[發明專利]一種基于稀疏排列的微波器件螺栓安裝位置的快速確定方法

有效

• 申請號: 201410625303.2
• 申請日: 2014-11-07
• 公開（公告）號: CN104462651A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 王從思;彭雪林;王艷;王偉;李申;周金柱;陳光達;米建偉;黃進;楊崇金;程景勝
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

技術領域

本發明屬于微波射頻電路技術領域，具體是一種基于稀疏排列的微波器件螺栓安裝位置的快速確定方法，可用于快速、有效地確定微波器件螺栓安裝位置，指導微波器件的結構工藝方案設計，保障微波器件電性能的實現。?

背景技術

隨著電子技術的日益發展，毫米波、微米波等微波器件被廣泛應用于通信、雷達、監測等眾多領域，電子設備的工作環境也日趨復雜，這對微波器件在復雜環境下的電性能保障帶來了更大的考驗。工作環境載荷中，隨機振動引起的結構變形問題最為典型，其直接影響著微波射頻電路的接地特性，而微波射頻電路的接地特性恰恰影響著微波電路的傳輸性能，制約著整個微波器件電性能的實現。?

在高頻微波系統中，螺栓連接是實現整個介質基板與承載結構框架連接的一種典型工藝，其一方面起到固定介質基板的作用，另一方面用來實現電路系統的地線與承載結構框架的電連接，即接地。然而，在實際生產裝配過程中，由于受到微波器件的結構尺寸與安裝位置的限制，螺栓安裝的排布形式更多的是靠技術人員的主觀經驗，缺乏相應的理論指導與設計方案。在承載結構受到隨機振動影響下，由于介質基板和結構框架的剛度不同，介質基板和結構框架都會有不同程度的變形，從而產生分離并影響介質基板的接地特性，而接地特性的變化直接影響著微波器件的傳輸性能。可見，傳統意義上，利用經驗方式確定螺栓的排布形式往往會帶來較為嚴重的信號完整性問題。?

基于此，有必要提出一種方法，對螺栓的安裝位置進行快速、有效地確定，進而提出合理的螺栓排布形式，指導微波器件的結構工藝方案設計，以降低對微波電路傳輸性能的影響。?

發明內容

針對上述微波器件結構設計中存在的問題，本發明的目的在于提出一種基于稀疏排列的微波器件螺栓安裝位置的快速確定方法，該方法通過改變螺栓的排布形式，可以對螺栓的安裝位置進行快速、有效地確定，使微波器件的傳輸性能達到工程設計的指標要求，同時指導微波器件的結構工藝方案設計。?

為了實現上述目的，本發明提出的一種基于稀疏排列的微波器件螺栓安裝位置的快速確定方法包括如下步驟：?

(1)根據微波器件的各組成部分，確定包含微帶線、介質基板及接地外殼的微波器件的結構參數以及材料屬性，同時確定微波器件的電磁工作參數；?

(2)根據微波器件的結構參數，確定螺栓的安裝區域；?

(3)根據微波器件的實際安裝需求，確定螺栓的布局參數；?

(4)根據確定的螺栓安裝區域與螺栓的布局參數，確定螺栓排布的初始方案，得到初始的螺栓排布的稀疏矩陣；?

(5)根據給定的微波器件的結構參數、材料屬性以及螺栓排布的初始方案在結構分析軟件中建立微波器件的結構有限元模型，得到介質基板表面采樣節點Q_i的設計坐標(x_i,y_i,z_i)；?

(6)利用有限元軟件，對微波器件進行有限元分析，得到介質基板表面采樣節點Q_i變形后的位移(Δx_i,Δy_i,Δz_i)，并計算采樣節點Q_i變形后的新坐標為(x_i+Δx_i,y_i+Δy_i,z_i+Δz_i)；?

(7)根據最小二乘法原理，利用數據分析軟件MATLAB對變形介質基板表面進行擬合，得到變形介質基板表面的空間曲面方程；?

(8)根據變形介質基板表面的空間曲面方程、微波器件的結構參數、材料屬性及電磁工作參數，在電磁分析軟件中建立微波器件的電磁分析模型；?

(9)利用電磁分析軟件，計算微波器件的傳輸性能參數；?

(10)根據微波器件的傳輸性能指標要求，判斷當前螺栓稀疏排布形式下計算出的微波傳輸性能是否滿足要求，如果滿足要求，則當前螺栓排布的稀疏矩陣為最佳螺栓排布形式；否則，根據上一次的螺栓排布的稀疏矩陣以及當前的微波器件的傳輸性能，通過選擇、交叉、變異的方法更新螺栓排布的稀疏矩陣，并重復步驟(4)至步驟(10)，直至滿足要求。?

進一步地，所述步驟(1)中確定微波器件的結構參數，包括微帶傳輸線、介質基板以及接地外殼的長度、寬度及高度，安裝螺栓的公稱直徑；確定微波器件的材料屬性，包括彈性模量、泊松比、相對介電常數及質量密度；確定微波器件的電磁工作參數，包括微帶傳輸線的電磁工作頻率f與工作波長λ。?