基于空间映射算法的微波器件计算机自动辅助调谐的设计方法，可以准确高效的自动调谐微波器件。该方法调用电磁仿真程序建立微波器件的电磁模型，调用电路仿真程序建立微波器件的电路模型，将电磁模型参数集视为精确空间，将电路模型参数集视为粗糙空间，通过空间映射算法分析两个空间的映射关系，将已知的粗糙空间最优参数集映射为精确空间参数集，通过验证精确空间参数集的准确程度，对空间映射关系进行调整，经多次调整最终获得精确空间最优参数集。在实现核心算法的基础上，进行人机功能扩展，实现模型更新、数据更新、操作日志等一系列自动化行为。本发明专利技术能够使费时费力的微波器件调谐得到很好的改进，可用于无人值守的辅助自动调谐微波器件。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于微波器件设计
，具体涉及一种微波器件的计算机自动化辅助 调谐的设计方法。
技术介绍
电磁仿真是一个费时费力的过程，要想推动微波技术的发展，提高仿真效率是关 键。微波器件的电磁特性规律非常复杂，因此在设计过程中需要耗费大量的时间和精 力进行调谐，该过程目前主要依靠人工经验来进行，对于结构较复杂微波器件的调谐不具 有确定性和稳定性。因此，为了降低微波器件调谐的难度，尽可能的减少人为因素对调谐效 率的影响，有必要研究微波器件的自动化调谐方法。电磁仿真虽然较精准但耗时长，很难迅速得到理想结果；电路仿真工具精度不高 但速度较快。如果能够通过优化电路模型而迅速准确的得到电磁模型的设计，那么将会大 大的节省设计人员的时间。目前有一些常用的电路/电磁仿真程序提供了协同仿真接口，例如Ansoft公司的 仿真产品HFSS和Designer可以通过类VB的脚本语言实现相互通信，Agilent公司的系列 产品之间也可以通过AEL语言接口实现互通。但是如果想使用不同公司的仿真程序进行协 同仿真，仍然会遇到接口不统一的问题，某些性能优越的仿真产品甚至没有对外提供接口， 只能完全靠手动操作进行仿真。在优化过程中很多时候都是重复性的操作，如果每次都靠 手动操作程序，就不能完全发挥计算机仿真的效率。因此，需要一种新的微波器件辅助自动调谐的设计方法，来解决以上问题。
技术实现思路
本专利技术目的是克服现有技术存在的上述不足，提供一种基于空间映射算法的微波 器件的计算机辅助自动调谐的设计方法，该方法以空间映射算法为核心，可以在无人值守 的情况下完成微波器件设计后期的调谐。本专利技术提供的基于空间映射算法的微波器件的计算机自动辅助调谐的设计方法 包括如下步骤1)调用电路仿真程序，根据理论设计参数，建立微波器件电路模型，即粗糙空间，该理论设计参数构成粗糙空间最优参数集 φx^ ；2)调用电磁仿真程序，根据实际设计参数，建立微波器件电磁模型，即精确空间，该实 际设计参数构成精确空间初始参数集；3)根据空间映射算法建立粗糙空间参数集与精确空间参数集的映射关系，并进行优化，直至参数误差小于等于0. 001时获得精确空间参数集，从而得到决定微波器件性能的 理想的设计参数。以上设计中步骤3)所述的“空间映射算法”，其定义如下2a) 一个设计可以用一个粗糙模型和一个精确模型来表示，它们的模型设计参量分别 称作粗糙空间和精确空间，粗糙模型用基于电路CAD工具建立，其特点是运算速度快， 用解 析法进行优化容易收敛，但准确性有待验证；精确模型用EM仿真工具建立，耗费时间较长， 目的是验证粗糙模型的准确性，将结果反馈以改进粗糙模型。两个模型相结合，比只运用EM 工具进行设计节省了大量时间。以上步骤3)所述的“根据空间映射算法建立粗糙空间参数集与精确空间参数集的 映射关系”，按如下过程进行3a)将步骤2)根据实际设计参数构成的精确空间初始参数集,进行第1次电磁全 波仿真，得到传输函数A1和反射参数S11 ；3b)将步骤2a)得到的S21和S11作为电路模型优化目标函数，运用随机法和梯度法进 行优化，得到精确空间初始参数集对应的粗糙空间参数集,该过程称为参量抽取； 3c)定义粗糙模型参量抽取值#与最优值 < 的误差向量/(1) = - χ:； 3d)定义误差向量/和精确模型参量增量A之间的映射关系的雅克比矩阵J的初始值 