一種通孔型介質(zhì)支撐等效介電常數(shù)計算方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種通孔型介質(zhì)支撐等效介電常數(shù)計算方法，步驟1：對于通孔型介質(zhì)撐可假設(shè)同軸傳輸線無限長，內(nèi)部填充了介質(zhì)材料，介質(zhì)材料沿同軸線的軸向沒有變化，材料不均勻性集中在橫截面上；步驟2：求解填充非均勻介質(zhì)材料的同軸傳輸線的電磁場；步驟3：通過公式計算通孔介質(zhì)撐等效介電常數(shù)。采用上述方案，建立了通孔型介質(zhì)撐等效介電常數(shù)的一種有效計算方法，與目前使用的“稱重法”相比，該方法具有較高的計算精度，同時還有比較好的計算效率，能夠很好地滿足通孔型介質(zhì)撐設(shè)計工作需求。
【專利說明】一種通孔型介質(zhì)支撐等效介電常數(shù)計算方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于通孔型介質(zhì)支撐等效介電常數(shù)計算【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及的是一種通孔 型介質(zhì)支撐等效介電常數(shù)計算方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 為了提高同軸傳輸線和同軸連接器的工作頻率，同軸傳輸線的橫截面尺寸越來越 小。小型化同軸連接器均采用空氣介質(zhì)，并且已標準化和系列化。介質(zhì)支撐是保持同軸連 接器內(nèi)外導體之間相對位置而必不可少的重要組成部分，介質(zhì)支撐的引入破壞了同軸傳輸 線的連續(xù)性。介質(zhì)支撐設(shè)計非常關(guān)鍵，在滿足特性阻抗要求的同時，還要對介質(zhì)與空氣交界 處的不連續(xù)性進行補償。介質(zhì)支撐材料的介電常數(shù)越接近空氣介電常數(shù)，引入的不連續(xù)性 就越小，但介電常數(shù)小的介質(zhì)材料往往機械強度低、可加工性能差。因此，進一步降低介質(zhì) 材料介電常數(shù)受到限制。通常的處理方法是在介質(zhì)支撐上打孔來降低介質(zhì)支撐的等效介電 常數(shù)，打孔處理可以有效降低介質(zhì)撐的等效介電常數(shù)，從而減輕介質(zhì)撐-空氣交界面處的 不連續(xù)性。但打孔處理也帶來了另外一個問題，即打孔后介質(zhì)撐等效介電常數(shù)的確定問題。 為保證連接器阻抗匹配，設(shè)計師需要精確知道打孔后介質(zhì)撐的等效介電常數(shù)。但打孔介質(zhì) 撐等效介電常數(shù)的確定問題一直沒有得到很好解決。目前，設(shè)計介質(zhì)撐時一般有兩種處理 方法。一種方法是借助HFSS等電磁場仿真軟件。不過，這類仿真軟件無法直接計算介質(zhì)撐 等效介電常數(shù)，只是利用它們進行一些輔助分析，設(shè)計效率很低。另一種方法是利用粗略的 方法估算打孔介質(zhì)撐的等效介電常數(shù)，這種方法精度很差，僅適應(yīng)于技術(shù)指標不高的同軸 連接器介質(zhì)支撐設(shè)計。
[0003] 由于現(xiàn)有電磁場仿真軟件只能處理介質(zhì)撐設(shè)計工作中的正問題，即由已知的介電 常數(shù)、結(jié)構(gòu)形式等計算連接器的特性阻抗、S參數(shù)等，而無法直接計算出打孔介質(zhì)撐的等效 介電常數(shù)。因而，借助電磁場仿真軟件（如HFSS)進行介質(zhì)撐設(shè)計的工作模式如下：設(shè)計人 員先根據(jù)自身經(jīng)驗確定出初始設(shè)計方案，然后利用仿真軟件進行仿真分析，再根據(jù)仿真結(jié) 果和個人經(jīng)驗修改介質(zhì)撐設(shè)計方案，如此反復(fù)，直到達到要求的設(shè)計指標。這種設(shè)計方法， 過程繁瑣、效率低下，同時還依賴于設(shè)計人員本身的經(jīng)驗。
[0004] 由于仿真軟件的不足，設(shè)計介質(zhì)撐時，常用"稱重法"來估算其等效介電常數(shù)，計算 公式為：ε等效=ε (1-V孔/V總）；
[0005] 其中：ε為介質(zhì)材料的介電常數(shù)，為挖去介質(zhì)的體積，為介質(zhì)支撐總體積。 "稱重法"沒有考慮挖去介質(zhì)所處的位置，但同軸傳輸線從內(nèi)導體到外導體電場強度由強變 弱，挖去的介質(zhì)靠近內(nèi)導體和靠近外導體對場的影響肯定不一樣。因此，"稱重法"計算精度 低，只能用于技術(shù)指標不高的同軸連接器介質(zhì)支撐設(shè)計。
[0006] 因此，現(xiàn)有技術(shù)存在缺陷，需要改進。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種通孔型介質(zhì)支撐等 效介電常數(shù)計算方法。
[0008] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0009] -種通孔型介質(zhì)支撐等效介電常數(shù)計算方法，其中，包括以下步驟：
[0010] 步驟1 :對于通孔型介質(zhì)撐可假設(shè)同軸傳輸線無限長，內(nèi)部填充了介質(zhì)材料，介質(zhì) 材料沿同軸線的軸向沒有變化，材料不均勻性集中在橫截面上；
[0011] 步驟2 :求解填充非均勻介質(zhì)材料的同軸傳輸線的電磁場；
[0012] 步驟3 :對于橫截面介質(zhì)分布不均勻的同軸傳輸線，采用扇形剖分，Μ為沿極坐標 的角度方向旋轉(zhuǎn)一周等角度剖分的次數(shù)，Ν為沿半徑方向等間距剖分的次數(shù)，設(shè)每一個扇 面內(nèi)介質(zhì)材料的介電常數(shù)相同，即均勻分布，建立通孔介質(zhì)撐等效介電常數(shù)的計算公式如 下：
[0013]

【權(quán)利要求】
1. 一種通孔型介質(zhì)支撐等效介電常數(shù)計算方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟1 :對于通孔型介質(zhì)撐可假設(shè)同軸傳輸線無限長，內(nèi)部填充了介質(zhì)材料，介質(zhì)材料 沿同軸線的軸向沒有變化，材料不均勻性集中在橫截面上； 步驟2 :求解填充非均勻介質(zhì)材料的同軸傳輸線的電磁場； 步驟3 :對于橫截面介質(zhì)分布不均勻的同軸傳輸線，采用扇形剖分，Μ為沿極坐標的角 度方向旋轉(zhuǎn)一周等角度剖分的次數(shù)，Ν為沿半徑方向等間距剖分的次數(shù)，設(shè)每一個扇面內(nèi)介 質(zhì)材料的介電常數(shù)相同，即均勻分布，建立通孔介質(zhì)撐等效介電常數(shù)的計算公式如下：
式中，a、b分別為同軸連接器內(nèi)、外導體半徑，ε (n，m)中表示第η個圓環(huán)區(qū)與第m個 扇形區(qū)構(gòu)成的重疊區(qū)域中介質(zhì)的介電常數(shù)。
【文檔編號】G06F19/00GK104156616SQ201410422551
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年8月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月22日
【發(fā)明者】年夫順 申請人:中國電子科技集團公司第四十一研究所