[發明專利]一種基于接觸結構等效阻抗的矩形波導傳輸損耗分析方法

有效

• 申請號: 201710229816.5
• 申請日: 2017-04-10
• 公開（公告）號: CN107180122B
• 公開（公告）日: 2019-11-08
• 發明（設計）人: 葛潮流;王偉;婁順喜;錢思浩;段寶巖;王從思;李娜;宋立偉;李鵬;周金柱
• 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: 姚詠華

1.一種基于接觸結構等效阻抗的矩形波導傳輸損耗分析方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)根據粗糙表面形貌的自相似性，確定波導連接粗糙表面的分形函數；

(2)提取粗糙表面接觸結構的材料參數，并進行等效處理；

(3)對粗糙表面的每一維尺度，借助擬合公式求解出粗糙表面實際接觸面積與法向位移量；

(4)根據粗糙表面實際表面形貌參數的接觸面積與法向位移量，求出電接觸等效電阻與電容；

(5)由得到的電接觸等效電阻與電容，將接觸結構等效成具有新的介電常數與電導率的連續媒質；

(6)應用波導傳輸線理論將接觸等效連續媒質作為插入阻抗，計算出因接觸引起的傳輸損耗；

所述步驟(5)中，包括如下步驟：

將接觸結構等效為導電媒質，截面尺寸長度為波導寬邊a_wg，厚度為d，則電導率為

式中，d為導電媒質的厚度，對應粗糙面擠壓后基準面之間的距離，R_total為總的接觸電阻，A₀為表面投影面積；

相對介電常數為

式中，A_c為最小級尺度的實際接觸面積，d_c為粗糙表面平均面與理想平面之間的距離；

所述步驟(6)中，包括如下步驟：

(6a)媒質的波阻抗按照下式求得

式中，為電場與磁場的幅度比值，為相位偏轉角度；

(6b)接觸結構總的等效阻抗為接觸結構傳輸特系數計算公式

式中，η_c為等效媒質的波阻抗，為矩形波導波阻抗。

2.根據權利要求1所述的基于接觸結構等效阻抗的矩形波導傳輸損耗分析方法，其特征在于，所述步驟(1)中，確定波導連接粗糙表面的分形函數為

式中，g_n＝g₀γ^(D-2)n，為第n級的尺度幅度，λ_n＝λ₀/γⁿ，為第n度的空間周期，x、y為投影面坐標。

3.根據權利要求1所述的基于接觸結構等效阻抗的矩形波導傳輸損耗分析方法，其特征在于，所述步驟(2)中，接觸結構具有相同的材料特性參數，分別為彈性模量E和泊松比ν，并且將粗糙面接觸等效為平面與粗糙面接觸，等效彈性模量E^*為

4.根據權利要求1所述的基于接觸結構等效阻抗的矩形波導傳輸損耗分析方法，其特征在于，所述步驟(3)中，包括如下步驟：

(3a)基維尺度的名義接觸面積為表面的投影面積A₀，平均應力為宏觀實際應力p₀，則接觸面總的壓力為

F＝p₀·A₀；

(3b)為第n級尺度完全接觸時的應力；

式中，g_n為第n級尺度幅度，λ_n為第n級尺度空間周期；

(3c)求解當表面初始接觸時的接觸圓面積為表面接近求解完全接觸時的接觸矩形面積為表面初始接觸時的接觸圓半徑為表面接近完全接觸時的接觸正方形邊長為

其中，為平均應力；

(3d)第n級尺度接觸面積公式通過下式得到

(3e)沿接觸面方向的變形為

(3f)每級接觸面積作為下一級尺度的名義接觸面積，第n級尺度，其名義接觸面積為A_0n＝A_n-1,平均應力為轉到步驟(3b)；

(3g)通過各級尺度接觸面積以及接觸變形求得整個粗糙面實際接觸面積為最高一維尺度的接觸面積A_n,max，粗糙參考面與理想平面距離為

式中，δ_n為第n級尺度沿壓力方向位移；

粗糙表面平均面與理想平面之間的距離為

5.根據權利要求4所述的基于接觸結構等效阻抗的矩形波導傳輸損耗分析方法，其特征在于，所述步驟(4)中，包括如下步驟：

(4a)對第n級尺度，計算比例因子其中，為圓形接觸面接觸電阻，為正方形接觸面接觸電阻，ρ為導體電阻率，A_n為第n級尺度實際接觸面積；

(4b)對第n級尺度，接觸電阻通過下式得到

式中，ψ_n為比例因子；

(4c)第n尺度接觸點數目為

(4d)求解總的接觸電阻為

(4e)接觸結構中等效電容為其中，ε₀為真空介電常數，A₀為表面投影面積，A_n,max為第n級尺度最大接觸面積，d_c為粗糙表面平均面與理想平面之間的距離。