一种过渡结构的等效电路模型的构建方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种过渡结构的等效电路模型的构建方法及其装置。过渡结构的等效电路模型的构建方法包括：基于过渡结构的物理特征构建等效电路模型和物理仿真模型；对所述物理仿真模型进行扫参并仿真，以获得预设数量的仿真数据组；利用预设数量的仿真数据组对等效电路模型中的等效参数进行提取，以得到预设数量的等效参数组；以及利用等效参数组进行拟合，以获得所述等效电路模型中的每个元件的参数值相对于所述过渡结构的物理特征的尺寸的拟合关系。可大大减少等效电路模型建立过程中所需的实测数据量，并直接建立等效电路模型中的等效元件与过渡结构的物理特征的尺寸的关系。效元件与过渡结构的物理特征的尺寸的关系。效元件与过渡结构的物理特征的尺寸的关系。

【技术实现步骤摘要】
一种过渡结构的等效电路模型的构建方法和装置


[0001]本专利技术属于微电子
，具体涉及一种过渡结构的等效电路模型的构建方法和装置。

技术介绍

[0002]随着毫米波技术在无线通讯和雷达系统中应用的不断增多，低成本、高可靠性的毫米波单片集成电路(MMIC)的使用也日趋广泛。在使用MMIC的毫米波接收系统中，对各个MMIC之间的连接采用的是微带线。而现有的毫米波测试系统采用的是矩形波导接口，这就要求在使用MMIC的系统中寻找一种低成本、低损耗、易制造的宽带矩形波导到微带的过渡结构。在毫米波系统中，波导微带过渡结构被用于连接收发电路和天线，目前常用的过渡结构包括波导
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探针
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微带过渡结构、波导
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脊波导
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微带过渡结构和波导
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对极鳍线
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微带过渡结构，这些过渡结构或多或少都有些缺点，譬如不易密封，体积过大等。
[0003]对于不同的需求，其过渡结构的选择及各项尺寸也会发生变化，而能够提供可变性能的过渡结构是非常困难的。虽然业内也曾尝试通过添加沿槽线可滑动的金属块以更改槽线长度。而由于矩形波导TE10的电激励，这种可变性能的过渡结构需要将基板尽量设计在波导的中心处而在设计上并不方便实施。因此相比于从设计上增加可变性而言，提前预测同结构下不同尺寸的过渡性能的影响可以增加过渡结构的设计上的灵活性和可行性。
[0004]然而，三维的电磁仿真消耗的算力非常巨大，即使只是变动一个微小的尺寸也需要进行完整的仿真，时间成本极高。为解决这个问题，通常需要对模型进行简化，这也就造成了仿真与实测的偏差，间接增加了设计难度和成本。
[0005]为解决前述问题，实现本专利技术的过程中发现，可通过建立过渡结构的尺寸与其等效电路模型之间的关系来实时模拟出不同尺寸的过渡性能，从而实现了设计上的灵活性和可行性，同时大大提高了设计效率。

