[發明專利]一種P波段基片集成波導環行器有效Q值的求解方法

有效

• 申請號: 202011477218.8
• 申請日: 2020-12-15
• 公開（公告）號: CN112699537B
• 公開（公告）日: 2022-10-14
• 發明（設計）人: 汪曉光;馬洪澤;王浩川;孫佳棟;韓天成;楊光
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;H01P1/383
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 閆樹平

1.一種P波段基片集成波導環行器有效Q值的求解方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、通過插入損耗和能量消耗的關系定義環行器的有效Q值：

其中，IL為環行器的插入損耗，P_輸入為環行器的輸入功率，P_輸出為環行器的輸出功率；根據品質因數即Q值的定義式：

則：

反推出環行器有效Q值與插入損耗IL的關系式為：

步驟二、選取待求解基片集成波導環行器的以下參數并以其數值為中心值做范圍變化并代入HFSS仿真軟件中進行變量仿真測試：中心結鐵氧體半徑r，厚度h，飽和磁化強度4πMs，有效線寬ΔH_e，損耗角正切tgδ，介電常數ε；匹配銅臺半徑R，厚度d；外加偏置磁場強度H₀；

步驟三、以步驟二測試結果中環行器回波損耗在-15dB以下的范圍為有效數據范圍，并記錄有效數據范圍內的環行器插入損耗的數值；將記錄下的插入損耗的數值代入到步驟一中有效Q值與插入損耗的關系式中求解出有效Q值，從而建立起各參數與有效Q值的聯系；

步驟四：首先，通過數理統計方法得到各單一參數與環行器有效Q值的函數變化關系：

鐵氧體有效線寬與有效Q值的變化關系：

Q＝0.013ΔH_e²-0.4318ΔH_e+73.06

鐵氧體飽和磁化強度與有效Q值的變化關系：

Q＝0.0006ΔH_e²-0.33ΔH_e+69.68

環行器外加偏置場與有效Q值的變化關系：

Q＝53.44-1.24cos(0.011H₀)-4.53sin(0.011H₀)-2.27cos(0.022H₀)-4.04sin(0.022H₀)

鐵氧體損耗角正切值與有效Q值的變化關系：

Q＝53.5-0.53cos(1377tgδ)+0.47sin(1377tgδ)-0.18cos(2754tgδ)+0.11sin(2754tgδ)

鐵氧體介電常數與有效Q值的變化關系：

Q＝53.39-0.36cos(1.01ε)+0.49sin(1.01ε)

鐵氧體厚度與有效Q值的變化關系：

Q＝-1.71h²+9.15h+51.96

鐵氧體半徑與有效Q值的變化關系：

Q＝49.43+4.42cos(0.941)+1.03sin(0.94r)-0.67cos(1.88r)+0.93sin(1.88r)

匹配銅臺半徑與有效Q值的變化關系：

Q＝55.23-0.91cos(17.81R)-0.43sin(17.81R)+0.24cos(35.62R)+0.46sin(35.62R)

匹配銅臺厚度與有效Q值的變化關系：

Q＝2.5e⁶-2.5e⁶cos(-0.003d)+3.4e⁴sin(-0.003d)

然后，通過考查各單一參數變化對有效Q值的影響，選取對有效Q值影響較大的兩組參數進行雙變量仿真并根據數理統計方法得到雙參數變化與有效Q值的變化關系：

鐵氧體飽和磁化強度及有效線寬與有效Q值的變化關系：

Q＝-155.8+0.16*4πMs+0.36ΔH_e-2.17e^-54πMs²-6.5e^-4*4πMs*ΔH_e+3.65e^-3ΔH_e²

匹配銅臺半徑及厚度與有效Q值的變化關系：

Q＝-317.5+27.12R-30.34d-0.4R²+0.2*d*R

最后，根據步驟二選取的各參數對有效Q值的影響大小及特點，利用數理統計方法對上述各參數隨有效Q值的變化關系式進行擬合，得出P波段基片集成波導環行器有效Q值求解公式：

Q＝-163.43+0.16*4πM_s+0.36*ΔH_e-0.00022*4πM_s²-0.00065*ΔH_e*4πM_s+0.0037*ΔH_e²-[1.24cos(0.011H₀)-4.53sin(0.011H₀)-2.27cos(0.022H₀)-4.04sin(0.022H₀)]-[0.54cos(1372tgδ)+0.5sin(1372tgδ)]-[0.36cos(1.01ε)+0.49sin(1.01ε)]+[4.07R-4.55d-0.06R2+0.03Rd]-[1.37h²+7.32h]+[4.42cos(0.941)+1.03sin(0.941)-0.666cos(1.88r)+0.929sin(1.88r)]。

2.如權利要求1所述P波段基片集成波導環行器有效Q值的求解方法，其特征在于；所述基片集成波導環行器為基片集成脊波導環行器。