【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于電磁場數值計算領域，具體是一種在微型無源射頻電路上進行快速掃頻的技術。
技術介紹
1、精準且高效的電磁仿真技術在集成電路正常運行中發揮著至關重要的作用。基于積分方程的頻域矩量法是現在市場上大部分商業仿真軟件中常用的求解方法。作為現代電子設備的核心，集成電路的工作頻率在不斷地變寬，電磁仿真的時間也不斷地在增加，為了應對這個問題，市面上已經開發出了眾多的快速掃頻技術。這些技術或依賴于物理模型，或基于數學原理。
2、專利技術人團隊早期提出中國cn114201883a，采用一種改進的基于lagrange矩陣有理插值的頻率掃頻方法，是首先采用二分法選取三個頻率點進行插值計算，當不滿足收斂條件時會繼續增加采樣點進行迭代，直到符合收斂閾值。這種單純的基于數學函數原理的方法可以得到比較準確的結果，但是效率沒有明顯提高，有時候會出現采樣點大于用戶設置的頻率點個數的情況，這樣就會比矩量法逐點計算耗時更久，不滿足快速掃頻的目的。
3、因此，本專利技術提出一種基于物理模型的特征值分析擴展方法。本專利技術不再需要多次的迭代以及不斷的增加采樣點，僅需要對三個頻率點進行數據處理并分析擴展，就可得到全頻段的頻率響應，大大降低了仿真的時間。該專利技術與傳統的基于物理的技術不同，物理技術通常受限于能夠準確模擬原始rf電路真實特性的物理模型的能力，而該專利技術帶有數學方法，不依賴于明確的等效電路模式，因此更具有普遍性；與傳統的基于數學的技術也不同，該專利技術可以自動生成lec模型，不僅可以提供重要的物理間接，還可以在需要時納入電
4、本專利技術通過對一個射頻電路內的z參數進行特征值分析，提取出來電路中的阻抗電容、阻抗電阻或阻抗電感，這些阻抗變量提供了一個lec模型，并且賦予了特征值物理意義，可以判斷出電路是電容主導類型或者電感主導類型。得到三個頻率點的特征變量后，采用基于拉格朗日的實矩陣插值法，能夠僅用三個頻率點就得到頻段內所有頻率點的特征值，特征值及其對應的特征向量可以得到各模態下所有端口之間的自阻抗和相互阻抗，通過疊加，得到z阻抗參數。通過實例驗證，該專利技術可以僅用三個頻率點就能對平滑s參數結果進行逼近，非常適合用于電感器、電容器等元器件的高效快速掃頻。
技術實現思路
1、本專利技術的一個目的是為了針對現有的自適應頻率掃描技術的不足，提供了一種基于特征值分析與有理插值的快速掃頻寬帶電磁仿真方法，僅用三個頻率點就能快速得到全頻段頻率響應的高效掃頻。
2、第二方面，本專利技術提供基于特征值分析與有理插值的快速掃頻寬帶電磁仿真方法，包括以下步驟：
3、步驟(1)、在電磁參數為(ε(e),μ(e))的媒質空間中，將物體視為在入射場(einc,hinc)照射下的理想導體；由于導體的理想性質，其內部電場ei和磁場hi均為零；在導體的外部區域，電場和磁場分別為ee、he；ε為介電常數，μ為磁導率；
4、步驟(2)、設定頻率范圍[fmin,fmax]，選取三個頻率點fb、fm、fe，fb為仿真的起始頻率點，fe為仿真的結束頻率點，fm為起始和結束頻率點的中間值為(fb+fe)/2；采用矩量法求解導體內部的電磁場，計算得到三個頻率點fb、fm、fe對應的頻率響應值s(fb)，s(fm)，s(fe)；
5、步驟(3)、根據參數轉換，把s散射參數轉換為z阻抗參數；對三個頻率點的z阻抗參數進行特征值的提取與分析，根據特征值的虛部判斷當前射頻電路的類型；根據當前射頻電路的類型獲取三個頻率點對應的阻抗變量；若當前射頻電路的類型為電容主導類型，則阻抗變量為阻抗電阻與阻抗電容；若前射頻電路的類型為電感主導類型，則阻抗電阻與阻抗電感；
6、步驟(4)、根據三個頻率點對應的阻抗變量，使用拉格朗日插值得到頻率范圍內所有頻率點對應的阻抗變量，根據阻抗變量以及當前射頻電路的類型反推得到所有頻率點對應的特征值；基于特征值計算射頻電路中z阻抗參數或y導納參數；根據z阻抗參數或y導納參數預測射頻電路在頻帶內的特性。
7、步驟(2)中，所述的采用矩量法求解導體內部電磁場，具體如下：