技术实现思路

[0006]以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。
[0007]为了克服上述缺陷，本专利技术旨在提供一种过渡结构的等效电路模型的构建方法，能够实现不同尺寸的过渡结构的过渡性能的预测，增加过渡结构的设计上的灵活性和可行性。
[0008]根据本专利技术的一方面，提供了一种过渡结构的等效电路模型的构建方法，包括：基于过渡结构的物理特征构建等效电路模型和物理仿真模型；对所述物理仿真模型进行扫参并仿真，以获得预设数量的仿真数据组，每组仿真数据组包括所述过渡结构的物理特征的尺寸及其对应的仿真S参数；利用所述预设数量的仿真数据组对所述等效电路模型中的等
效参数进行提取，以得到预设数量的等效参数组，每组等效参数组包括对应的仿真数据组中的物理特征的尺寸和所述等效电路模型中的各个元件的参数值；以及利用所述等效参数组进行拟合，以获得所述等效电路模型中的每个元件的参数值相对于所述过渡结构的物理特征的尺寸的拟合关系，所述等效电路模型中的所有元件的参数相对于所述过渡结构的物理特征的尺寸的拟合关系及其等效电路的结构构成所述等效电路模型。
[0009]在一实施例中，基于过渡结构的物理特征构建等效电路模型包括：基于所述物理特征的电路特性确定所述物理特征对应的等效元件；基于所述过渡结构的适应频段确定所述物理特征的寄生特性对应的等效元件；基于所述物理特征的信号传递特性确定所有等效元件的连接关系；以及于电路仿真平台中搭建所有等效元件并按照所述连接关系连接所有等效元件，以建立所述等效电路模型。
[0010]在一实施例中，所述过渡结构为波导至第一微带线的过渡结构，所述过渡结构包括探针、若干段微带线和金丝，所述探针探入所述波导内以实现磁场信号的接收，所述探针通过所述若干段微带线和所述金丝与芯片连接，所述波导的腔体周围以及所述微带线的周围布置有金属孔，基于过渡结构的物理特征构建等效电路模型包括：将所述探针探入所述波导内实现磁场信号的接收等效为类变压器，其中，所述探针等效为类变压器的第一电感，所述波导等效为第二电感，所述波导和所述探针之间的信号传输关系等效为所述第一电感和所述第二电感的耦合关系；将所述若干段微带线等效为第一传输线电感和第一电阻，所述若干段微带线与地之间的寄生效应等效为第一电容电感和第二电容电感，所述第一电阻与所述第一电感并联，所述第一传输线电感的第一端与所述第二电容电感的第一端连接，所述第二电容电感的第二端连接于所述第一电感的第一端，所述第一电容电感跨接于所述第一传输线电感的第一端和地之间，所述第一电感的第二端接地，所述第一传输线电感的第二端连接所述等效电路模型的输入端子；所述波导的损耗效应等效为第二电阻，所述探针和所述波导的短路面之间的电抗等效为第三电容电感，所述第二电阻与所述第二电感并联，所述第二电感的第一端通过所述第三电容电感连接所述等效电路模型的输出端子；所述探针与金属孔之间的间隙容抗等效为第一电容，间隙感抗等效为串联的第三电阻和第三电感，所述第一电容跨接于所述第一电感的第一端和所述第二电感的第一端之间，所述第三电阻和所述第三电感串联于所述第一电感的第二端和所述第二电感的第二端之间。
[0011]在一实施例中，基于过渡结构的物理特征构建物理仿真模型包括：在三维电磁仿真软件中，搭建与所述过渡结构物理特征一致的基础物理仿真模型；基于所述过渡结构的材料特性设置所述基础物理仿真模型中的各项材料参数和仿真端口；以及利用所述过渡结构的若干组实测数据对所述基础物理仿真模型进行校准，以获得完成校准后的物理仿真模型。
[0012]在一实施例中，每组实测数据包括所述过渡结构的物理特征的尺寸、若干工作频点以及每一工作频点下的实测S参数，利用所述过渡结构的若干组实测数据对所述基础物理仿真模型进行校准包括：针对每组实测数据，将所述实测数据中的尺寸参数值赋值给所述基础物理仿真模型中对应的尺寸参数，并在每一工作频点下运行所述基础物理仿真模型，获取所述基础物理仿真模型于所述工作频点下输出的仿真S参数；比较每一工作频点下的仿真S参数和实测S参数；响应于任一工作频点下的仿真S参数和实测S参数的误差大于或等于第一预设阈值，调整所述基础物理仿真模型的材料参数和/或仿真端口，并重新获取仿
真S参数，直到所述基础物理仿真模型在每一工作频点下的仿真S参数和实测S参数的误差均小于所述第一预设阈值，将此时设置的基础物理仿真模型确定为满足所述实测数据的校准要求的基础物理仿真模型。将满足所有实测数据的校准要求的基础物理仿真模型确定为物理仿真模型。
