專利名稱：：平板裂縫天線mcm+mom導(dǎo)納誤差分析法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明是關(guān)于在提取平板裂縫天線輻射縫導(dǎo)納時(shí)，分析平板裂縫天線導(dǎo)納誤差的方法。
背景技術(shù)：
：以往理論上進(jìn)行的導(dǎo)納誤差分析，通常只分析了輻射縫縫長與偏置對導(dǎo)納的影響，而對波導(dǎo)的尺寸，如寬邊、窄邊和壁厚以及縫隙的寬度沒有進(jìn)行分析，這樣的誤差分析是粗略的，而在高頻下的輻射縫導(dǎo)納對波導(dǎo)尺寸和縫隙的尺寸都十分敏感，此時(shí)，傳統(tǒng)的誤差分析法顯然不能滿足要求。要準(zhǔn)確地進(jìn)行導(dǎo)納的提取，首先必須保證導(dǎo)納測試件加工尺寸的準(zhǔn)確性，那么必須精確的分析導(dǎo)納測試件各結(jié)構(gòu)參數(shù)(包括了波導(dǎo)寬邊a、波導(dǎo)窄邊b、波導(dǎo)壁厚t、縫隙長度21、縫隙寬度w和縫隙的偏置δ)對導(dǎo)納的影響及其各自的影響程度，從而提出合理的加工誤差要求。其次，還需要清楚的知道測試系統(tǒng)誤差對導(dǎo)納提取的影響。通過對以上誤差的分析得到實(shí)驗(yàn)法提取導(dǎo)納的總誤差，由此指導(dǎo)導(dǎo)納測試件的加工及其測試，保證實(shí)驗(yàn)提取的導(dǎo)納數(shù)據(jù)的精確性。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足之處，提供一種相比于上述現(xiàn)有技術(shù)更方便、快捷、準(zhǔn)確，效率更高的分析平板裂縫天線導(dǎo)納誤差的方法本發(fā)明的上述目的可以通過以下措施來達(dá)到。本發(fā)明提供的一種平板裂縫天線MCM+M0M導(dǎo)納誤差分析法，其特征在于包括如下步驟(1)采用矩量法(MOM)建立輻射縫導(dǎo)納與導(dǎo)納測試件各結(jié)構(gòu)參數(shù)誤差項(xiàng)之間關(guān)系的誤差分析數(shù)學(xué)模型；(2)選用rooftop基函數(shù)[1]和矩形脈沖校驗(yàn)函數(shù)，利用磁場的連續(xù)性在縫隙的上下兩個(gè)面上建立場方程，并將積分方程轉(zhuǎn)化成矩陣的形式，求解得到縫隙的場分布，得到波導(dǎo)端口的反射系數(shù)S11[2]，再根據(jù)導(dǎo)納與反射系數(shù)的關(guān)系y=-2Sn/(1+Sn)求得縫隙的導(dǎo)納1，導(dǎo)納值y關(guān)于波導(dǎo)的長寬分別為a和b，波導(dǎo)的壁厚為t，縫長為21，縫寬為w，以及縫隙偏離波導(dǎo)中心線的位置式偏置為δ，六個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)誤差的函數(shù)，完成建立數(shù)學(xué)模型。(3)計(jì)算機(jī)編程實(shí)現(xiàn)⑴中的數(shù)學(xué)模型。(4)將上述波導(dǎo)和縫隙的結(jié)構(gòu)參數(shù)誤差項(xiàng)看作是服從某種概率分布的隨機(jī)變量，并對這些變量進(jìn)行抽樣。(5)將抽樣值代入誤差的數(shù)學(xué)模型程序中進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算，根據(jù)計(jì)算結(jié)果，提出合適的加工誤差指標(biāo)；(6)用MCM對測試儀器的誤差進(jìn)行分析，測試儀器的誤差即是散射參數(shù)S參數(shù)的測試誤差。將S參數(shù)的幅度和相位誤差看作是服從某種概率分布的隨機(jī)變量，對其進(jìn)行抽樣計(jì)算，得到測試誤差對導(dǎo)納影響的統(tǒng)計(jì)結(jié)果；(7)提出實(shí)驗(yàn)法提取輻射縫導(dǎo)納的總誤差。