为单位矩阵，将映射关系记为=-/ ,计算出第2次电磁全波仿真的精确空间参数集孝=41》+# ；3e)定义第j次误差向量#力和误差参数e，f取值通常小于等于0.0001，验证该 映射关系的正确性，如果||/〔Λ|— e，说明计算得到的映射关系符合要求，获得精确空间参数集，否则循环重复3b) 3d)步骤，直至误差向量符合表达式|/(Λ|< e，此时映射关系第j次 的更新公式为,, μ fD'+i) _ f(J) — vtfi M ,、 β制=β(/> +1^二 r,f h A^该循环过程由系统自动控制，无需人工干预。本专利技术的优点和积极效果(1)本专利技术由于应用了空间映射算法，建立了电磁模型(精确模型)和电路模型(粗糙模 型)的关系，节省了时间，提高了效率。粗糙模型用基于电路CAD工具建立，其特点是运算速 度快，用解析法进行优化容易收敛，但准确性有待验证；精确模型用EM仿真工具建立，耗费 时间较长，目的是验证粗糙模型的准确性，将结果反馈以改进粗糙模型。两个模型相结合， 比只运用EM工具进行设计节省了大量时间。(2)本专利技术运用了 Windows命令行接口和Agilent AEL语言接口控制电路仿真软 件Advanced Design System的行为，Windows命令行接口和son文件格式分析来控制电磁 仿真软件SONNET的行为。实现了在无人看守情况下，进行微波器件的调谐。(3)本专利技术可以用于各种微波器件的调谐。 附图说明图1为方法示意图 图2为本专利技术的系统流程图。图3为例子的精确模型。图4为应用本专利技术得到的滤波器调谐结果图。具体实施例方式( 1)用户输入理论设计参数，调用电路仿真软件建立微波器件电路模型，该理论 设计参数构成粗糙空间最优参数集；(2)用户输入实际设计参数，调用电磁仿真软件建立微波器件电磁模型，该实际设计 参数构成精确空间初始参数集；(3)程序根据空间映射算法建立粗糙空间参数集与精确空间参数集的映射关系，并经 过若干次优化，直至获得精确空间最优参数集。步骤(3)所述的“根据空间映射算法建立粗糙空间参数集与精确空间参数集的映 射关系”，按如下过程进行a)以微波滤波器为例，根据用户输入的实际设计参数，即精确空间初始参数集X，，进 行第1次电磁全波仿真，得到滤波器传输函数S21和反射参数S11 ；b)将S21和S11作为电路模型优化目标函数，运用随机法和梯度法进行优化，得到精确 空间初始参数集X’对应的粗糙空间参数集，该过程称为参量抽取；c)定义粗糙模型参量抽取值与最优值<的误差向量/(1) = Affi-X^ ；d)定义粗糙模型误差向量/和精确模型参量增量A之间的映射关系的雅克比矩阵 的初始值为单位矩阵，将映射关系记为Ba)hil) = -/(1),计算出第2次电磁全波仿真的精确 空间参数集λ^=^ +* ；e)验证该映射关系的正确性，如果|/ω|^Ε，说明计算得到的映射关系符合要求，获得精确空间最优参数集，否则循环重复b) d)步骤，直至误差向量符合表达式||/ωIM ε，此时映射关系第J次的更新公式为,, ,、 f- fC ')_ Μ } , t = βω + 1^^ f!f h该循环过程由系统自动控制，无需人工干预。步骤e)所述的“该循环过程由系统自动控制”，按如下过程进行(i)在所述系统中运用Windows命令行接口和Agilent AEL语言接口控制电路仿真软件Advanced Design System的行为，包括如下操作新建工程，更新电路模型参数，启动优 化进程，输出优化结果，出错自纠正；(ii )在所述系统中运用Windows命令行接口和son文件格式分析来控制电磁仿真软件 SONNET的行为，包括如下操作修改电磁模型参数，启动仿真进程，输出DXF文件，出错自纠 正； (iii本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：闭万毅，龚盈颖，刘晓城，白洁，李扬，左旭，
申请(专利权)人：南开大学，
类型：发明
国别省市：12
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