[0013]在一实施例中，对所述物理仿真模型进行扫参并仿真，以获得预设数量的仿真数据组包括：设定每一尺寸参数的扫参区间以及扫参步进；对所述物理仿真模型中的各个尺寸参数在其对应的扫参区间内以对应的扫参步进进行不断赋值，并运行赋值后的物理仿真模型本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种过渡结构的等效电路模型的构建方法，其特征在于，包括：基于过渡结构的物理特征构建等效电路模型和物理仿真模型；对所述物理仿真模型进行扫参并仿真，以获得预设数量的仿真数据组，每组仿真数据组包括所述过渡结构的物理特征的尺寸及其对应的仿真S参数；利用所述预设数量的仿真数据组对所述等效电路模型中的等效参数进行提取，以得到预设数量的等效参数组，每组等效参数组包括对应的仿真数据组中的物理特征的尺寸和所述等效电路模型中的各个元件的参数值；以及利用所述等效参数组进行拟合，以获得所述等效电路模型中的每个元件的参数值相对于所述过渡结构的物理特征的尺寸的拟合关系，所述等效电路模型中的所有元件的参数相对于所述过渡结构的物理特征的尺寸的拟合关系及其等效电路的结构构成所述等效电路模型。2.如权利要求1所述的过渡结构的等效电路模型的构建方法，其特征在于，基于过渡结构的物理特征构建等效电路模型包括：基于所述物理特征的电路特性确定所述物理特征对应的等效元件；基于所述过渡结构的适应频段确定所述物理特征的寄生特性对应的等效元件；基于所述物理特征的信号传递特性确定所有等效元件的连接关系；以及于电路仿真平台中搭建所有等效元件并按照所述连接关系连接所有等效元件，以建立所述等效电路模型。3.如权利要求2所述的过渡结构的等效电路模型的构建方法，其特征在于，所述过渡结构为波导至第一微带线的过渡结构，所述过渡结构包括探针、若干段微带线和金丝，所述探针探入所述波导内以实现磁场信号的接收，所述探针通过所述若干段微带线和所述金丝与芯片连接，所述波导的腔体周围以及所述微带线的周围布置有金属孔，基于过渡结构的物理特征构建等效电路模型包括：将所述探针探入所述波导内实现磁场信号的接收等效为类变压器，其中，所述探针等效为类变压器的第一电感，所述波导等效为第二电感，所述波导和所述探针之间的信号传输关系等效为所述第一电感和所述第二电感的耦合关系；将所述若干段微带线等效为第一传输线电感和第一电阻，所述若干段微带线与地之间的寄生效应等效为第一电容电感和第二电容电感，所述第一电阻与所述第一电感并联，所述第一传输线电感的第一端与所述第二电容电感的第一端连接，所述第二电容电感的第二端连接于所述第一电感的第一端，所述第一电容电感跨接于所述第一传输线电感的第一端和地之间，所述第一电感的第二端接地，所述第一传输线电感的第二端连接所述等效电路模型的输入端子；所述波导的损耗效应等效为第二电阻，所述探针和所述波导的短路面之间的电抗等效为第三电容电感，所述第二电阻与所述第二电感并联，所述第二电感的第一端通过所述第三电容电感连接所述等效电路模型的输出端子；以及所述探针与金属孔之间的间隙容抗等效为第一电容，间隙感抗等效为串联的第三电阻和第三电感，所述第一电容跨接于所述第一电感的第一端和所述第二电感的第一端之间，所述第三电阻和所述第三电感串联于所述第一电感的第二端和所述第二电感的第二端之间。
4.如权利要求1所述的过渡结构的等效电路模型的构建方法，其特征在于，基于过渡结构的物理特征构建物理仿真模型包括：在三维电磁仿真软件中，搭建与所述过渡结构物理特征一致的基础物理仿真模型；基于所述过渡结构的材料特性设置所述基础物理仿真模型中的各项材料参数和仿真端口；以及利用所述过渡结构的若干组实测数据对所述基础物理仿真模型进行校准，以获得完成校准后的物理仿真模型。5.如权利要求4所述的过渡结构的等效电路模型的构建方法，其特征在于，每组实测数据包括所述过渡结构的物理特征的尺寸、若干工作频点以及每一工作频点下的实测S参数，利用所述过渡结构的若干组实测数据对所述基础物理仿真模型进行校准包括：针对每组实测数据，将所述实测数据中的尺寸参数值赋值给所述基础物理仿真模型中对应的尺寸参数，并在每一工作频点下运行所述基础物理仿真模型，获取所述基础物理仿真模型于所述工作频点下输出的仿真S参数；比较每一工作频点下的仿真S参数和实测S参数；响应于任一工作频点下的仿真S参数和实测S参数的误差大于或等于第一预设阈值，调整所述基础物理仿真模型的材料参数和/或仿真端口，并重新获取仿真S参数，直到所述基础物理仿真模型在每一工作频点下的仿真S参数和实测S参数的误差均小于所述第一预设阈值，将此时设置的基础物理仿真模型确定为满足所述实测数据的校准要求的基础物理仿真模型；以及将满足所有实测数据的校准要求的基础物理仿真模型确定为物理仿真模型。6.如权利要求1所述的过渡...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘渊，姜鑫，
申请(专利权)人：南京米乐为微电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：