一种微波器件设计参数的容差计算方法与流程

本发明属于微波无源器件技术领域，尤其涉及一种微波器件设计参数的容差计算方法。

背景技术：

在微波设计中可以采用微波仿真软件对所设计的微波器件进行仿真验证，并得到在各种设计下微波器件的S参数的性能，然后，进一步地分析各种设计能否满足微波器件的实际性能需求。其中，若通过微波仿真软件分析得出某种设计满足微波器件的实际性能需求，则可以进入加工阶段，将该某种设计对应的设计模型加工成样品并进行实际测试。

通过验证比较可知，微波器件性能的实际测试结果往往与仿真得到的微波器件性能的测试结果之间存在一定的差距，并且在某些特定的场景条件下，该差距可能会造成微波器件的设计不能满足实际的性能需求。这一现象实际长期存在于微波器件设计领域。造成这种现象的最主要的原因在于由于加工误差和材料特性的分散性的存在，仿真模型的参数设置和实际加工样品器件的参数以及实际材料特性不完全一致，在不考虑仿真计算误差的情况下，两者的性能肯定是不一样的。另一方面，正是由于加工误差和材料特性的分散性的存在器件的性能存在着不确定性，并且存在着某些重要参数敏感的问题，即这类参数的微小变化将导致器件整体性能的急剧变化。

综上所述，为了在保证微波器件的实际微波性能达标的基础上，提高微波器件的设计及制造效率，目前亟需一种能够根据微波性能参数要求对微波器件的设计参数的容差进行计算的方法。

技术实现要素：

本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种微波器件设计参数的容差计算方法，在保证微波器件的实际微波性能达标的基础上，提高微波器件的设计及制造效率。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种微波器件设计参数的容差计算方法，包括：

确定用户所请求的至少两个微波器件设计参数，以及，目标性能参数；

获取所述确定的至少两个微波器件设计参数与所述确定的目标性能参数之间的函数关系；

确定用户所请求的目标性能参数的参数范围；

根据所述确定的目标性能参数的参数范围和所述函数关系，计算得到所述至少两个微波器件设计参数的容差。

在上述微波器件设计参数的容差计算方法中，所述方法还包括：

预先确定并保存所述至少两个微波器件设计参数与所述确定的目标性能参数之间的函数关系。

在上述微波器件设计参数的容差计算方法中，通过如下步骤确定所述至少两个微波器件设计参数与所述确定的目标性能参数之间的函数关系：

将所述至少两个微波器件设计参数作为微波仿真的至少两个输入参数；

根据各个微波器件设计参数对应的设定误差范围，对所述至少两个输入参数进行取值；

采用微波仿真算法，计算得到所述至少两个输入参数在不同取值时对应的目标性能参数的值；

根据所述微波仿真算的计算结果，以每个输入参数作为多维空间的基，在所述多维空间内进行数学建模，得到所述至少两个输入参数与所述目标性能参数之间的对应关系。

在上述微波器件设计参数的容差计算方法中，所述目标性能参数，包括：至少一个微波性能参数；

其中，所述采用微波仿真算法，计算得到所述至少两个输入参数在不同取值时对应的目标性能参数的值，包括：

采用微波仿真算法，计算得到所述至少两个输入参数在不同取值时对应的各个微波性能参数的值；

当所述微波性能参数为一个时，采用微波仿真算法计算得到一个微波性能参数的值，将计算得到的所述一个微波性能参数的值作为所述至少两个输入参数在不同取值时对应的目标性能参数的值；

当所述微波性能参数为多个时，采用微波仿真算法计算得到多个微波性能参数的值，按照各个微波性能参数对应的权重，对所述计算得到的多个微波性能参数的值进行加权求和，将求和结果作为所述至少两个输入参数在不同取值时对应的目标性能参数的值。

在上述微波器件设计参数的容差计算方法中，所述确定用户所请求的目标性能参数的参数范围，包括：

接收配置请求；其中，所述配置请求中携带有所述目标性能参数下的各个微波性能参数的参数范围；

按照各个微波性能参数对应的权重，对所述配置请求中携带的所述目标性能参数下的各个微波性能参数的参数范围进行加权求和，将求和结果作为所述用户所请求的目标性能参数的参数范围。

