2dΩ（12）假定流過導體的電流i： RJJ-2rij）Ix2的（11）和自感呂互感LIJ通過計算所述磁存儲能量了Wm的整個區(qū)域得到的和j驅(qū)動1I和1J分別在導體中其他電流等于0，則：WM =（2 LiiIi2 LijIiIj LjjIj2 ）（13）將溶液的容量由方程（7）獲得與庫侖規(guī)范塄·A = 0，2V = 0.特征值和相互容量是通過求解拉普拉斯方程得到的Dirichlet在所有非導電區(qū)域的邊界條件：塄2V= 0以獲得電位分布。從第i CII容量導體至電位Vi表面計算被定義，在導體的表面和另一個表面裝甲電位為0，則：CII = 2我們/ Vi2的（14）我們的M =ωN跨越非導電性區(qū)域Ω 1∪Ωn2∪ ... m個內(nèi)∪Ωn蓄電池：我們=ΩmεE2dΩ（15）互電容Cij的假定對應的導體的表面電位i和j分別為導體VI和Vj。
　　辨率指示圍繞conducteur.En介質(zhì)的電導率的電導率由于在屏蔽電纜使用的??絕緣介質(zhì)，所述電導的值非常接近于零，假設為在本文檔中零。域的方法解決了modèle.Après獲得根據(jù)上述方法中的模型參數(shù)的方程，獲得所述傳遞特性的過程中被轉(zhuǎn)換成模型方程求解過程（從方程多導體傳輸線）。本文中，多導體傳輸線的方程通過類似的變換方法[15]解決。

　　設傳輸線的激勵源隨時間變化是正弦波并且已經(jīng)處于穩(wěn)定狀態(tài)。此，傳輸線上的電壓和電流也是與激發(fā)源相同頻率的正弦波。域中形成用于V（z）的一多導體傳輸線方程= - ZI（z）的I（z）的= - YV（Z）（16）當n×n的矩陣Z的單位長度阻抗= R jωL，導納矩陣Y = G jωC。設傳輸線是均勻的，即傳輸線的橫截面尺寸和傳輸線周圍的支撐特性沿傳輸線是恒定的（獨立于Z）。式（16）被變換為普通的二階微分方程V（z）= ZYV（z）I（z）= YZI（z）（17）。面的等式彼此耦合。于ZY和YZ是全秩矩陣，每組的電壓Vi（z）和電流Ii（z）影響所有其他組的電壓和電流。解方法的基本思想是使用類似的變換來解耦方程。
　　于模數(shù)轉(zhuǎn)換：V（Z）= TxVm（z）的I（z）的= TyIm（Z）（18）其中n×n的可逆復雜基質(zhì)Tx和Ty被定義為傳輸線，實際電壓相量V和I的模具和Im，式（17）之間的可變電壓Vm的轉(zhuǎn)換可以改變?yōu)閂M（Z）= TX-1ZYTxVm（Z）=γ2Vm（z）的IM（Z）= TY-1YZTyIm（ Z）=γ2Im（Z）（19）其中，γ2是n×n的對角矩陣：γ2=（20）如果能夠找到的Tx和Ty變換矩陣，公式（19）被成功分離。于Z和Y都是對稱的畫，調(diào)換ZY是YZ，誰擁有相同的值，這樣我們就可以發(fā)現(xiàn)，僅一個Tx和Ty去耦方程。（19）去耦后，相對于計算得到的溶液的導電傳輸線的兩個想法是VM（Z）=eγzVm eγzVm-IM（Z）= E-γzIm-eγzIm- （21） E處±γZ=（22）VM和Im定義矩陣索引是常量的N×1向量被確定，它們與前，后的橫波，即VM = VM1±±±Vm2的VMN相關聯(lián)±，林=±Im1的Im2的±±±IMN（23）使用等式（18）可以被確定模電壓模電流通過轉(zhuǎn)換的電壓和電流獲得的實際傳輸線：V（Z）= TX（E-γzVmeγzVm- ）I（z）的=泰（E-γzIm-eγzIm - ）（24）也可以被轉(zhuǎn)化成林僅表示，即：V（Z）= ZcTy（E-γzIm eγzIm-）I（z）的=泰（eγzIm - eγzIm - ）（25）其中I m ，即使經(jīng)過在圖1中的結(jié)合方程式中示出的終端的條件IM-溶液，由以下等式：Im = Im-matr冰VSVL，其中特征阻抗Zc =ZTyγ-1TY-1。具的電壓VS，VL在近端和圖1的遠端，和矩陣的阻抗ZS表征電壓，ZL表征在所述近端終端阻抗和圖1的遠端。
　　過上述過程，獲得長度為z的屏蔽七芯電纜上的電壓和電流值，并可獲得傳輸特性。證和使用有限元軟件計算以上七個導體屏蔽電纜3公里建模仿真的長度描述的模型建模傳輸特性應用的例子前七根電纜通過單元長度的分布參數(shù)進行護套。個導體屏蔽電纜的截面由三角形有限元分割，以及用于更精確的分割，以滿足計算精度要求進行結(jié)構的大小的細微分裂（參見圖4）。中的黑色部分是結(jié)構連接和精細結(jié)構的精細交叉的結(jié)果。件的材料特性定義如表1所示。纜的芯材是銅，而鎧裝的芯材是鋼。分析為在橫截面面積的電流密度和電勢分布所描述的建模方法（圖5，圖6），可以看出，電流密度分布和電位分布皮膚和鄰近效應的影響受到顯著影響即，鎧裝電纜的單位長度分布參數(shù)受頻率的影響。算采用有限元法將電纜的單位長度因子的分布，鄰近效應和趨膚效應的影響可以被包括在計算范圍和一致的結(jié)果可以獲得實際情況。過使用有限元法獲得的電纜參數(shù)分布單元的長度，使用2.2溶液的FORTRAN編程語言模型的方程組，該方法后示于圖如圖1所示，在中心磁芯和外圍磁芯上分別加上電阻50Ω適配器電纜端。行信號傳輸?shù)哪M以獲得近端和遠端電纜的傳輸特性。

