[發明專利]一種包含平面對諧振特性影響的分段式過孔建模方法

有效

• 申請號: 201110258343.4
• 申請日: 2011-09-02
• 公開（公告）號: CN102436516A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發明（設計）人: 閻照文;車明明;韓雅靜;于文璐
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京慧泉知識產權代理有限公司 11232
• 代理人: 王順榮;唐愛華

1.一種包含平面對諧振特性影響的分段建模的過孔建模方法，其特征在于：該方法具體步驟如下：

步驟一：將過孔結構在每塊平板的中心位置處進行分解，分解后為三部分：頂層微帶線到上部分過孔垂直轉換結構、中間多層板垂直過孔結構和下部分過孔到底層微帶線垂直轉換結構；

步驟二：提取過孔各部分等效電路中的的電容和電感參數，具體有：焊盤對平面電容C_pad上/下柱體對平面電容C_top/bottom，中間柱體對平面電容C_viabody，上/下柱體電感L_top/bottom，中間柱體電感L_viabody；當過孔穿過多個平面對時，中間柱體相應被分成多段，此時中間柱體的電容和電感值也因各段的長度不同而不同；對于差分過孔，還需要求解上/下柱體對間的互容C_m-top/bottom，中間柱體對間互容C_m-viabody，上/下柱體對間互感L_m-top/bottom和中間柱體對間互感L_m-viabody參數；

步驟三：建立頂層微帶線到上部分過孔垂直轉換結構和下部分過孔到底層微帶線垂直轉換結構的等效電路圖；

步驟四：提取平面對在過孔圓心所在位置處的阻抗參數；基于諧振腔原理，應用Matlab編程求得一系列頻率相關的阻抗數據，記為Zpp；

步驟五：將步驟四中所得的Zpp添加到中間垂直過孔的等效電路模型中；該模型反映了平面對的諧振特性對過孔的影響；

步驟六：將步驟三和步驟五中過孔的各部分等效電路按頂層微帶線到上部分過孔垂直轉換結構-中間多層板垂直過孔結構-下部分過孔到底層微帶線垂直轉換結構順序級聯，并在最終等效電路兩端各加一個終端端口，添加一個S參數控制器，掃描頻率從100MHz到10GHz，掃描步長為10MHz，計算兩個端口的S11參數和S21參數；

步驟七：在ADS中建立過孔結構的一階電路模型，并在仿真軟件HFSS中建立過孔的物理模型，兩個模型的求解設置與步驟六中相同，計算S11參數和S21參數，并將所得結果與步驟六中的結果作比對。

2.根據權利要求1所述的一種包含平面對諧振特性影響的分段建模的過孔建模方法，其特征在于：步驟二中所述的“提取過孔各部分等效電路中的的電容和電感參數”，其具體實現過程如下：焊盤對平面電容C_pad：

其中

Λ={J0(χ01)N0(χ01(rpad/rviabody))-N0(χ01)J0(χ01(rpad/rviabody))}2(J02(χ01)/J02(χ01(rpad/rviabody)))-1]]>

χ01=3.1rantipad/rviabody-1]]>

上/下柱體對平面電容C_top/bottom：

C_top/bottom＝A[D_I+D_II+D_III]????????(2)

其中

A=2πϵ0ϵrln(rantipad/rviabody)]]>

DI=Σp=1v(h+d)(rantipad-rviabody)v(h-(p-1)(h/v))2+(rantipad-rviabody)2]]>

DII=Σp=1v(h2+(rantipad-rpad)2)(rpad-rviabody)vh2+((rantipad-rpad)+(p-1)((rpad-rviabody)/v))2]]>

DIII=Σp=1v(h2+(rantipad-rpad)2)(rantipad-rpad)2+(h+((p-1)d/v))2]]>

中間柱體對平面電容C_viabody：

Cviabody=B(2πϵ0ϵrln(rantipad/rviabody))---(3)]]>

其中

B=Σp=1v(h+d)(rantipad-rviabody)((h/2)-(p-1)(h/2v))2+(rantipad-rviabody)2]]>

對于差分過孔，過孔各部分間的互容可由式(4)計算得到，自感與互感可由式(5)計算得到；當計算自感時，令式(5)中s等于孔的半徑即可；

Cm=hπϵ0ϵrln{s2rviabody[1+1-(2rviabodys)2]}---(4)]]>

Lij=5.08{ln((hs)+1+(hs)2)-(1+(sh)2)+(sh)}---(5)]]>

公式(1)-(5)中各參數含義分別為：

ε₀：真空中的介電常數????????ε_r：介質的介電常數???????????π：圓周率

r_viabody：過孔半徑??????????r_pad：過孔焊盤半徑?????????????r_antipad：過孔反焊盤半徑

d：平板的厚度???????????????h：孔的高度????????????????????s：差分過孔間的距離

v：分段數目?????????????????J₀(x)：零階第一類貝賽爾函數????N₀(x)：零階第二類貝賽爾函數

C_m：互容????????????????????L_ij：當i≠j時為互感，當i＝j時為自感。