一种基于器件温度系数的数字移相器温变性能预测方法技术

本发明专利技术公开了一种基于器件温度系数的数字移相器温变性能预测方法，包括下述步骤：1)确定数字移相器电路中各器件；2)确定各器件参考温度下的参数；3)提取不同温度下各器件的温度系数；4)在ADS软件中建立数字移相器电路仿真模型；5)计算数字移相器电路的相位特性；6)建立数字移相器电路的热-电耦合模型。传统方法只能根据输入的变化来预测移相器的幅相特性，无法根据温度变化确定移相器在工作状态的幅相特性。相比传统方法，本方法不仅可以根据不同的温度环境对数字移相器的幅相特性进行预测而且可以将温度环境分量直接引入热-电耦合模型计算移相器幅相特性，不需要重复地对移相器性能进行快速、有效地预测。

【技术实现步骤摘要】
一种基于器件温度系数的数字移相器温变性能预测方法
本专利技术涉及有源天线
，具体是一种基于器件温度系数的数字移相器温变性能预测方法。
技术介绍
有源相控阵雷达由于器件高度集中，T/R组件是有源相控阵天线的核心部分，包含了功率放大器、低噪声放大器、衰减器、移相器等发热器件，其性能在很大程度上决定了有源相控阵雷达的性能。移相器(PhaseShifter)性能优劣与可靠性直接决定着有源相控阵雷达T/R组件的性能。有源相控阵天线每个天线单元都配备有一个移相器用以控制其相位，移相器的精度和响应速度决定了雷达波束在空中能否准确定位以及波束主瓣对旁瓣的抑制效果，因此，移相器的性能成为能否设计出性能优良T/R组件的保证。数字移相器是有源相控阵雷达T/R组件中最为常用的移相器，具有精度高、响应快的特点。但是在实际工作中T/R组件性能易受到温度的影响，导致有源相控阵雷达电性能的恶化。其中温度对T/R组件电流相位的影响则主要表现在温度对数字移相器的影响上，这是导致有源相控阵雷达电性能的恶化的一个主要的原因。且温度对数字移相器的电流幅度影响并不明显，因此在预测移相器的温变性能时，数字移相器电流幅度对其温变性能的影响可以不考虑。目前缺乏一种对于基于温度对数字移相器电性能影响的预测方法来对各种工作环境温度下数字移相器的电性能进行快速、有效地预测，因此有必要研究数字移相器的热-电耦合模型来分析数字移相器温变性能。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于器件温度系数的数字移相器温变性能预测方法，该方法通过在确定数字移相器电路各个器件的温度-性能曲线数据的基础上，利用数字移相器电路仿真模型，进而实现对各种工作环境温度下数字移相器的温变性能进行预测。本专利技术是通过以下述技术方案来实现的：一种基于器件温度系数的数字移相器温变性能预测方法，该方法包括下述步骤：1)确定数字移相器电路，从而确定数字移相器电路中各个器件；2)确定数字移相器电路中各个器件在参考温度下的参数；3)确定数字移相器电路中各个器件的温度曲线，提取不同温度下数字移相器电路中各个器件的温度系数，进而计算不同温度下数字移相器电路中温度系数矩阵；4)设置在不同温度下数字移相器电路中各个器件的参数，在ADS软件中建立数字移相器电路仿真模型；5)计算不同温度下的数字移相器电路的幅相特性；6)根据不同温度下的数字移相器电路的幅相特性，提取数字移相器电路仿真计算相位特性离散数据，得到数字移相器电路随温度变化的曲线；从而确定不同温度下数字移相器电路的相位特性公式，建立数字移相器的热-电耦合模型。所述步骤2)确定数字移相器电路中各个器件在参考温度下的参数包括数字移相器电路中各个器件中电阻器的阻值、电容器的电容值、电感的电感值、负载终端的参数以及微带线的参数。