在上述微波器件设计参数的容差计算方法中，所述微波性能参数，包括：驻波比、隔离度和插入损耗。

在上述微波器件设计参数的容差计算方法中，所述根据所述确定的目标性能参数的参数范围和所述函数关系，计算得到所述至少两个微波器件设计参数的容差，包括

将所述确定的目标性能参数的参数范围作为搜索输入值；

根据所述函数关系，采用演进算法进行搜索，得到所述确定的目标性能参数的参数范围所对应的所述至少两个微波器件设计参数的变化范围；

将得到的所述至少两个微波器件设计参数的变化范围确定为所述至少两个微波器件设计参数的容差。

在上述微波器件设计参数的容差计算方法中，所述演进算法为：PSO粒子群算法、NSGA-II算法和MOEA/D算法中的任意一种。

在上述微波器件设计参数的容差计算方法中，所述微波器件设计参数，包括：微波器件的结构尺寸参数、结构形状参数和材料性能参数。

本发明具有以下优点：

本发明所述的微波器件设计参数的容差计算方法，通过在误差范围内，建立多个微波器件设计参数与微波性能参数的对应关系，实现了根据微波性能参数要求对器件设计参数的容差进行计算，进而在保证微波器件的实际微波性能达标的基础上，提高微波器件的设计及制造效率。

附图说明

图1是本发明实施例中一种微波器件设计参数的容差计算方法的步骤流程图；

图2是本发明实施例中又一种微波器件设计参数的容差计算方法的步骤流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明公共的实施方式作进一步详细描述。

参照图1，示出了本发明实施例中一种微波器件设计参数的容差计算方法的步骤流程图。在本实施例中，所述微波器件设计参数的容差计算方法，包括：

步骤101，确定用户所请求的至少两个微波器件设计参数，以及，目标性能参数。

在本实施例中，微波器件设计参数包括但不仅限于：微波器件的结构尺寸参数、结构形状参数和材料性能参数。在实际应用中，用户可以根据实际需求确定需要进行容差求解的至少两个微波器件设计参数，以及，确定基于所述需要进行容差求解的至少两个微波器件设计参数所需要达到的期望目标性能，也即，确定对应的目标性能参数。

其中，所述目标性能参数可以包括至少一个微波性能参数，也即，所述目标性能参数可以根据任意一个或多个微波性能参数确定。所述微波性能参数包括但不仅限于：驻波比、隔离度和插入损耗。

为了提高计算效率，当微波器件涉及多个微波性能参数的指标要求时，可以通过对不少于两个的微波性能参数进行加权求和，将所述加权求和的结果确定为目标性能参数，进而将多目标性能参数的情况转化为单一目标性能参数的情况进行计算。需要说明的是，在实际应用中，也可以分别对每个微波性能参数进行分别计算，因此本发明对是否进行加权求和过程不予限定。

步骤102，获取所述确定的至少两个微波器件设计参数与所述确定的目标性能参数之间的函数关系。

在本实施例中，可以预先建立保存有任意数量及组合下的微波器件设计参数与任一目标性能参数之间的函数关系。优选的，所述方法还可以包括如下步骤：预先确定并保存所述至少两个微波器件设计参数与所述确定的目标性能参数之间的函数关系。

在本实施例中，具体可以通过如下方式确定所述至少两个微波器件设计参数与所述确定的目标性能参数之间的函数关系：将所述至少两个微波器件设计参数作为微波仿真的至少两个输入参数；根据各个微波器件设计参数对应的设定误差范围，对所述至少两个输入参数进行取值；采用微波仿真算法，计算得到所述至少两个输入参数在不同取值时对应的目标性能参数的值；根据所述微波仿真算的计算结果，以每个输入参数作为多维空间的基，在所述多维空间内进行数学建模，得到所述至少两个输入参数与所述目标性能参数之间的对应关系。

在本实施例中，进一步优选的，上述所述采用微波仿真算法，计算得到所述至少两个输入参数在不同取值时对应的目标性能参数的值的步骤，具体可以包括：采用微波仿真算法，计算得到所述至少两个输入参数在不同取值时对应的各个微波性能参数的值；当所述微波性能参数为一个时，将采用微波仿真算法计算得到的所述至少两个输入参数在不同取值时对应的一个微波性能参数的值确定为所述至少两个输入参数在不同取值时对应的目标性能参数的值；

当所述微波性能参数为多个时，按照设定权重，对所述采用微波仿真算法计算得到的所述至少两个输入参数在不同取值时对应的多个微波性能参数的值进行加权处理，得到加权结果；将所述加权结果确定为所述至少两个输入参数在不同取值时对应的目标性能参数的值。

