專利名稱:表面貼裝微波器件寄生耦合修正方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種表面貼裝微波器件寄生耦合修正方法。
背景技術(shù):
小型化表面貼裝微波無源電路系列產(chǎn)品主要包括功分器、耦合器、90度電橋等,滿足無線通信、導(dǎo)航、雷達(dá)等電子設(shè)備的需求,具有廣闊的市場前景。由于微波無源器件的小型化設(shè)計(jì)需求,限制了耦合器件的尺寸??s小體積的第一個(gè)辦法是將耦合傳輸線進(jìn)行彎折,由于電橋的耦合度很強(qiáng),傳輸線比較細(xì),傳輸線間間距大,上下傳輸線間的距離小,電磁場主要集中在傳輸線間形成耦合。當(dāng)耦合度逐步降低時(shí),耦合線變寬,線間距s和線寬相比擬,耦合線間距d也增大,寄生耦合變得與主耦合相比擬(如圖1所示)。寄生耦合是指在設(shè)計(jì)的耦合之外由于布線或器件特性而額外產(chǎn)生的耦合現(xiàn)象。比如連接電容的PCB線路過近會額外的增加電容耦合的電容量,尤其是高頻電路中小容量電容,并排的布線就可以改變電容量。由于寄生耦合的存在,特別是在弱耦合條件下,寄生耦合的大小與主耦合相比擬時(shí),會出現(xiàn)以下問題
(O由于不均勻填充,寄生耦合會改變耦合線的奇偶模相速,耦合器的方向性急劇下
降;
(2)耦合度發(fā)生變化,頻率響應(yīng)變得不可控制;
(3)駐波變差。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足,提供一種耦合線的奇偶模相速穩(wěn)定、耦合器的方向性穩(wěn)定,傳輸線的電感大、駐波理想,稱合度穩(wěn)定,頻率響應(yīng)的可控性強(qiáng)的表面貼裝微波器件寄生耦合修正方法。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的表面貼裝微波器件寄生耦合修正方法,它包括以下步驟
(1)調(diào)整耦合傳輸線的寬度,增加傳輸線的電感以改善駐波;
(2)調(diào)整無耦合傳輸線的電容,提高耦合器的方向性;
(3)調(diào)整耦合器的耦合度,它包括以下兩種方式
A :調(diào)整耦合器的介電常數(shù)和厚度;
B :改變耦合窗的寬度。進(jìn)一步地,表面貼裝微波器件寄生耦合修正方法還包括一個(gè)計(jì)算寄生耦合電容陣大小的步驟,寄生耦合電容陣大小的計(jì)算采用有限元法。通過有限元法計(jì)算寄生耦合電容陣大小的方法包括以下步驟
511:通過邊界條件和FEM方法計(jì)算出耦合導(dǎo)體之間的儲能關(guān)系;
512:獲得傳輸線的電容陣大小。
步驟Sll包括以下子步驟
521:剖分將要分析問題的定義域進(jìn)行分割,離散成有限個(gè)分割單元的集合,分割單元的形狀在原則上是任意的,二維問題一般采用三角形單元或矩形單元,三維空間問題一般采用四面體或多面體等,每個(gè)單元的頂點(diǎn)成為節(jié)點(diǎn);
522:單元分析進(jìn)行分片插值,將分割單元中任意點(diǎn)的未知函數(shù)用該分割單元中形狀函數(shù)及離散網(wǎng)格點(diǎn)上的函數(shù)值展開,建立一個(gè)線性插值函數(shù);
523:求解近似變分方程把連續(xù)體離散成有限個(gè)分割單元,連續(xù)體的單元是指定形狀的單元體,每個(gè)單元的場函數(shù)是只包含有限個(gè)待定節(jié)點(diǎn)參量的簡單場函數(shù),根據(jù)能量方程或加權(quán)殘量方程建立有限個(gè)待定參量的代數(shù)方程組,求解此離散方程組,得到有限元法的數(shù)值解。進(jìn)一步地,指定形狀的單元體包括三角形、四邊形、四面體、五面體和六面體的單元體。優(yōu)選地,在解決雙變量平面問題時(shí),將連續(xù)體劃分為三角形單元體。本發(fā)明的有益效果是
(1)通過有限元法計(jì)算寄生耦合電容陣大小,解決了傳統(tǒng)寄生耦合電容陣無法精確計(jì)算的難題,而且計(jì)算方法實(shí)施起來十分簡便,計(jì)算速度快、效率高,精確度高,可靠性好;
(2)稱合線的奇偶模相速穩(wěn)定,稱合器的方向性穩(wěn)定;
(3)耦合度穩(wěn)定,頻率響應(yīng)的可控性強(qiáng);
(4 )通過調(diào)整耦合傳輸線的寬度增加了傳輸線的電感,改善了駐波比。
圖1為寄生稱合不意 圖2為寄生耦合電容陣結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖進(jìn)一步詳細(xì)描述本發(fā)明的技術(shù)方案,但本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于以下所述。表面貼裝微波器件寄生耦合修正方法,它包括以下步驟
(1)調(diào)整耦合傳輸線的寬度,增加傳輸線的電感以改善駐波;
(2)調(diào)整無耦合傳輸線的電容,提高耦合器的方向性;
(3)調(diào)整耦合器的耦合度,它包括以下兩種方式