本發(fā)明相比于現(xiàn)有技術(shù)具有如下有益效果MCM+M0M導(dǎo)納誤差分析法利用矩量法建立起數(shù)學(xué)模型，對服從某種概率分布的參數(shù)進(jìn)行隨機(jī)抽樣，以模擬實(shí)際的物理過程，最后統(tǒng)計(jì)模型輸出結(jié)果的誤差分布。在實(shí)驗(yàn)法提取平板裂縫天線輻射縫導(dǎo)納時(shí)，將導(dǎo)納提取誤差分成了兩類誤差測試件的加工誤差和儀器測試誤差。用MonteCarlo法(MCM)分別計(jì)算以上兩類誤差，最后將兩類誤差進(jìn)行合成，得到實(shí)驗(yàn)提取輻射縫導(dǎo)納的總誤差，以此來指導(dǎo)導(dǎo)納測試件的加工及其測試。本發(fā)明與以往的誤差分析方法相比更方便、快捷、準(zhǔn)確，對影響導(dǎo)納的結(jié)構(gòu)參數(shù)誤差的考慮更加全面，因?yàn)樵摲椒梢詫Σ▽?dǎo)長寬、壁厚以及縫隙的寬度進(jìn)行分析，這是以往的誤差分析法所不能完成的。因此這種分析方法與實(shí)際加工產(chǎn)生誤差的過程更貼近。另外，該方法的數(shù)學(xué)模型是用MOM法建立并用計(jì)算機(jī)程序?qū)崿F(xiàn)的，速度快，效率高。而在毫米波等高頻段的導(dǎo)納提取中，其優(yōu)勢也是非常明顯的，因?yàn)楦哳l下輻射縫導(dǎo)納對測試件各結(jié)構(gòu)參數(shù)誤差更敏感，那么必須精確的知道各誤差項(xiàng)對導(dǎo)納的影響及其影響程度，MCM+M0M誤差分析法提供的精確全面的誤差分析正好可以很好的完成這樣的工作。圖1是平板裂縫天線縫隙波導(dǎo)示意圖。圖2是平板裂縫天線縫隙的俯視圖。圖3r00ft0p基函數(shù)在縫隙處建立的幾何示意圖。具體實(shí)施例方式首先根據(jù)本發(fā)明方法在波導(dǎo)裂縫天線的輻射縫隙處建立誤差分析的數(shù)學(xué)模型。采用矩量法(MOM)建立誤差分析的數(shù)學(xué)模型，即建立輻射縫導(dǎo)納與導(dǎo)納測試件各結(jié)構(gòu)參數(shù)誤差項(xiàng)之間的關(guān)系。按圖1、圖2所示的波導(dǎo)的長寬分別為a和b，波導(dǎo)的壁厚為t，縫長為21，縫寬為w以及縫隙偏離波導(dǎo)中心線的位置即偏置為δ。采用MOM分析，選用rooftop基函數(shù)[1]和矩形脈沖校驗(yàn)函數(shù)[2]，利用磁場的連續(xù)性在縫隙的上下兩個(gè)面上建立場方程，并將積分方程轉(zhuǎn)化成矩陣的形式，求解得到縫隙的場分布，從而可以得到波導(dǎo)端口的反射系數(shù)S11[2]，再根據(jù)導(dǎo)納與反射系數(shù)的關(guān)系y=-2Sn/(l+Sn)可以求得縫隙的導(dǎo)納y-2cos[^(每+δ’)]sm(!χ令)[1-Cos(A0A)Eα嚴(yán)'πωμ0βλ0ηa2a2^rlJy—----.jUtcifπ.a^.,πΗ\Γ1.-jPmr.πωμ0ρ]0Ηa2a2(1)此導(dǎo)納值是關(guān)于波導(dǎo)和縫隙結(jié)構(gòu)參數(shù)的一個(gè)函數(shù)。當(dāng)加工過程中產(chǎn)生誤差的時(shí)候，χ=χ。+Δχ。其中χ表示a，S，t，w，21和δ中任意一個(gè)的理論設(shè)計(jì)值，Δχ表示與它們的理論值對應(yīng)的誤差項(xiàng)Aa，Ab,At,Aw,Δ21和Δδ中的一個(gè)。那么導(dǎo)納值y關(guān)于這六個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)誤差的函數(shù)為y=f(Aa,Ab,At,Aw,Δ21,Δδ)(2)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>(3)其中a'=a+Aa,δ'=δ+Δδ,w'=w+Aw,h‘=(21+Δ21)/N,^-(21+Α21)/2+Μ。其中…是求解場方程所得的電場的系數(shù)因子，求解過程中所用到的波導(dǎo)窄邊b'=b+Ab，壁厚t'=t+At。那么導(dǎo)納y關(guān)于誤差項(xiàng)Aa，Ab,At,Aw,Δ21和Δδ的數(shù)學(xué)模型建立完成。