小型化無源元件的電熱分析與功率容量研究

《小型化無源元件的電熱分析與功率容量研究》是依託上海交通大學，由吳林晟擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：小型化無源元件的電熱分析與功率容量研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：吳林晟
• 依託單位：上海交通大學

項目摘要

隨著通信和雷達系統中微波無源元件的不斷小型化，元件內電熱力混合多物理場的多重兼容性面臨的問題越來越嚴峻，功率承載能力大幅減弱。小型化無源元件的功率容量問題已成為制約其發展和套用的關鍵因素之一。本項目擬在小型化無源元件的電熱分析與仿真、功率容量的預測和改善、電熱實驗設計與驗證等方面進行深入研究。具體包括：1、研究小型化無源元件電磁-熱混合物理場仿真方法、等效電路-熱阻模型，提出面向電磁-熱混合問題的場-路結合方法；2、採用物理、數學混合建模方法研究微帶、共面波導、電磁帶隙、基片集成波導等無源元件功率容量的快速、準確預測方法和改善途徑；3、通過實驗驗證元件電熱分析和功率容量預測結果，檢驗改善手段的有效性。本項目研究將為高性能小型化無源元件的電熱分析和功率容量預測提供一整套建模、仿真和驗證技術，定量研究影響其功率承載能力的關鍵因素，提出有效改善途徑，指導無源元件小型化與高性能的平衡發展和套用。

結題摘要

本項目按計畫開展研究工作，實施期間取得的主要成果如下：1、基於有限元方法研發出小型化無源元件電磁-熱混合物理場仿真分析軟體，基於等效熱導網路提出多層電路結構溫度分布快速分析方法，採用電磁場本徵模展開法和熱導網路實現面向無源電路電磁-熱混合問題的場-路結合方法；2、採用熱傳輸線、窄帶濾波器耦合諧振器等物理模型實現電熱混合建模，開發出典型無源元件尤其是帶通濾波器的功率容量高效預測方法，並採用針對混合物理問題的場-路結合方法實現無源元件和封裝布局的最佳化，進一步提出降低工作溫升、改善功率容量的有效途徑；3、將濾波、功分、耦合、巴倫等無源元件功能集成為一體，實現多種多功能協同設計的新型高性能小型化無源電路，從另一方面提升其功率承載能力；4、搭建微波電路電熱測試平台，實現材料特性和濾波器耦合矩陣提取算法，測試和分析部分典型電路的電熱耦合特性和平均功率容量。研究成果發表和錄用論文20篇，其中SCI論文10篇，IEEE期刊論文6篇，授權發明專利1項、申請2項，項目負責人獲國家科技進步二等獎和上海市科技進步一等獎。本項目研究為高性能小型化無源元件電熱耦合和功率容量問題提供了較為完整的分析、測試和改善手段。