电源分配网络中贴片电容器阻抗的仿真方法

摘要

本发明公开了一种电源分配网络中贴片电容器阻抗的仿真方法，主要解决电容器阻抗不明影响使用的问题。其实现步骤是：1）制作电容器测量夹具和校准件；2）使用通用校准件及其电气特性文件对矢量网络分析仪校准，测量制作校准件的电气特性，并保存为电气特性文件；3）使用制作校准件及电气特性文件对矢量网络分析仪进行校准，测量电容器的散射参数；4）将测量得到反向传输系数转换为总阻抗参数，并去除其中的安装感抗得到电容器阻抗；5）通过矢量拟合法对电容器阻抗进行拟合，得到高阶表达式；6）计算高阶表达式得到的阻抗，获得无标记参数的电容器的阻抗。本发明对电容器阻抗的仿真精确，且实施方法简单快捷，可用于获得电容器的阻抗参数。

主权项

一种电源分配网络中贴片电容器阻抗的仿真方法，包括以下步骤：(1)设计印刷电路板(1a)设计M种电容器的双端口测试夹具的印刷电路板，M≥1；(1b)分别设计短路件、开路件、负载件、直通件这四个校准件的印刷电路板；(2)器件焊接(2a)将元器件焊接到步骤(1a)设计的印刷电路板上，得到M个功能板，分别作为M种电容器的双端口测试夹具；(2b)将元器件焊接到四个校准件的印刷电路板上，得到四个功能板，分别作为短路件、开路件、负载件、直通件这四个校准件，标记为制作校准件T1；(3)使用通用的短路开路负载直通校准件T2及该校准件的电气特性文件F2，对矢量网络分析仪进行双端口一次校准，再用校准后的矢量网络分析仪分别测量制作校准件T1中的短路件延时和损耗，及开路件的开路电容，用测量结果对通用校准件T2的电气特性文件F2进行修订，作为制作校准件T1的电气特性文件F1，保存在矢量网络分析仪中；(4)使用制作校准件T1和该校准件的电气特性文件F1，对矢量网络分析仪进行双端口二次校准；(5)使用二次校准后的矢量网络分析仪，测量第i种电容器测试夹具的二端口散射参数并将测试条件和散射参数保存为s2p格式文件，1≤i≤M，所述测试条件，包括矢量网络分析仪型号、测试时间、第i种电容器的测试频率fⁱ和匹配阻抗所述散射参数，包括第i种电容器测试夹具的第一端口反射系数第一端口到第二端口的正向传输系数第二端口的反射系数第二端口到第一端口的反向传输系数(6)按照下式将第i种电容器测试夹具的第二端口到第一端口的反向传输系数转换为总阻抗参数Zⁱ：$Z^i=\frac{Z_0^i*S_{12}^i}{2*(1-S_{12}^i)},$其中，总阻抗参数Zⁱ包括第i种电容器阻抗和安装第i种电容器时引入的感抗*为乘法符号；(7)从总阻抗参数Zⁱ中去除安装第i种电容器时引入的感抗得到第i种电容器阻抗$Z_c^i=Z^i-Z_L^i,$$Z_L^i={\mathrm{j\omega }}^i*L^i,$其中，j为复数的虚部符号，ωⁱ为第i种电容器测试频率fⁱ对应的角频率，Lⁱ为第i种电容器的安装电感；(8)通过矢量拟合法对第i种电容器阻抗进行拟合，得到第i种电容器阻抗的高阶表达式：$Z_c^i=d^i+\underset{n=1}{\overset{N^i}{\Sigma }}\frac{c_n^i}{{\mathrm{j\omega }}^i-p_n^i};$将测试频率fⁱ扩展到任意频率f，得到第i种电容器在任意频率f处的阻抗按照下式计算第i种电容器的阻抗$Z_{c2}^i=d^i+\underset{n=1}{\overset{N^i}{\Sigma }}\frac{c_n^i}{j\omega -p_n^i},$其中，dⁱ为第i种电容器阻抗表达式的常数，j为复数虚部符号，ω为任意频率f对应的角频率，和分别为第i种电容器阻抗表达式的第n个极点和留数，Nⁱ为第i种电容器阻抗表达式的阶数；(9)重复步骤(5)‑(8)得到M种电容器的阻抗(10)将步骤(9)得到的M种电容器的阻抗与有些厂商提供的这M种电容器的阻抗分别进行比较，如果每一种的相对误差绝对值小于5％，则说明上述从步骤(1)到步骤(9)的仿真是成功的，并可用此仿真方法获得无标记参数的电容器阻抗，否则仿真失败。