8、根據等效原理和電磁場的邊界條件，可以得到以電場和磁場邊界條件建立起來的積分方程：
9、
10、
11、其中einc、hinc為入射電磁場，e(e)、h(e)為物體表面s上等效源所產生的電磁場，是閉合面的外法向單位矢量，j為物體表面上的電流；
12、由于等效問題空間是均勻無界空間，可得：
13、e(e)(j(r′))＝ηl(j(r′))????????????????公式(2-a)
14、h(e)(j(r′))＝k(j(r′))????????????????公式(2-b)
15、
16、
17、式中的為媒質空間中的波阻抗，為媒質空間中波數，ω為角頻率；g(r)＝e-jkr/(4πr)為媒質空間中的標準格林函數，r＝|r-r′|為源點到場點的距離，r、r′分別表示場點和源點的位置矢量；j表示虛數；表示梯度算子，表示散度算子，ds'表示源區域面矢量微元；x表示待求解的未知量(矢量)。
18、l算子與k算子均為線性算子，將l和k算子帶入式(1)，可得到最終形式的電場積分方程與磁場積分方程：
19、
20、
21、物體表面上的未知電流函數j在l算子規定的定義區域內都需要按一組基函數展開，這組基函數采用rwg基函數，可以模擬任意物體表面的電、磁流分布；
22、rwg基函數定義為：
23、
24、定義這兩個三角形分別為和ln為兩個三角形的公共邊，它們的面積分別為和指的是從三角形的頂點指向三角形內部的點r的矢量，以及指的是從三角形的頂點指向三角形內部的點r的矢量；
25、目標物體表面的未知電流可通過rwg基函數來表示：
26、
27、其中in是未知的電流展開系數，代表未知量，n代表與三角形公共邊數目相等的未知量數；fn(r)表示場區域中第n個rwg基函數；
28、其中，電場積分方程(5-a)的矩量法解：
29、將公式(7)帶入公式(5-a)可得到離散的電場積分方程：
30、
31、其中fn(r')表示源區域中第n個rwg基函數；
32、采用伽略金方法，以rwg基函數作為檢驗函數(權函數)，檢驗公式(8)可得：
33、
34、其中fm(r)代表場區域中第m個rwg基函數，因為它始終是沿著物體的表面切向的，所以改寫為如下形式：
35、
36、這樣可以避免計算物體表面的外法向量；把公式本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.基于特征值分析與有理插值的快速掃頻寬帶電磁仿真方法，其特征在于包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述方法，其特征在于步驟(2)中，fb為電磁仿真的起始頻率點，fe為電磁仿真的結束頻率點，fm＝(fb+fe)/2。
3.根據權利要求1所述方法，其特征在于步驟(3)中，若當前射頻電路的類型為電容主導類型，則阻抗變量為阻抗電阻與阻抗電容；若前射頻電路的類型為電感主導類型，則阻抗電阻與阻抗電感。
4.一種計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機程序，當所述計算機程序在計算機中執行時，令計算機執行權利要求1-3任一項所述的方法。
5.一種計算設備，包括存儲器和處理器，所述存儲器中存儲有可執行代碼，所述處理器執行所述可執行代碼時，實現權利要求1-3任一項所述的方法。
【技術特征摘要】
1.基于特征值分析與有理插值的快速掃頻寬帶電磁仿真方法，其特征在于包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述方法，其特征在于步驟(2)中，fb為電磁仿真的起始頻率點，fe為電磁仿真的結束頻率點，fm＝(fb+fe)/2。
3.根據權利要求1所述方法，其特征在于步驟(3)中，若當前射頻電路的類型為電容主導類型，則阻抗變量為阻抗電阻與阻抗...
【專利技術屬性】
技術研發人員：趙鵬，張安然，鐘元翱，唐柔剛，張康龍，王艷洋，王高峰，
申請(專利權)人：杭州電子科技大學，
類型：發明
國別省市：
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