[發(fā)明專利]8毫米基片集成波導(dǎo)環(huán)形器參數(shù)確定方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210591620.8
• 申請日: 2012-12-31
• 公開（公告）號: CN103077271A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳良;付強(qiáng);汪曉光;鄧龍江;何璐;梁迪飛
• 申請（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;H01P1/387
• 代理公司: 成都惠迪專利事務(wù)所 51215
• 代理人: 劉勛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微波、毫米波技術(shù)。

背景技術(shù)

采用各種算法輔助確定器件參數(shù)在現(xiàn)有技術(shù)中有廣泛的應(yīng)用，例如中國專利CN200810150928.2，授權(quán)公告號CN101546347B，發(fā)明名稱“矩形波導(dǎo)低通濾波器的參數(shù)確定方法”。

當(dāng)今，人們對電子器件的工作頻率越來越高。從低頻、高頻到微波毫米波，再到如今研究得如火如荼的太赫茲，器件的尺寸則是越來越高。一方面，這滿足了當(dāng)前對器件小型化、電路集成化的要求。而另一方面，小尺寸無疑增加了器件的加工難度。雖然微細(xì)加工技術(shù)日趨成熟，能滿足大部分小型化器件的加工要求。但是加工成品的尺寸往往與預(yù)期的尺寸有著偏差，而且這些偏差必然會對器件的性能有著不同程度的影響。那么如何度量影響的程度成了必須解決的問題。容差分析方法很好地解決了這一問題。

容差分析卻有著不同方法，比如階矩法和最壞容差分析法。兩者都需要性能指標(biāo)與各參數(shù)之間的數(shù)學(xué)解析關(guān)系。階矩法得到解析式是為了得到性能指標(biāo)的均值和方差，從而給出偏差范圍。最壞容差分析法得到解析式是為了各參數(shù)對性能指標(biāo)的靈敏度，從而確定出重要的靈敏參數(shù)。但是就基片集成波導(dǎo)環(huán)形器（Substrate?IntegratedWaveguide?Circulator簡稱SIW環(huán)形器）而言，其結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜——構(gòu)成該器件的結(jié)構(gòu)有基片集成波導(dǎo)，微帶線，鐵氧體。因此，難以得到性能指標(biāo)與各參數(shù)之間數(shù)學(xué)解析關(guān)系。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種8毫米基片集成波導(dǎo)環(huán)形器參數(shù)確定方法，能夠降低環(huán)形器的加工成本，加快測試周期。

本發(fā)明解決所述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是，8毫米基片集成波導(dǎo)環(huán)形器參數(shù)確定方法，其特征在于，包括下述步驟：

步驟一、確定一個工作于Ka波段的尺寸為8×8平方毫米的SIW環(huán)形器，滿足以下指標(biāo)要求：中心頻率35.5GHz~36GHz，插入損耗-0.3dB以下，各端口回波損耗在-23dB以下的帶寬大于2GHz，三個端口阻抗均為50歐姆；

步驟二、以步驟一中的環(huán)形器的尺寸參數(shù)為中心值，圍繞中心值在一定范圍內(nèi)對部分參數(shù)做單一變量的改變，并進(jìn)行仿真；

步驟三：以中心頻率、插入損耗、回波損耗在-23dB以下的帶寬為目標(biāo)函數(shù)，得到步驟二中單一變量改動的情況下，各目標(biāo)函數(shù)的變化情況；

步驟四：利用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法，計(jì)算各尺寸參數(shù)在變化范圍內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)差σ(x)，以及所對應(yīng)的各目標(biāo)函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)差σ(f)；

步驟五：在歸一化增量靈敏度公式中：分別以標(biāo)準(zhǔn)差σ(f)、σ(x)代替增量Δf、Δx，對步驟四中的各目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行靈敏度分析，得到各尺寸參數(shù)對目標(biāo)函數(shù)的歸一化靈敏度;

步驟六：利用最環(huán)容差分析方法，結(jié)合目標(biāo)函數(shù)的歸一化靈敏度，得出尺寸的可接受偏差。

本發(fā)明利用微波工程中使用非常廣泛的軟件HFSS，對模型進(jìn)行仿真以得到較為正確的結(jié)果。

本發(fā)明的有益效果是，由階矩法給出參數(shù)的靈敏度，得到靈敏參數(shù)后，利用最壞容差分析方法給出參數(shù)的偏差，能夠降低環(huán)形器的加工成本；提高環(huán)形器的合格率；并對環(huán)形器后期的測試，做出指導(dǎo)性的預(yù)測，從而加快測試周期。

附圖說明

圖1是本發(fā)明8毫米SIW環(huán)形器的立體圖。

圖2是本發(fā)明8毫米SIW環(huán)形器的剖視狀態(tài)示意圖。

圖3是本發(fā)明8毫米SIW環(huán)形器回波損耗曲線圖。

圖4是本發(fā)明8毫米SIW環(huán)形器的插入損耗曲線圖。

圖5是本發(fā)明8毫米SIW環(huán)形器的三個端口的阻抗曲線圖。

圖6是本發(fā)明8毫米SIW環(huán)形器的尺寸參數(shù)示意圖。

圖7為中心頻率與Rf的關(guān)系曲線圖；

圖8為帶寬與Rf的關(guān)系曲線圖；

圖9為端口阻抗與Rf的關(guān)系曲線圖。

圖10是孔間距a和帶寬的關(guān)系曲線圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明所述的容差分析方法步驟如下：

步驟一：設(shè)計(jì)了一個工作于Ka波段的尺寸為8×8平方毫米的SIW環(huán)形器。達(dá)到以下指標(biāo)要求

1）中心頻率35.5GHz~36GHz

2）插入損耗-0.3dB以下

3）各端口回波損耗在-23dB以下的帶寬大于2GHz

4）三個端口阻抗均為50歐姆

步驟二：以步驟一中的環(huán)形器的尺寸參數(shù)為中心值，結(jié)合均勻設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)法，圍繞中心值在一定范圍內(nèi)對部分參數(shù)做單一變量的改變，并在HFSS軟件中進(jìn)行仿真。