其中對誤差項(xiàng)Aa，Ab,At,Aw,Δ21和Δδ進(jìn)行抽樣計(jì)算的時(shí)候，可用計(jì)算機(jī)產(chǎn)生服從正態(tài)分布的隨機(jī)數(shù)來模擬。通過計(jì)算機(jī)編程實(shí)現(xiàn)上述數(shù)學(xué)模型的計(jì)算分析。將波導(dǎo)和縫隙的結(jié)構(gòu)參數(shù)誤差項(xiàng)看作是服從某種概率分布的隨機(jī)變量，并對這些變量進(jìn)行抽樣。將抽樣值代入誤差的數(shù)學(xué)模型程序中進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算。其中包括兩步首先是分別分析波導(dǎo)和縫隙結(jié)構(gòu)參數(shù)誤差項(xiàng)Aa，Ab,At，Aw,Δ21和Δδ對導(dǎo)納的影響及其各自的影響程度，其次是這些誤差項(xiàng)同時(shí)作用時(shí)對導(dǎo)納的影響。其中某些結(jié)構(gòu)參數(shù)的誤差對導(dǎo)納的影響較大，如波導(dǎo)的寬邊a，縫長21，偏置δ，那么對這些結(jié)構(gòu)參數(shù)的加工誤差要求應(yīng)該提得嚴(yán)格一些，而某些誤差對導(dǎo)納影響較小的結(jié)構(gòu)參數(shù)如窄邊b，縫寬w和波導(dǎo)壁厚t，則可以對其加工誤差指標(biāo)適當(dāng)放寬。采用MonteCarlo法(MCM)對測試儀器的誤差進(jìn)行分析。實(shí)驗(yàn)提取導(dǎo)納的基礎(chǔ)，是對S參數(shù)的測量，那么測試儀器的誤差即是S參數(shù)測試誤差?？梢詫參數(shù)的幅度和相位誤差看作是服從某種概率分布的隨機(jī)變量，對其進(jìn)行抽樣計(jì)算，同樣可以得到測試誤差對導(dǎo)納影響的統(tǒng)計(jì)結(jié)果。實(shí)驗(yàn)方法提取導(dǎo)納的總誤差由加工誤差和S散射參數(shù)的測試誤差共同決定。根據(jù)=σ2可以得到實(shí)驗(yàn)法提取導(dǎo)納的總誤差，其中σ。為實(shí)驗(yàn)提取導(dǎo)納的總誤差均方根值，σj為加工誤差，。jS參數(shù)的測量誤差。假設(shè)選擇中心頻率為Ka波段的某一頻率，波導(dǎo)為Ka波段的標(biāo)準(zhǔn)波導(dǎo)aXb=7.112mmX3.556mm。首先分別考慮波導(dǎo)和縫隙的各個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)的誤差在士0.02mm范圍內(nèi)時(shí)對諧振頻率和諧振電導(dǎo)的影響。表1各結(jié)構(gòu)參數(shù)的加工誤差均取士0.02mm時(shí)對諧振頻率的影響<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>表2各結(jié)構(gòu)參數(shù)的加工公差均取士0.02mm時(shí)對諧振電導(dǎo)的影響<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>那么根據(jù)表1和表2的結(jié)果可以看出對諧振頻率和電導(dǎo)值精度影響最大的是縫隙長度和縫隙偏置。因此根據(jù)以上結(jié)果調(diào)整各參數(shù)的誤差范圍，21和δ的誤差范圍取為士0.02mm，b和t的誤差范圍取士0.03mm，a和w的誤差范圍仍取士0.02mm。計(jì)算這些誤差同時(shí)存在時(shí)對諧振電導(dǎo)和諧振頻率的影響，如表3、4所示表3調(diào)整后的加工誤差對諧振頻率的影響<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>表4調(diào)整后的加工誤差對諧振電導(dǎo)的影響<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>范圍取士0.02mm。接下來是對測試儀器誤差的分析。