考虑工艺扰动的金带键合路耦合信号传输性能预测方法技术

本发明专利技术公开了一种考虑工艺扰动的金带键合路耦合信号传输性能预测方法，包括：确定金带键合互联几何、物性和电磁传输参数；建立金带键合互联构形参数化表征模型；分段离散与线性等效金带键合互联区域；分段建立键合段传输线等效电路；求解金带键合互联整体转移矩阵、整体散射参量和吸收损耗；建立金带键合互联构形与信号传输性能路耦合模型；对带有工艺扰动的金带键合互联结构实现传输性能预测。利用该耦合模型可实现考虑工艺扰动的微波互联结构形态参数到信号传输性能的精准预测，指导高性能微波组件设计与优化，有效提升微波产品研制品质，节约成本，缩短研制周期。

【技术实现步骤摘要】
考虑工艺扰动的金带键合路耦合信号传输性能预测方法
本专利技术属于微波射频电路
，具体是一种考虑工艺扰动的金带键合路耦合信号传输性能预测方法，可用于指导工程制造中，对微波组件内带有制造误差的互联电路的性能预测。
技术介绍
受现代电子信息技术飞速发展的影响，微波组件在雷达、通信、电子对抗等高科技领域有着广泛的应用。随着电子装备性能的不断提升以及应用场景的逐步扩展，微波组件的研制趋于高集成度、小型化、高可靠性方向发展。随着信号频率逐渐增加，微波组件互联处的结构参数的扰动对信号传输性能的影响也会加剧，甚至导致电路失效。微波组件是微波电子装备的核心部件，微波电子装备的性能提升受制于高性能微波组件的研制水平，因此微波组件的研制水平对微波电子装备至关重要。高频有源微波组件在设计制造与工作过程中，微波电路互联存在制造设备精度误差并承受着由外界环境载荷引起的互联结构变形，导致互联结构形态的结构尺寸与设计值之间存在扰动误差。随着频率升高，扰动对信号传输的影响逐渐加剧，随组件尺寸的缩小，对于扰动的控制逐渐严苛。因此，为保证微波组件的性能符合设计预期，满本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种考虑工艺扰动的金带键合路耦合信号传输性能预测方法，其特征在于，包括下述步骤：/n(1)根据高频微波组件中互联的具体要求，确定考虑工艺扰动的金带键合互联的几何参数与物性参数；/n(2)根据微波组件中互联工况及性能指标，确定考虑工艺扰动的金带键合互联电磁传输参数；/n(3)根据微波组件中互联构形及工程实际调研，对考虑工艺扰动的金带键合互联构形进行参数化表征建模；/n(4)基于非均匀传输线理论与分段线性理论，对考虑工艺扰动的金带键合互联区域进行分段离散与线性等效；/n(5)根据建立的考虑工艺扰动的金带键合互联构形参数化表征模型与均匀传输线理论，分段建立AB段考虑工艺扰动的键合段传输线等效电路...

【技术特征摘要】
1.一种考虑工艺扰动的金带键合路耦合信号传输性能预测方法，其特征在于，包括下述步骤：
(1)根据高频微波组件中互联的具体要求，确定考虑工艺扰动的金带键合互联的几何参数与物性参数；
(2)根据微波组件中互联工况及性能指标，确定考虑工艺扰动的金带键合互联电磁传输参数；
(3)根据微波组件中互联构形及工程实际调研，对考虑工艺扰动的金带键合互联构形进行参数化表征建模；
(4)基于非均匀传输线理论与分段线性理论，对考虑工艺扰动的金带键合互联区域进行分段离散与线性等效；
(5)根据建立的考虑工艺扰动的金带键合互联构形参数化表征模型与均匀传输线理论，分段建立AB段考虑工艺扰动的键合段传输线等效电路、BC段考虑工艺扰动的三导体传输线等效电路、CD段考虑工艺扰动的双层介质传输线等效电路、DE段考虑工艺扰动的空气介质传输线等效电路和HI、GH、FG、EF段考虑工艺扰动的传输线等效电路；
(6)根据建立的考虑工艺扰动的金带键合互联分段传输线等效电路与微波网络分析理论，求解考虑工艺扰动的金带键合互联整体转移矩阵；
(7)根据求解的考虑工艺扰动的金带键合互联整体转移矩阵与微波网络分析理论，求解考虑工艺扰动的金带键合互联整体散射参量；
(8)根据建立的考虑工艺扰动的金带键合互联构形参数化表征模型、传输线损耗理论与微波网络分析理论，计算考虑工艺扰动的金带键合互联整体吸收损耗；
(9)根据计算的考虑工艺扰动的金带键合互联整体散射参量与吸收损耗，结合传输线理论与微波网络分析理论，建立考虑工艺扰动的金带键合互联构形与信号传输性能路耦合模型；
(10)根据建立的考虑工艺扰动的金带键合互联构形与信号传输性能路耦合模型，对带有工艺扰动的金带键合互联结构实现传输性能预测。