所述步骤3)计算不同温度下数字移相器电路中各个器件的温度系数矩阵按照以下方式进行：3a)确定数字移相器电路中各个器件的温度曲线，在Origin软件中确定数字移相器电路中各个器件的温度曲线的采样点；3b)提取数字移相器电路中各个器件的温度曲线的采样点，并在Matlab中采用3次多项式曲线拟合出数字移相器电路中各个器件的温度曲线函数y；y＝a1·T3+a2·T2+a3·T+a4式中，a1、a2、a3、a4为数字移相器电路中各个器件的温度曲线函数的系数，T为温度；3c)利用温度曲线函数，确定不同温度下数字移相器电路中各个器件的温度系数，在Matlab中计算不同温度下数字移相器电路中电阻温度系数矩阵αR、电容温度系数矩阵αC、电感温度系数矩阵αL。所述步骤4)在ADS软件中建立数字移相器电路仿真模型按照如下方式进行：4a)在ADS软件元器件库中选取数字移相器电路中需要的元器件，然后在ADS软件中将选取的元器件连接成数字移相器电路，并设置在不同温度下的数字移相器电路中电阻参数矩阵R′、电容参数矩阵C′、电感参数矩阵L′，其中R′、C′、L′通过下式进行计算：式中，R0为电阻器件在常温下即25℃下的电阻值，αR为不同温度下电阻温度系数矩阵；C0为电容器件在常温下即25℃下的电容值，αC为不同温度下的电容温度系数矩阵；L0为电感器件在常温下即25℃下的电感值，αL为不同温度下的电感温度系数矩阵；4b)分别将得到的R′、C′、L′输入数字移相器电路仿真模型；4c)将负载终端的参数以及微带线的参数输入数字移相器电路仿真模型。所述步骤6)建立数字移相器的热-电耦合模型按照以下方式进行：6a)根据不同温度下的数字移相器电路的幅相特性，在ADS软件中提取数字移相器电路仿真计算相位特性离散数据；6b)根据数字移相器电路仿真计算相位特性离散数据在Matlab中采用3次多项式曲线进行拟合，绘制数字移相器电路相位随温度变化的曲线；6c)确定不同温度下数字移相器电路的相位特性公式：式中，b1、b2、b3、b4为3次多项式曲线的系数，为数字移相器电路的相位，T为温度；6d)该不同温度下数字移相器电路的相位特性公式即为数字移相器电路的热-电耦合模型。本专利技术与现有技术相比，具有以下特点：1.本专利技术在确定数字移相器电路各个器件的温度-性能曲线数据的基础上，利用数字移相器电路仿真模型，进而实现对数字移相器的相位特性进行预测。传统方法只能根据电路输入的变化来预测数字移相器的相位特性，无法根据温度变化引起的电路器件相位特性误差来确定数字移相器在工作状态的相位特性。相比传统方法，本方法可以根据不同的温度环境对数字移相器的温变性能进行预测；2.通过建立数字移相器电路的热-电耦合模型，能够分析不同的温度条件对数字移相器工作性能的影响。该方法相比传统方法过程更为简捷，可以将温度环境分量直接引入热-电耦合模型，从而快速、有效地预测不同温度下的数字移相器的相位特性，不需要重复地对数字移相器电路进行仿真模拟以计算温变性能。附图说明图1是本专利技术器件温度系数的数字移相器温变性能预测方法流程图。图2是标准微带线MLIN以及终端短路微带线MLSC结构示意图。图3是T型结微带线MTEE结构示意图。图4是折弯微带线MSOBND结构示意图。图5是3次多项式曲线拟合数字移相器电路电阻的温度曲线图。图6是3次多项式曲线拟合数字移相器电路电容的温度曲线图。图7是3次多项式曲线拟合数字移相器电路电感的温度曲线图。图8是数字移相器电路模型图。图9是数字移相器电路相位特性随温度变化曲线图。具体实施方式下面结合附图及实施例对本专利技术做进一步说明。参照图1所示，本专利技术一种基于器件温度系数的数字移相器温变性能预测方法，步骤如下：步骤一，确定数字移相器电路中各器件通过确定数字移相器电路，从而确定数字移相器电路中各个器件；数字移相器电路中各个器件包括电阻、电容、电感、负载终端以及微带线。