假設(shè)HFSS仿真得到的偏置1.Omm的S11值為S參數(shù)值(也可選用MOM計(jì)算得到的S11),測試誤差則在該參數(shù)值周圍變動(dòng)。每次計(jì)算1萬次，統(tǒng)計(jì)計(jì)算結(jié)果均值和均方差，均方差的3倍作為誤差值。取幅度誤差為士0.ldB，相位誤差為士1°，所得的測試誤差如表5所示表5測試儀器誤差對諧振電導(dǎo)和諧振頻率的影響<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>那么，測試總誤差為表6測試方法得到的諧振電導(dǎo)和諧振頻率誤差<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>按照上述的誤差分析步驟可以對實(shí)驗(yàn)法導(dǎo)納提取的誤差進(jìn)行詳細(xì)的分析，不儀可以提出合適的加工誤差指標(biāo)，并且能夠知道所測得的導(dǎo)納的精度范圍。這為實(shí)驗(yàn)法提取導(dǎo)納提供了精確的誤差分析數(shù)據(jù)，尤其是在高頻段的導(dǎo)納提取中其優(yōu)勢十分突出。rooftop基函數(shù)[1]和矩形脈沖校驗(yàn)函數(shù)[2]的具體形式如下[1]Rooftop基函數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>其中h是步長，w為縫寬，ζ·。,C1……Ν為節(jié)點(diǎn)、而=-1+β,21為縫長；[2]脈沖校驗(yàn)函數(shù)是<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>其中所用符號見圖3所示，<formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula>h是步長，GA1......Ν為節(jié)點(diǎn)ο本發(fā)明采用的HFSS軟件是Ansoft公司制作的HFSSll版本。權(quán)利要求一種平板裂縫天線MCM+MOM導(dǎo)納誤差分析法，其特征在于包括如下步驟(1)采用矩量法(MOM)建立輻射縫導(dǎo)納與導(dǎo)納測試件各結(jié)構(gòu)參數(shù)誤差項(xiàng)之間關(guān)系的誤差分析數(shù)學(xué)模型；(2)選用rooftop基函數(shù)[1]和矩形脈沖校驗(yàn)函數(shù)，利用磁場的連續(xù)性，在縫隙的上下兩個(gè)面上建立場積分方程，并將積分方程轉(zhuǎn)化成矩陣的形式，求解得到縫隙的場分布和波導(dǎo)端口的反射系數(shù)S11[2]，再根據(jù)導(dǎo)納與反射系數(shù)的關(guān)系式y(tǒng)＝-2S11/(1+S11)求得縫隙的導(dǎo)納y，導(dǎo)納值y關(guān)于波導(dǎo)的長寬分別為a和b，波導(dǎo)的壁厚為t，縫長為2l，縫寬為w，以及縫隙偏離波導(dǎo)中心線的位置式偏置為δ，通過上述六個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)誤差的函數(shù)，建立完成數(shù)學(xué)模型；(3)計(jì)算機(jī)編程實(shí)現(xiàn)步驟(1)中的數(shù)學(xué)模型；(4)將上述波導(dǎo)和縫隙的結(jié)構(gòu)參數(shù)誤差項(xiàng)看作是服從某種概率分布的隨機(jī)變量，并對這些變量進(jìn)行抽樣；(5)將上述抽樣值代入誤差的數(shù)學(xué)模型程序中進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算，然后根據(jù)步驟(4)中的計(jì)算結(jié)果，提出合適的加工誤差指標(biāo)；(6)用MCM對測試儀器的誤差進(jìn)行分析，測試儀器的誤差即是散射參數(shù)S參數(shù)的測試誤差；將散射參數(shù)S參數(shù)的幅度和相位誤差，看作是服從某種概率分布的隨機(jī)變量，對其進(jìn)行抽樣計(jì)算，得到測試誤差對導(dǎo)納影響的統(tǒng)計(jì)結(jié)果；(7)在上述步驟(6)的實(shí)驗(yàn)法中，提出輻射縫導(dǎo)納的總誤差。