步骤103，确定用户所请求的目标性能参数的参数范围。

在本实施例中，可以根据用户输入的配置请求确定所述目标性能参数的参数范围。具体的，所述步骤103可以包括：

子步骤1031，接收配置请求。

在本实施例中，所述配置请求中携带有所述目标性能参数下的各个微波性能参数的参数范围。如前所述，当所述目标性能参数为一个微波性能参数时，则所述配置请求中携带的为该一个微波性能参数的参数范围，可以直接将该一个微波性能参数的参数范围作为所述目标性能参数的参数范围。当所述目标性能参数包括两个或两个以上的微波性能参数时，则可以按照下述子步骤1032确定所述目标性能参数的参数范围。

子步骤1032，按照各个微波性能参数对应的权重，对所述配置请求中携带的所述目标性能参数下的各个微波性能参数的参数范围进行加权求和，将求和结果作为所述用户所请求的目标性能参数的参数范围。

步骤104，根据所述确定的目标性能参数的参数范围和所述函数关系，计算得到所述至少两个微波器件设计参数的容差。

在本实施例中，所述步骤104具体可以包括：

子步骤1041，将所述确定的目标性能参数的参数范围作为搜索输入值。

子步骤1042，根据所述函数关系，采用演进算法进行搜索，得到所述确定的目标性能参数的参数范围所对应的所述至少两个微波器件设计参数的变化范围。

在本实施例中，所述演进算法可以但不仅限于是：PSO粒子群算法、NSGA-II算法和MOEA/D算法中的任意一种。其中，PSO粒子群算法：Particle Swarm Optimization，粒子群优化算法；NSGA-II算法：Non-dominated Sorted Genetic Algorithm-II非支配排序遗传算法II；MOEA/D算法：Multiobjective Evolutionary Algorithm based on Decomposition，基于分解的多目标进化算法。

子步骤1043，将得到的所述至少两个微波器件设计参数的变化范围确定为所述至少两个微波器件设计参数的容差。

在上述实施例的基础上，下面以一个具体应用场景为例对所述微波器件设计参数的容差计算方法进行详细说明。

在本实施例中，两个作为输入参数的微波器件设计参数分别为：微波器件长度尺寸L，微波器件宽度尺寸D；目标性能参数为插入损耗IL。参照图2，示出了本发明实施例中又一种微波器件设计参数的容差计算方法的步骤流程图。所述微波器件设计参数的容差计算方法的具体步骤如下：

步骤201，根据用户的输入，确定微波器件长度尺寸L和微波器件宽度尺寸D的误差范围。

在本实施例中，确定的微波器件长度尺寸L和微波器件宽度尺寸D的误差范围可以如下：{(L，D)|(L₁～L_n，D₁～D_n)}。

步骤202，在所述误差范围内进行取值，采用微波仿真算法，确定所述微波器件长度尺寸L和微波器件宽度尺寸D与插入损耗IL之间的函数关系。

如前所述，在所述误差范围内进行取值，即取L＝L₁、L₂、L₃···L_n；D＝D₁、D₂、D₃···D_n；对两个输入参数的每个取值进行任意组合，形成一个二维坐标面，即(L_x，D_y)。在二维坐标面(L_x，D_y)内进行取值，采用如CST Studio(CST微波仿真平台)、HFSS(High Frequency Structure Simulator，高频结构仿真器)等微波仿真平台计算各个取值对应的插入损耗，进而建立一个用于描述插入损耗随微波器件长度L和微波器件宽度D的二变量的函数对应关系。

步骤203，获取目标性能参数的允许范围。

在本实施例中，所述目标性能的允许范围可以根据实际应用时具体的微波性能参数要求由用户进行输入。

步骤204，根据所述二变量的函数对应关系及获取的目标性能参数的允许范围，计算得到所述微波器件长度尺寸L和微波器件宽度尺寸D的容差。

在本实施例中，可以采用演进算法搜索所述目标性能参数的允许范围对应的输入参数的可变化范围，将搜索得到的所述可变化范围确定为所述微波器件长度尺寸L和微波器件宽度尺寸D的容差。在实际应用中，所述演进算法包括PSO粒子群算法、NSGA-II算法、MOEA/D算法，以及其他任意一种适当的算法，本发明对此不作限定。

综上所述，本发明实施例所述的微波器件设计参数的容差计算方法，通过在误差范围内，建立多个微波器件设计参数与微波性能参数的对应关系，实现了根据微波性能参数要求对器件设计参数的容差进行计算，进而在保证微波器件的实际微波性能达标的基础上，提高微波器件的设计及制造效率。

以上所述，仅为本发明最佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。