[发明专利]微带线建模方法、装置及相关设备

说明书

本发明涉及电子技术领域，提供一种微带线建模方法、装置及相关设备，所述方法包括步骤：基于预设工艺条件设计不同长度、宽度的微带线结构；对所述微带线结构进行仿真，获取散射参数；将所述散射参数进行转换得到实际等效相对介电常数和实际特征阻抗；基于所述微带线的长度、宽度、以及所述实际等效相对介电常数，对经验等效相对介电常数模型进行修正，得到修正后的等效相对介电常数模型；基于所述实际特征阻抗以及修正后的等效相对介电常数模型，对经验特征阻抗模型进行修正，得到修正后的特征阻抗模型。本发明获得的修正模型比传统经验模型的表达更准确。

技术领域

本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种微带线建模方法、装置及相关设备。

背景技术

常见的射频器件分为有源器件和无源器件两类，其中有源器件依赖电源作为自身正常工作的必要条件，如放大器、振荡器等。无源器件则不需要电源的限制，包括微带线、滤波器、电感器、电容器、天线等。在较高的工作频率下，微带线作为无源器件是在射频和微波电路中使用广泛的基本器件之一，其不再只承担简单的电气连接作用，而是依据其高频特性，充当阻抗匹配元件、频率滤波器、电路小型化、多频带操作、谐波抑制等。从设计角度讲，微带线可用于构建如滤波器、阻抗变换器、贴片天线等多种结构。

如图1所示常见的微带线物理模型，其中上方金属板宽度为w，厚度为t，与地平面间距为d，金属与地间的介质介电常数和磁导率分别为ε和μ。该微带线分布式参数模型如图2所示，其中R表示当电流沿导体流动时，因构成导体的材料电导率σ有限产生的欧姆损耗；G表示当两导体之间填充的介质不是绝缘的，即电导率σ不等于0，产生的介质损耗和漏电流；L表示导线的内部电感和外部电感，以及导线之间的互感，一般情况下，自感值过小可以被忽略；C表示两导体之间的并联寄生电容。假设σ_cond和σ_diel分别表示金属导体电导率和介质电导率，经过电磁场方法计算可以得到微带线的RLGC分布参数的表达式：

但是这种模型难以契合电磁仿真，而且随着微带线宽度的减小以及衬底厚度的增加，此时电磁场的边缘效应非常明显，在数学模型中不能忽略，从而为设计带来困难。Hannerstad和Jensen提出计算机可用的微带线经验模型：

其中，W是微带线宽度，h是衬底厚度，ε_r是衬底相对介电常数，Z_air是自由空间波阻抗。通常导体的一侧为介质，一侧为空气。所以引入等效相对介电常数的概念，将介质环境等效为全包围的、均匀的相对介电常数为ε_r-eff的环境。

上述传统的经验模型只能描述导体下方介质层为单一介质的情况，且介质不存在损耗时的微带线特征。而在气体工艺中，以氮化镓工艺为例，衬底由多层介质组成时，此模型的准确性会大大降低，而且忽略了介质损耗的影响，会导致ε_r-eff只有实部没有虚部，造成模型结果与实际相差较大。

发明内容

本发明实施例提供一种微带线建模方法，以解决上述技术问题。

第一方面，本发明实施例提供一种微带线建模方法，用于对经验模型进行修正，所述经验模型包括经验等效相对介电常数模型和经验特征阻抗模型，所述经验等效相对介电常数模型和经验特征阻抗模型分别为：

其中，ε_r-eff为经验等效相对介电常数值，Z₀为经验特征阻抗值，W是微带线宽度，h是衬底厚度，ε_r是衬底相对介电常数，Z_air是自由空间波阻抗；

所述方法包括：