步骤二，确定各器件在参考温度下参数确定数字移相器电路中各个器件在参考温度下的参数；数字移相器电路中各个器件在参考温度下的参数包括数字移相器电路中各个器件中电阻器的阻值、电容器的电容值、电感的电感值、负载终端Term的参数以及微带线的参数；其中数字移相器电路中微带线包括标准微带线MLIN、终端短路微带线MLSC、T型结微带线MTEE以及折弯微带线MSOBND，微带线包括标准微带线MLIN以及终端短路微带线MLSC的参数为微带线宽度W和微带线长度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于器件温度系数的数字移相器温变性能预测方法，其特征在于，该方法包括下述步骤：1)确定数字移相器电路，从而确定数字移相器电路中各个器件；2)确定数字移相器电路中各个器件在参考温度下的参数；3)确定数字移相器电路中各个器件的温度曲线，提取不同温度下数字移相器电路中各个器件的温度系数，进而计算不同温度下数字移相器电路中温度系数矩阵；4)设置在不同温度下数字移相器电路中各个器件的参数，在ADS软件中建立数字移相器电路仿真模型；5)计算不同温度下的数字移相器电路的幅相特性；6)根据不同温度下的数字移相器电路的幅相特性，提取数字移相器电路仿真计算相位特性离散数据，得到数字移相器电路随温度变化的曲线；从而确定不同温度下数字移相器电路的相位特性公式，建立数字移相器的热‑电耦合模型。

【技术特征摘要】
1.一种基于器件温度系数的数字移相器温变性能预测方法，其特征在于，该方法包括下述步骤：1)确定数字移相器电路，从而确定数字移相器电路中各个器件；2)确定数字移相器电路中各个器件在参考温度下的参数；3)确定数字移相器电路中各个器件的温度曲线，提取不同温度下数字移相器电路中各个器件的温度系数，进而计算不同温度下数字移相器电路中温度系数矩阵；计算不同温度下数字移相器电路中各个器件的温度系数矩阵按照以下方式进行：3a)确定数字移相器电路中各个器件的温度曲线，在Origin软件中确定数字移相器电路中各个器件的温度曲线的采样点；3b)提取数字移相器电路中各个器件的温度曲线的采样点，并在Matlab中采用3次多项式曲线拟合出数字移相器电路中各个器件的温度曲线函数y；y＝a1·T3+a2·T2+a3·T+a4式中，a1、a2、a3、a4为数字移相器电路中各个器件的温度曲线函数的系数，T为温度；3c)利用温度曲线函数，确定不同温度下数字移相器电路中各个器件的温度系数，在Matlab中计算不同温度下数字移相器电路中电阻温度系数矩阵αR、电容温度系数矩阵αC、电感温度系数矩阵αL；4)设置在不同温度下数字移相器电路中各个器件的参数，在ADS软件中建立数字移相器电路仿真模型；5)计算不同温度下的数字移相器电路的幅相特性；6)根据不同温度下的数字移相器电路的幅相特性，提取数字移相器电路仿真计算相位特性离散数据，得到数字移相器电路随温度变化的曲线；从而确定不同温度下数字移相器电路的相位特性公式，建立数字移相器的热-电耦合模型。2.根据权利要求1所述的一种基于器件温度系数的数字移相器温变性能预测方法，其特征在于，所述步骤2)确定数字移相器电路中各个器件在参考温度下的参数包括数字移相器电路中各个器件中电阻器的阻值、电容器的电容值、电感的电感值、负载终端的参数以及微带线的参数。3.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：王从思，李兆，康明魁，刘鑫，屈扬，王猛，王伟，李鹏，黄进，王艳，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61