　　試屏蔽電纜的附近，遠程傳輸特性七個導體卷繞在電纜卷筒帶3公里的長度，并且在信號的心臟具有50Ω內(nèi)阻經(jīng)由源輸入振幅接近傳輸。于5 V正弦激勵，剩余的磁芯通過50Ω匹配電阻接地，電纜的遠端連接到50Ω匹配電阻作為仿真模型，測試結(jié)果在頻率點獲得。試結(jié)果與模擬數(shù)據(jù)進行比較，如圖7?9可以看出，近電纜的模擬的結(jié)果，可以很好地適應測量數(shù)據(jù)：隨著頻率的增加，衰減增大也逐漸增加，在100 kHz附近增益約為-6 dB。輸3 km后，遠程內(nèi)核的模擬結(jié)果也可以很好地與測量數(shù)據(jù)進行比較。

　　而，發(fā)現(xiàn)幅度增益波動很大，并且可以在100kHz附近達到5dB。此，該設備的核心不適用于高速傳輸方案，這導致高錯誤率。在圖中看到的那樣，在與試驗結(jié)果更好協(xié)議中間電纜結(jié)果的芯的模擬的遠端，并且可相對于圖中可以看出。圖8所示，中間電纜衰減的核心是越小，振幅平滑曲線可以很好地解釋屏蔽電纜的應用的經(jīng)驗發(fā)現(xiàn)到七個核：外圍心臟傳輸特性更加復雜和變化越大，衰減越嚴重，相比之下，中間核更適合于高速通信。

　　
　　之，模擬模型可被簡單地用于和有效地獲得文本中的任何長度7鎧裝電纜的傳輸特性，其結(jié)果是在假設整個根九月護套電纜是均勻的，即，該錯誤任意電纜截面的尺寸和周圍介質(zhì)的特性是沿電纜的軸向產(chǎn)生的，這與實際情況不同。果對精度要求很高，可以使用屏蔽電纜長距離段，每段的橫截面尺寸和周圍介質(zhì)屬性根據(jù)實際情況設定，輸出部分下一階段作為更復雜處理的輸入，即可根據(jù)要求提供更高的準確度。論屏蔽電纜的七個導體的傳輸特性是在多導體傳輸線的理論的基礎上模型化，在模型參數(shù)由有限元法計算模型方程通過轉(zhuǎn)化的方法來解決按矩陣。3 km電纜為例，將模型仿真結(jié)果與測量結(jié)果進行比較，證明了仿真模型的有效性。實際應用中，鎧裝電纜在軸向上的橫向特性受許多因素的影響并且不均勻。了進一步提高精度，可以將電纜部分的特性考慮為模型的參數(shù)之一。成了分割的計算，但是以計算為代價提高了精度。
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