2.根据权利要求1所述的考虑工艺扰动的金带键合路耦合信号传输性能预测方法，其特征在于，所述确定几何参数包括，金带宽度B、金带厚度T、左端微带宽度W1、右端微带宽度W2、左端介质基板厚度h1、右端介质基板厚度h2、微带厚度h3、左端金带键合处长度l1、微带左端到基板左端距离d1，金带键合左处距微带左端距离p1，介质模块间隙g，金带键合右端距微带右端距离p2，微带右端到基板右端距离d2，右端金带键合处长度l2和金带拱高hb；
确定物性参数包括，左端介质基板相对介电常数εr1和右端介质基板相对介电常数εr2、左端介质基板介电损耗角δ1和右端介质基板介电损耗角δ2，真空磁导率μ0，真空光速cv和第n段导体电导率σn；
确定微波组件中金带键合互联电磁传输参数包括信号传输频率f，回波损耗S11和插入损耗S21。


3.根据权利要求2所述的考虑工艺扰动的金带键合路耦合信号传输性能预测方法，其特征在于，步骤(3)按如下过程进行：
(3a)采用区间分析方法，确定单一工艺扰动参数为确定为多个单一工艺扰动参数计算得到的波动参数；
确定金带互联结构考虑工艺扰动的8个主要参数为：左端金带键合处长度l1I、微带左端到基板左端距离金带键合左处距微带左端距离介质模块间隙gI、金带键合右端距微带右端距离微带右端到基板右端距离右端金带键合处长度和金带拱高
(3b)确定单一工艺扰动参数中的扰动量为δXs，δXs服从正态分布，确定金带互联结构8个工艺扰动参数对应的扰动量分别为：左端金带键合处长度的扰动量δl1、微带左端到基板左端距离的扰动量δd1、金带键合左处距微带左端距离的扰动量δp1、介质模块间隙的扰动量δg、金带键合右端距微带右端距离的扰动量δp2、微带右端到基板右端距离的扰动量δd2、右端金带键合处长度的扰动量δl2和金带拱高的扰动量δhb；
(3c)对考虑工艺扰动的金带键合互联构形采用圆弧函数进行参数化表征，圆弧函数如以下公式所示：



式中，是圆弧曲率中心的横、纵坐标，是圆弧的曲率半径，x是金带构形函数曲线的横坐标；
(3d)对金带键合互联构形采用圆弧函数进行参数化表征，金带圆弧段长度计算如下：



式中，为圆弧的圆心角；
(3e)建立金带键合互联构形参数化表征模型如下：





4.根据权利要求2所述的考虑工艺扰动的金带键合路耦合信号传输性能预测方法，其特征在于，步骤(4)按如下过程进行：
(4a)根据非均匀传输线理论与分段线性理论，对考虑工艺扰动的金带键合互联区域进行分段离散与线性等效，将金带键合互联区域依结构变化划分为8段，分别为：AB键合段、BC三导体段、CD双层介质段、DE空气介质段，EF空气介质段、FG双层介质段、GH三导体段、HI键合段；EF、FG、GH、HI四段分别与DE、CD、BC、AB四段结构特征类似；
(4b)将金带键合互联区域按照已划分的8段进行分段线性处理，分别为：长度为的AB段键合段传输线、长度为的BC段三导体传输线、长度为的CD段双层介质传输线、长度为的DE段空气介质传输线，EF、FG和GH、HI四段分别与DE、CD、BC和AB四段类似，对应长度表示为和传输线结构特征相似。


5.根据权利要求2所述的考虑工艺扰动的金带键合路耦合信号传输性能预测方法，其特征在于，步骤(5)建立AB段考虑工艺扰动的键合段传输线等效电路如下：
AB键合段可看成导带厚度为Tab＝h3+T，等效宽度为的微带线，微带传输线特性阻抗Zab(Wab,h1,εr1)计算如下：



式中，η为真空波阻抗，Wabe为AB段有效导带宽度；
键合段等效微带线的电长度计算公式如下：



式中，β0为真空中的相位常数，ω为角频率；
基于传输线理论，则键合段等效微带线的转移矩阵计算公式如下：



式中，j为虚数单位；
步骤(5)建立BC段考虑工艺扰动的三导体传输线等效电路如下：
(1bc)将BC段视为由接地板、导带微带线以及金带构成的三导体传输线，用一个T型集总元件电路对BC段长度为l，特性阻抗为Z0的微带线进行等效，将其等效为两个电感L先串联，再在两电感中间并联一个电容C，令T型集总元件电路与特性阻抗为Z0的微带线转移矩阵相等，当BC段微带线长度很小，p1+δp1＜λg/8或可求得T型集总元件电路中电感和电容元件值如下：



式中，εrebc为BC段等效相对介电常数，λg为介质中波长；
(2bc)进一步考虑到BC段上金带—微带线间以空气为介质形成新的传输线的电感量的影响，电感量的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王从思，田军，周轶江，李芮宁，周澄，刘菁，闵志先，薛松，连培园，王艳，王猛，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61