[發明專利]一種通孔型介質支撐等效介電常數計算方法

有效

• 申請號: 201410422551.7
• 申請日: 2014-08-22
• 公開（公告）號: CN104156616B
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: 年夫順
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第四十一研究所
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 北京天奇智新知識產權代理有限公司11340
• 代理人: 陳永寧

技術領域

本發明屬于通孔型介質支撐等效介電常數計算技術領域，尤其涉及的是一種通孔型介質支撐等效介電常數計算方法。

背景技術

為了提高同軸傳輸線和同軸連接器的工作頻率，同軸傳輸線的橫截面尺寸越來越小。小型化同軸連接器均采用空氣介質，并且已標準化和系列化。介質支撐是保持同軸連接器內外導體之間相對位置而必不可少的重要組成部分，介質支撐的引入破壞了同軸傳輸線的連續性。介質支撐設計非常關鍵，在滿足特性阻抗要求的同時，還要對介質與空氣交界處的不連續性進行補償。介質支撐材料的介電常數越接近空氣介電常數，引入的不連續性就越小，但介電常數小的介質材料往往機械強度低、可加工性能差。因此，進一步降低介質材料介電常數受到限制。通常的處理方法是在介質支撐上打孔來降低介質支撐的等效介電常數,打孔處理可以有效降低介質撐的等效介電常數，從而減輕介質撐-空氣交界面處的不連續性。但打孔處理也帶來了另外一個問題，即打孔后介質撐等效介電常數的確定問題。為保證連接器阻抗匹配，設計師需要精確知道打孔后介質撐的等效介電常數。但打孔介質撐等效介電常數的確定問題一直沒有得到很好解決。目前，設計介質撐時一般有兩種處理方法。一種方法是借助HFSS等電磁場仿真軟件。不過，這類仿真軟件無法直接計算介質撐等效介電常數，只是利用它們進行一些輔助分析，設計效率很低。另一種方法是利用粗略的方法估算打孔介質撐的等效介電常數，這種方法精度很差，僅適應于技術指標不高的同軸連接器介質支撐設計。

由于現有電磁場仿真軟件只能處理介質撐設計工作中的正問題，即由已知的介電常數、結構形式等計算連接器的特性阻抗、S參數等，而無法直接計算出打孔介質撐的等效介電常數。因而，借助電磁場仿真軟件(如HFSS)進行介質撐設計的工作模式如下：設計人員先根據自身經驗確定出初始設計方案，然后利用仿真軟件進行仿真分析，再根據仿真結果和個人經驗修改介質撐設計方案，如此反復，直到達到要求的設計指標。這種設計方法，過程繁瑣、效率低下，同時還依賴于設計人員本身的經驗。

由于仿真軟件的不足，設計介質撐時，常用“稱重法”來估算其等效介電常數，計算公式為：ε_等效＝ε(1-V_孔/V_總)；

其中：ε為介質材料的介電常數，V_孔為挖去介質的體積，V_總為介質支撐總體積?！胺Q重法”沒有考慮挖去介質所處的位置，但同軸傳輸線從內導體到外導體電場強度由強變弱，挖去的介質靠近內導體和靠近外導體對場的影響肯定不一樣。因此，“稱重法”計算精度低，只能用于技術指標不高的同軸連接器介質支撐設計。

因此，現有技術存在缺陷，需要改進。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對現有技術的不足，提供一種通孔型介質支撐等效介電常數計算方法。

本發明的技術方案如下：

一種通孔型介質支撐等效介電常數計算方法，其中，包括以下步驟：

步驟1：對于通孔型介質撐可假設同軸傳輸線無限長，內部填充了介質材料，介質材料沿同軸線的軸向沒有變化，材料不均勻性集中在橫截面上；

步驟2：求解填充非均勻介質材料的同軸傳輸線的電磁場；

步驟3：對于橫截面介質分布不均勻的同軸傳輸線，采用扇形剖分，M為沿極坐標的角度方向旋轉一周等角度剖分的次數，N為沿半徑方向等間距剖分的次數，設每一個扇面內介質材料的介電常數相同，即均勻分布，建立通孔介質撐等效介電常數的計算公式如下：

式中，a、b分別為同軸連接器內、外導體半徑，ε(n,m)中表示第n個圓環區與第m個扇形區構成的重疊區域中介質的介電常數。

采用上述方案，建立了通孔型介質撐等效介電常數的一種有效計算方法，與目前使用的“稱重法”相比，該方法具有較高的計算精度，同時還有比較好的計算效率，能夠很好滿足通孔型介質撐設計工作需求。

附圖說明

圖1為本發明同軸線橫截面扇形部分示意圖。

具體實施方式

以下結合附圖和具體實施例，對本發明進行詳細說明。

實施例1