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　　2.1 虚拟快速原型

　　2.1.1 为理解设计目标内在环境建立的模型

　　描述变压器行为的物理原理模型；变压器构件（线圈绕组，磁芯）模型；变压器等效电路模型；这些模型基于自然事实因素的描述包括数学方法，建立在教科书里，是新的建模技术的基础。

　　2.1.2 为设计目标内在环境建立的虚拟模型

　　虚拟模型基于计算机软件实现的建模技术，在计算机仿真环境里能够运行并利用数据描述其相关行为。CVBS宽带变压器内在环境的建模，使用了物理系统建模方法。模型的搭建如同配置物理系统一样，图4显示了变压器电磁相互作用的物理构件和能量关系，并利用了成熟的等效电路模型。

　　由于模型并不是在现实物理世界诞生和演化的，它的构建、修改、重建可以在相当短的时间内或者不需要花费很大工本就能实现。此外，它仿真运行产生的数据可以图形化并存储，以至于能够作为表述设计概念的参照实体，所以称之为虚拟快速原型。

　　2.1.3 虚拟快速原型的仿真

　　图4的变压器虚拟物理模型有仿真的输入/输出端口，这些端口提供了与虚拟的外部环境接口。配置了适当的外部激励信号以后，当仿真运行时，模型自动地根据内选的差分方程求解器计算出随仿真时间变化的响应数据，并通过模拟的波形显示器绘出特性曲线。

　　这样，虚拟原型嵌入在回路的仿真就将设计目标的内部环境和外部环境动态地、符合逻辑和形象表达地联系起来了，这个闭环的系统将引导设计过程通过连续考察内在环境与外在环境交互行为的偏差逐步向适应性目标演进，这个技术亦即MIL（模型在回路中）仿真迭代。

　　通过虚拟原型的仿真数据表现的行为和问题空间与解空间的领域知识，可以确定仿真的内部环境状态描述：CVBS宽带隔离变压器的体积因数；变压器线圈绕组参数；磁芯材料磁导率参数；变压器绕组在不同磁芯参数下的电感量；电感量对带宽的什么区段产生影响；改变分布电容对带宽的什么区段有贡献；变压器哪些参数决定频域带宽；变压器的预期带宽规格指标；变压器的插入损耗可能在什么范围；电感线圈的损耗；磁芯损耗；等等。

　　虚拟快速原型可以被认为是设计过程中一个稳定的中间形态。它实际上是一个可以执行的规格需求说明书。设计过程早期用户需求的模糊性经过虚拟原型的建立和迭代就会逐渐清晰；对于后续的设计阶段任务，它也是一个参考基准，有助于因为专业术语的壁垒造成开发团队之间交流的障碍；经过物理相容性（不同方法、工具构建的模型表现出相当精度的仿真行为一致性评估）验证的虚拟快速原型甚至可以作为合同的引证内容，这样，需求就可以安排在设计过程的前端。

　　实际上，虚拟快速原型是设计的问题空间和解空间不断迭代的中间结果，因为得到它的速度和成本比较低，应该考虑将它成为一般设计过程模式的一个标准节点。

　　2.2 物理原型

　　真实的物理原型是不能由虚拟原型取代的。因为建模总是根据研究问题的主要而不是一切性质实行的。虚拟快速原型已经探索了一个可能有效的概念实体，这样就可启发物理原型的构建以最低的稀有资源消耗实现，只要有可实现条件的前提。

　　根据虚拟快速原型仿真提取的参数的启发，制作符合逻辑的可测试的物理实体原型。

　　3 模型的迭代

　　3.1 物理原型的测试

　　直接测试的数据包括：变压器绕组线圈直流电阻的测量；绕组分布电容集中参数的测量；绕组电感量的测量；插入损耗的测量；阻抗的测量；传输信号带宽的测量。

　　间接测试的数据包括：变压器磁芯磁导率的计算；绕组线包电感损耗的计算。

　　3.2 虚拟原型和物理原型的修正

　　将物理原型的测试数据结果，输入到虚拟原型的参数配置中，将虚拟原型在仿真环境中的行为与物理原型在测试环境中的行为进行比较，根据行为差异修正设计模型（既包括虚拟原型也可能包括物理原型）。如图5是经物理原型测试数据修正过的CVBS宽带隔离变压器仿真模型的特性曲线之一。

　　做出一个仿真相容性的评估（仿真与测量之间的真实性估计），对于改进建模和仿真的技术是很重要的。

　　3.3 设计确认

　　设计任务的目标是实现一种装置能够从技术上保持CVBS信号传输的信息完整性，根据领域知识，这个设计目标的最终关键的验证是测试它对工频共模噪声信号的抑制性能指标CMRR@50Hz。经过业界通用的常规纵向平衡测试法的测量和计算，样本的平均CMMR=62.6，超过了复合视频信号的信噪比要求。设计样品通过了具有国家相关专业标准的认证方的例行测试。概念上从设计任务环境分离出来的独立装置，经过内在系统的设计过程能够适应外在环境，实现了设计目标，过程是收敛的。如果没能达到适应性需求就要重新回到设计过程的起点。

　　4 结语

　　根据CVBS宽带隔离变压器设计任务的背景、目的、和规格需求，建立了关于设计目标的多领域及各层次的变压器模型；基于以仿真迭代的设计技术，验证了模型之间的物理一致性以及建立在物理测量基础上模型仿真的真实性；形成领域知识驱动的虚拟快速原型到产品实现的解决方案搜索的设计过程。