专利名称：：平板裂缝天线mcm+mom导纳误差分析法的制作方法
技术领域：
：本发明是关于在提取平板裂缝天线辐射缝导纳时，分析平板裂缝天线导纳误差的方法。
背景技术：
：以往理论上进行的导纳误差分析，通常只分析了辐射缝缝长与偏置对导纳的影响，而对波导的尺寸，如宽边、窄边和壁厚以及缝隙的宽度没有进行分析，这样的误差分析是粗略的，而在高频下的辐射缝导纳对波导尺寸和缝隙的尺寸都十分敏感，此时，传统的误差分析法显然不能满足要求。要准确地进行导纳的提取，首先必须保证导纳测试件加工尺寸的准确性，那么必须精确的分析导纳测试件各结构参数(包括了波导宽边a、波导窄边b、波导壁厚t、缝隙长度21、缝隙宽度w和缝隙的偏置δ)对导纳的影响及其各自的影响程度，从而提出合理的加工误差要求。其次，还需要清楚的知道测试系统误差对导纳提取的影响。通过对以上误差的分析得到实验法提取导纳的总误差，由此指导导纳测试件的加工及其测试，保证实验提取的导纳数据的精确性。
发明内容本发明针对上述现有技术存在的不足之处，提供一种相比于上述现有技术更方便、快捷、准确，效率更高的分析平板裂缝天线导纳误差的方法本发明的上述目的可以通过以下措施来达到。本发明提供的一种平板裂缝天线MCM+M0M导纳误差分析法，其特征在于包括如下步骤(1)采用矩量法(MOM)建立辐射缝导纳与导纳测试件各结构参数误差项之间关系的误差分析数学模型；(2)选用rooftop基函数[1]和矩形脉冲校验函数，利用磁场的连续性在缝隙的上下两个面上建立场方程，并将积分方程转化成矩阵的形式，求解得到缝隙的场分布，得到波导端口的反射系数S11[2]，再根据导纳与反射系数的关系y=-2Sn/(1+Sn)求得缝隙的导纳1，导纳值y关于波导的长宽分别为a和b，波导的壁厚为t，缝长为21，缝宽为w，以及缝隙偏离波导中心线的位置式偏置为δ，六个结构参数误差的函数，完成建立数学模型。(3)计算机编程实现⑴中的数学模型。(4)将上述波导和缝隙的结构参数误差项看作是服从某种概率分布的随机变量，并对这些变量进行抽样。(5)将抽样值代入误差的数学模型程序中进行统计计算，根据计算结果，提出合适的加工误差指标；(6)用MCM对测试仪器的误差进行分析，测试仪器的误差即是散射参数S参数的测试误差。将S参数的幅度和相位误差看作是服从某种概率分布的随机变量，对其进行抽样计算，得到测试误差对导纳影响的统计结果；(7)提出实验法提取辐射缝导纳的总误差。本发明相比于现有技术具有如下有益效果MCM+M0M导纳误差分析法利用矩量法建立起数学模型，对服从某种概率分布的参数进行随机抽样，以模拟实际的物理过程，最后统计模型输出结果的误差分布。在实验法提取平板裂缝天线辐射缝导纳时，将导纳提取误差分成了两类误差测试件的加工误差和仪器测试误差。用MonteCarlo法(MCM)分别计算以上两类误差，最后将两类误差进行合成，得到实验提取辐射缝导纳的总误差，以此来指导导纳测试件的加工及其测试。本发明与以往的误差分析方法相比更方便、快捷、准确，对影响导纳的结构参数误差的考虑更加全面，因为该方法可以对波导长宽、壁厚以及缝隙的宽度进行分析，这是以往的误差分析法所不能完成的。因此这种分析方法与实际加工产生误差的过程更贴近。另外，该方法的数学模型是用MOM法建立并用计算机程序实现的，速度快，效率高。而在毫米波等高频段的导纳提取中，其优势也是非常明显的，因为高频下辐射缝导纳对测试件各结构参数误差更敏感，那么必须精确的知道各误差项对导纳的影响及其影响程度，MCM+M0M误差分析法提供的精确全面的误差分析正好可以很好的完成这样的工作。图1是平板裂缝天线缝隙波导示意图。图2是平板裂缝天线缝隙的俯视图。图3r00ft0p基函数在缝隙处建立的几何示意图。具体实施例方式首先根据本发明方法在波导裂缝天线的辐射缝隙处建立误差分析的数学模型。采用矩量法(MOM)建立误差分析的数学模型，即建立辐射缝导纳与导纳测试件各结构参数误差项之间的关系。按图1、图2所示的波导的长宽分别为a和b，波导的壁厚为t，缝长为21，缝宽为w以及缝隙偏离波导中心线的位置即偏置为δ。采用MOM分析，选用rooftop基函数[1]和矩形脉冲校验函数[2]，利用磁场的连续性在缝隙的上下两个面上建立场方程，并将积分方程转化成矩阵的形式，求解得到缝隙的场分布，从而可以得到波导端口的反射系数S11[2]，再根据导纳与反射系数的关系y=-2Sn/(l+Sn)可以求得缝隙的导纳y-2cos[^(每+δ’)]sm(!χ令)[1-Cos(A0A)Eα严'πωμ0βλ0ηa2a2^rlJy—----.jUtcifπ.a^.,πΗ\Γ1.-jPmr.