申请/专利权人：四川航天职业技术学院(四川航天高级技工学校)

申请日：2024-04-11

公开（公告）日：2024-06-25

公开（公告）号：CN118040279B

主分类号：H01P11/00

分类号：H01P11/00;H01P1/387;G06F30/17;G06F30/27;G16C60/00;G06N3/006

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.25#授权;2024.05.31#实质审查的生效;2024.05.14#公开

摘要：本发明提出了一种基于铁氧体的Ka波段宽带小型环形器设计方法，属于微波器件设计领域。该方法首先选择适宜的铁氧体材料，进行高温烧结制备铁氧体片。然后在铁氧体片上镀设金银合金微带线。再利用高频结构模拟软件HFSS和改进的火鸡优化算法，对微带线进行优化设计。结合铁氧体的特性和Y结环形器的理论，调整微带线的角度和间距以达到电路的匹配。最后对设计的环形器进行性能测试，确认其在Ka频段32‑36GHz内的传输损耗、隔离度等性能指标符合要求。本设计方法可实现Ka波段宽带小型环形器的精准设计，优化产品性能，并具有良好的工艺可行性和经济效益。

主权项：1.一种基于铁氧体的Ka波段宽带小型环形器设计方法，其特征在于：所述的设计方法包括：S1、选择铁氧体材料，通过高温烧结方法，制备铁氧体片；S2、在铁氧体片上镀一层金银合金，利用光刻、蚀刻工艺，按预定的图案制作出微带线；S3、利用高频结构模拟软件HFSS和优化算法，通过调整微带线的位置、角度、长度参数，对微带线进行尺寸优化；所述的S3具体过程如下：S301、初步设计：基于铁氧体的电磁特性以及微带线的物理因素，在HFSS软件中建立初步的微带线模型；应用微带线理论和经验公式寻找初始设计参数；S302、仿真分析：使用HFSS进行电磁场仿真计算，通过评价指标，得到初步设计的电磁性能；S303、设计优化，引入改进的火鸡优化算法进一步优化设计；改进的火鸡优化算法是模拟火鸡寻找食物和躲避捕食者的行为；火鸡寻找食物的行为映射到寻找能够提高环形器性能的参数组合，躲避敌人的行为映射到避免性能下降的参数组合；因此，将火鸡优化算法应用到微带线参数的优化过程中；并对火鸡优化算法进行改进：通过引入梯度信息来指导搜索过程，使用梯度下降方法来启发搜索方向，然后结合火鸡优化算法的随机搜索策略进行参数更新；改进后的更新公式为： ；其中，表示新的搜索方向，表示当前搜索方向，表示火鸡与食物的距离，表示火鸡与敌人的距离；rand0,1是一个在0和1之间均匀分布的随机数，α是步长，是当前解的梯度；所述的S303设计优化中，改进的火鸡优化算法训练过程如下：S3031、设置微带线的初始参数，并设置步长α和迭代次数N；S3032、使用改进的火鸡优化算法进行初步搜索，得到初步优化的参数；S3033、使用梯度下降方法，以火鸡优化算法得到的参数作为初始值，进行局部搜索，得到新的参数；S3034、判断是否满足停止条件，如迭代次数达到N，或者新的参数与上一次参数的差值小于一个设定的阈值，则停止迭代，否则返回S3033；S3035、保存优化后的参数，用于后续环形器的设计和性能测试；S4、结合铁氧体的变极化特性和Y结环形器的本征模理论，调整微带线的角度和间距，实现对电路的匹配；S5、对设计的环形器进行性能测试，包括测试其在Ka频段32-36GHz内的传输损耗、隔离度性能指标，确认环形器的性能符合设计要求。

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