2.如權(quán)利要求1所述的平板裂縫天線MCM+M0M導(dǎo)納誤差分析法，其特征在于，縫隙的導(dǎo)納1<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>(1)此導(dǎo)納值是關(guān)于波導(dǎo)和縫隙結(jié)構(gòu)參數(shù)的一個(gè)函數(shù)。其中a，b分別為波導(dǎo)的長寬，t波導(dǎo)的壁厚，21為縫長，w為縫寬，δ為縫隙偏離波導(dǎo)中心線的位置即偏置，β1(|為TEltl模的傳播系數(shù)，h為縫隙離散時(shí)的步長，l·^為磁導(dǎo)率，ω為角頻率，G為縫隙離散成N段時(shí)第j段中心到坐標(biāo)原點(diǎn)的距離，Bj為縫隙處的電場系數(shù)。3.如權(quán)利要求2所述的平板裂縫天線MCM+M0M導(dǎo)納誤差分析法，其特征在于當(dāng)加工過程中產(chǎn)生誤差的時(shí)候，χ=χ。+Δχ。其中χ表示a，b，t，w，21和δ中任意一個(gè)的理論設(shè)計(jì)值，Δχ表示與它們的理論值對應(yīng)的誤差項(xiàng)Δa，Δb，At，Δw，Δ21和Δδ中的一個(gè)。那么導(dǎo)納值y關(guān)于這六個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)誤差的函數(shù)為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>(2)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>其中<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>其中…是求解場方程所得的電場的系數(shù)因子，求解過程中所用到的波導(dǎo)窄邊<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>壁厚<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>4.如權(quán)利要求1所述的平板裂縫天線MCM+M0M導(dǎo)納誤差分析法，其特征在于，實(shí)驗(yàn)方法提取導(dǎo)納的總誤差由加工誤差和散射參數(shù)S參數(shù)的測試誤差共同決定。全文摘要本發(fā)明提出的一種平板裂縫天線MCM+MOM導(dǎo)納誤差分析法，主要包括采用矩量法建立輻射縫導(dǎo)納與導(dǎo)納測試件各結(jié)構(gòu)參數(shù)誤差項(xiàng)之間關(guān)系的誤差分析數(shù)學(xué)模型；選用rooftop基函數(shù)[1]和矩形脈沖校驗(yàn)函數(shù)，在縫隙的上下兩個(gè)面上建立場積分方程并轉(zhuǎn)化成矩陣形式，求解縫隙的場分布和波導(dǎo)端口的反射系數(shù)S11[2]，再根據(jù)導(dǎo)納與反射系數(shù)的關(guān)系y＝-2S11/(1+S11)求出縫隙的導(dǎo)納y，通過六個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)誤差的函數(shù)，計(jì)算機(jī)編程實(shí)現(xiàn)所建立的數(shù)學(xué)模型；提出合適的加工誤差指標(biāo)；用MCM對測試儀器的誤差進(jìn)行分析，得到測試誤差對導(dǎo)納影響的統(tǒng)計(jì)結(jié)果。本發(fā)明相比于現(xiàn)有技術(shù)更方便、快捷、準(zhǔn)確，速度比有限元法更快，效率更高。文檔編號G01R27/00GK101806836SQ20101012402公開日2010年8月18日申請日期2010年3月15日優(yōu)先權(quán)日2010年3月15日發(fā)明者何海丹,李秀梅,楊順平,魏旭申請人:中國電子科技集團(tuán)公司第十研究所