πωμ0ρ]0Ηa2a2(1)此导纳值是关于波导和缝隙结构参数的一个函数。当加工过程中产生误差的时候，χ=χ。+Δχ。其中χ表示a，S，t，w，21和δ中任意一个的理论设计值，Δχ表示与它们的理论值对应的误差项Aa，Ab,At,Aw,Δ21和Δδ中的一个。那么导纳值y关于这六个结构参数误差的函数为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…是求解场方程所得的电场的系数因子，求解过程中所用到的波导窄边b'=b+Ab，壁厚t'=t+At。那么导纳y关于误差项Aa，Ab,At,Aw,Δ21和Δδ的数学模型建立完成。其中对误差项Aa，Ab,At,Aw,Δ21和Δδ进行抽样计算的时候，可用计算机产生服从正态分布的随机数来模拟。通过计算机编程实现上述数学模型的计算分析。将波导和缝隙的结构参数误差项看作是服从某种概率分布的随机变量，并对这些变量进行抽样。将抽样值代入误差的数学模型程序中进行统计计算。其中包括两步首先是分别分析波导和缝隙结构参数误差项Aa，Ab,At，Aw,Δ21和Δδ对导纳的影响及其各自的影响程度，其次是这些误差项同时作用时对导纳的影响。其中某些结构参数的误差对导纳的影响较大，如波导的宽边a，缝长21，偏置δ，那么对这些结构参数的加工误差要求应该提得严格一些，而某些误差对导纳影响较小的结构参数如窄边b，缝宽w和波导壁厚t，则可以对其加工误差指标适当放宽。采用MonteCarlo法(MCM)对测试仪器的误差进行分析。实验提取导纳的基础，是对S参数的测量，那么测试仪器的误差即是S参数测试误差。可以将S参数的幅度和相位误差看作是服从某种概率分布的随机变量，对其进行抽样计算，同样可以得到测试误差对导纳影响的统计结果。实验方法提取导纳的总误差由加工误差和S散射参数的测试误差共同决定。根据=σ2可以得到实验法提取导纳的总误差，其中σ。为实验提取导纳的总误差均方根值，σj为加工误差，。jS参数的测量误差。假设选择中心频率为Ka波段的某一频率，波导为Ka波段的标准波导aXb=7.112mmX3.556mm。首先分别考虑波导和缝隙的各个结构参数的误差在士0.02mm范围内时对谐振频率和谐振电导的影响。表1各结构参数的加工误差均取士0.02mm时对谐振频率的影响<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>表2各结构参数的加工公差均取士0.02mm时对谐振电导的影响<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>那么根据表1和表2的结果可以看出对谐振频率和电导值精度影响最大的是缝隙长度和缝隙偏置。因此根据以上结果调整各参数的误差范围，21和δ的误差范围取为士0.02mm，b和t的误差范围取士0.03mm，a和w的误差范围仍取士0.02mm。计算这些误差同时存在时对谐振电导和谐振频率的影响，如表3、4所示表3调整后的加工误差对谐振频率的影响<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>表4调整后的加工误差对谐振电导的影响<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>范围取士0.02mm。接下来是对测试仪器误差的分析。假设HFSS仿真得到的偏置1.Omm的S11值为S参数值(也可选用MOM计算得到的S11),测试误差则在该参数值周围变动。每次计算1万次，统计计算结果均值和均方差，均方差的3倍作为误差值。取幅度误差为士0.ldB，相位误差为士1°，所得的测试误差如表5所示表5测试仪器误差对谐振电导和谐振频率的影响<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>那么，测试总误差为表6测试方法得到的谐振电导和谐振频率误差<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>按照上述的误差分析步骤可以对实验法导纳提取的误差进行详细的分析，不仪可以提出合适的加工误差指标，并且能够知道所测得的导纳的精度范围。这为实验法提取导纳提供了精确的误差分析数据，尤其是在高频段的导纳提取中其优势十分突出。rooftop基函数[1]和矩形脉冲校验函数[2]的具体形式如下[1]Rooftop基函数<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>其中h是步长，w为缝宽，ζ·。