A :調(diào)整耦合器的介電常數(shù)和厚度;
B :改變耦合窗的寬度。忽略非相鄰耦合線的影響,如圖2所示為寄生耦合的電容陣,要解決寄生耦合所引起的問題,首先必須要求解電容陣的大小,由于不均勻填充和20dB耦合器出現(xiàn)的耦合窗的情況,寄生耦合電容陣的計(jì)算通過有限元法FEM進(jìn)行。通過有限元法計(jì)算寄生耦合電容陣大小的方法包括以下步驟
511:通過邊界條件和FEM方法計(jì)算出耦合導(dǎo)體之間的儲能關(guān)系;
512:獲得傳輸線的電容陣大小。
步驟Sll包括以下子步驟
521:剖分將要分析問題的定義域進(jìn)行分割,離散成有限個(gè)分割單元的集合,分割單元的形狀在原則上是任意的,二維問題一般采用三角形單元或矩形單元,三維空間問題一般采用四面體或多面體等,每個(gè)單元的頂點(diǎn)成為節(jié)點(diǎn);
522:單元分析進(jìn)行分片插值,將分割單元中任意點(diǎn)的未知函數(shù)用該分割單元中形狀函數(shù)及離散網(wǎng)格點(diǎn)上的函數(shù)值展開,建立一個(gè)線性插值函數(shù);
523:求解近似變分方程把連續(xù)體離散成有限個(gè)分割單元,連續(xù)體的單元是指定形狀的單元體,每個(gè)單元的場函數(shù)是只包含有限個(gè)待定節(jié)點(diǎn)參量的簡單場函數(shù),根據(jù)能量方程或加權(quán)殘量方程建立有限個(gè)待定參量的代數(shù)方程組,求解此離散方程組,得到有限元法的數(shù)值解。進(jìn)一步地,指定形狀的單元體包括三角形、四邊形、四面體、五面體和六面體的單元體。優(yōu)選地,在解決雙變量平面問題時(shí),將連續(xù)體劃分為三角形單元體。
權(quán)利要求
1.表面貼裝微波器件寄生耦合修正方法,其特征在于它包括以下步驟 (1)調(diào)整耦合傳輸線的寬度,增加傳輸線的電感以改善駐波; (2)調(diào)整無耦合傳輸線的電容,提高耦合器的方向性; (3)調(diào)整耦合器的耦合度,它包括以下兩種方式 A :調(diào)整耦合器的介電常數(shù)和厚度; B :改變耦合窗的寬度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面貼裝微波器件寄生耦合修正方法,其特征在于它還包括一個(gè)計(jì)算寄生耦合電容陣大小的步驟,寄生耦合電容陣大小的計(jì)算采用有限元法。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的表面貼裝微波器件寄生耦合修正方法,其特征在于所述的通過有限元法計(jì)算寄生耦合電容陣大小的方法包括以下步驟 511:通過邊界條件和FEM方法計(jì)算出耦合導(dǎo)體之間的儲能關(guān)系; 512:獲得傳輸線的電容陣大小。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的表面貼裝微波器件寄生耦合修正方法,其特征在于所述的步驟Sll包括以下子步驟 521:剖分將要分析問題的定義域進(jìn)行分割,離散成有限個(gè)分割單元的集合; 522:單元分析進(jìn)行分片插值,將分割單元中任意點(diǎn)的未知函數(shù)用該分割單元中形狀函數(shù)及離散網(wǎng)格點(diǎn)上的函數(shù)值展開,建立一個(gè)線性插值函數(shù); 523:求解近似變分方程把連續(xù)體離散成有限個(gè)分割單元,連續(xù)體的單元是指定形狀的單元體,每個(gè)單元的場函數(shù)是只包含有限個(gè)待定節(jié)點(diǎn)參量的簡單場函數(shù),根據(jù)能量方程或加權(quán)殘量方程建立有限個(gè)待定參量的代數(shù)方程組,求解此離散方程組,得到有限元法的數(shù)值解。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種表面貼裝微波器件寄生耦合修正方法,它包括以下步驟(1)調(diào)整耦合傳輸線的寬度,增加傳輸線的電感以改善駐波;(2)調(diào)整無耦合傳輸線的電容,提高耦合器的方向性;(3)調(diào)整耦合器的耦合度,它包括調(diào)整耦合器的介電常數(shù)和厚度、改變耦合窗的寬度兩種方式。本發(fā)明通過有限元法計(jì)算寄生耦合電容陣大小,解決了傳統(tǒng)寄生耦合電容陣無法精確計(jì)算的難題,而且計(jì)算方法實(shí)施起來十分簡便,計(jì)算速度快、效率高,精確度高,可靠性好;耦合線的奇偶模相速穩(wěn)定,耦合器的方向性穩(wěn)定;耦合度穩(wěn)定,頻率響應(yīng)的可控性強(qiáng);通過調(diào)整耦合傳輸線的寬度增加了傳輸線的電感,改善了駐波比。
文檔編號G06F17/50GK103065010SQ20121058271
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月28日
發(fā)明者張波, 陳昌伍 申請人:成都泰格微電子研究所有限責(zé)任公司