[发明专利]一种多管芯热力学模型、温度预测方法和倍频器仿真方法

说明书

本发明涉及太赫兹通信技术领域，尤其是涉及一种多管芯热力学模型、温度预测方法和倍频器仿真方法，所述多管芯热力学模型包括热耦合网络和n个单管芯热力学模型单元，所述单管芯热力学模型单元包括等效电流源、以及与等效电流源串联连接的热电阻Rsubgt;th/subgt;，所述热耦合网络包括依次串联设置的本发明通过构建热耦合网络来模拟阳极之间的热相互作用，使得操作者可以根据实际应用场景分析各阳极耗散功率不同情况下的阳极结温度，同时可以对潜在的热失控案例进行仿真分析，提高太赫兹固态电路仿真优化的准确度，让仿真优化结果更接近于实际使用状况。

技术领域

本发明涉及太赫兹通信技术领域，尤其是涉及一种多管芯热力学模型、温度预测方法和倍频器仿真方法。

背景技术

太赫兹波相较于微波、毫米波，太赫兹波波长更短、频段更高；相较于光波，具有更强的穿透特性以及较低的光子能量；太赫兹波一系列独特的优越特性使其具有巨大的应用前景，可广泛应用于射电天文、太赫兹通信、大气与环境监测、雷达成像、以及医学诊断等领域。

而肖特基二极管是太赫兹固态电路的核心器件，在对太赫兹固态电路进行仿真设计时，对肖特基二极管的设计考量必不可少，而申请人在实现本发明的过程中发现，目前设计人员在进行太赫兹固态电路的仿真设计时，一般都会采用将三维电磁仿真与谐波平衡仿真结合来实现“场-路”协同仿真优化，但仿真准确度仍有缺陷，导致太赫兹固态电路仿真设计结果与太赫兹固态电路的实际状况存在较大差异。

发明内容

本发明的目的是提供一种多管芯热力学模型、温度预测方法和倍频器仿真方法，来解决现有技术中存在的上述技术问题，主要包括以下三个方面：

本申请第一方面提供了一种多管芯热力学模型，用于太赫兹肖特基二极管，所述多管芯热力学模型包括热耦合网络和n个单管芯热力学模型单元，所述单管芯热力学模型单元包括等效电流源、以及与等效电流源串联连接的热电阻R_th，所述等效电流源由单管芯的耗散功率等效得到，所述热电阻R_th用于等效单管芯的热量流动通道，所述热耦合网络包括依次串联设置的所述为不加偏置空载状态下多管芯热力学模型整体的电阻，所述为沿管芯串联方向，第n个管芯的热电阻；沿管芯串联方向，第1个单管芯热力学模型单元中的热电阻与热耦合网络中和之间的连线连接，第n个单管芯热力学模型单元中的热电阻与热耦合网络中和之间的连线连接，n≥2。

进一步地，所述耗散功率通过电子学模型输出得到，所述电子学模型为单管芯的电子学模型，包括电子电流源、电荷源和级联电阻，所述电子电流源与级联电阻串联，所述电荷源与电子电流源并联，电子学模型用于输出耗散功率。

本申请第三方面提供了一种多管芯热力学模型，一种温度预测方法，用于对多个依次串联设置太赫兹肖特基二极管的阳极温度预测，基于上述的多管芯热力学模型，包括以下步骤，

步骤Y100，获取太赫兹肖特基二极管的耗散功率为沿管芯串联方向，第n个管芯的耗散功率；

步骤Y200，将耗散功率等效为单管芯热力学模型单元中的等效电流源，然后通过单管芯热力学模型单元得到热电阻为沿管芯串联方向，第n个管芯的热电阻；

步骤Y300，将热电阻代入阳极温度计算公式，

式中，为沿管芯串联方向，第n个管芯的阳极温度，T₀为多管芯热力学模型初始环境温度；

得到单管芯太赫兹肖特基二极管的阳极温度

步骤Y400，将阳极温度和热电阻代入多管芯热力学模型中，得到实际阳极结温度T_n，T_n为沿管芯串联方向，第n个单管芯热力学模型单元中的热电阻与热耦合网络中和之间的连线上的温度。