,C1……Ν为节点、而=-1+β,21为缝长；[2]脉冲校验函数是<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>其中所用符号见图3所示，<formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula>h是步长，GA1......Ν为节点ο本发明采用的HFSS软件是Ansoft公司制作的HFSSll版本。权利要求一种平板裂缝天线MCM+MOM导纳误差分析法，其特征在于包括如下步骤(1)采用矩量法(MOM)建立辐射缝导纳与导纳测试件各结构参数误差项之间关系的误差分析数学模型；(2)选用rooftop基函数[1]和矩形脉冲校验函数，利用磁场的连续性，在缝隙的上下两个面上建立场积分方程，并将积分方程转化成矩阵的形式，求解得到缝隙的场分布和波导端口的反射系数S11[2]，再根据导纳与反射系数的关系式y＝-2S11/(1+S11)求得缝隙的导纳y，导纳值y关于波导的长宽分别为a和b，波导的壁厚为t，缝长为2l，缝宽为w，以及缝隙偏离波导中心线的位置式偏置为δ，通过上述六个结构参数误差的函数，建立完成数学模型；(3)计算机编程实现步骤(1)中的数学模型；(4)将上述波导和缝隙的结构参数误差项看作是服从某种概率分布的随机变量，并对这些变量进行抽样；(5)将上述抽样值代入误差的数学模型程序中进行统计计算，然后根据步骤(4)中的计算结果，提出合适的加工误差指标；(6)用MCM对测试仪器的误差进行分析，测试仪器的误差即是散射参数S参数的测试误差；将散射参数S参数的幅度和相位误差，看作是服从某种概率分布的随机变量，对其进行抽样计算，得到测试误差对导纳影响的统计结果；(7)在上述步骤(6)的实验法中，提出辐射缝导纳的总误差。2.如权利要求1所述的平板裂缝天线MCM+M0M导纳误差分析法，其特征在于，缝隙的导纳1<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>(1)此导纳值是关于波导和缝隙结构参数的一个函数。其中a，b分别为波导的长宽，t波导的壁厚，21为缝长，w为缝宽，δ为缝隙偏离波导中心线的位置即偏置，β1(|为TEltl模的传播系数，h为缝隙离散时的步长，l·^为磁导率，ω为角频率，G为缝隙离散成N段时第j段中心到坐标原点的距离，Bj为缝隙处的电场系数。3.如权利要求2所述的平板裂缝天线MCM+M0M导纳误差分析法，其特征在于当加工过程中产生误差的时候，χ=χ。+Δχ。其中χ表示a，b，t，w，21和δ中任意一个的理论设计值，Δχ表示与它们的理论值对应的误差项Δa，Δb，At，Δw，Δ21和Δδ中的一个。那么导纳值y关于这六个结构参数误差的函数为<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>(2)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>其中<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>其中…是求解场方程所得的电场的系数因子，求解过程中所用到的波导窄边<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>壁厚<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>4.如权利要求1所述的平板裂缝天线MCM+M0M导纳误差分析法，其特征在于，实验方法提取导纳的总误差由加工误差和散射参数S参数的测试误差共同决定。全文摘要本发明提出的一种平板裂缝天线MCM+MOM导纳误差分析法，主要包括采用矩量法建立辐射缝导纳与导纳测试件各结构参数误差项之间关系的误差分析数学模型；选用rooftop基函数[1]和矩形脉冲校验函数，在缝隙的上下两个面上建立场积分方程并转化成矩阵形式，求解缝隙的场分布和波导端口的反射系数S11[2]，再根据导纳与反射系数的关系y＝-2S11/(1+S11)求出缝隙的导纳y，通过六个结构参数误差的函数，计算机编程实现所建立的数学模型；提出合适的加工误差指标；用MCM对测试仪器的误差进行分析，得到测试误差对导纳影响的统计结果。本发明相比于现有技术更方便、快捷、准确，速度比有限元法更快，效率更高。文档编号G01R27/00GK101806836SQ20101012402公开日2010年8月18日申请日期2010年3月15日优先权日2010年3月15日发明者何海丹,李秀梅,杨顺平,魏旭申请人:中国电子科技集团公司第十研究所