射頻繼電器橋式接觸系統中不連續結構電路模型分析

李濟+儲政勇

摘 要 基于射頻繼電器橋式接觸系統，分析研究其不連續結構電路模型，分析不連續結構對繼電器橋式接觸系統性能的影響，通過仿真電路模型采用優化算法計算RF性能，計算出最優解。文章針對安徽博微長安電子公司的實際工作情況，探討分析射頻繼電器橋式接觸系統中的不連續結構電路模型。

關鍵詞 射頻電路；橋式接觸系統；繼電器橋；不連續結構

中圖分類號：TM581 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）07-0045-01

本次分析的射頻繼電器橋式接觸系統中，主要是由1個動簧片與2個靜觸頭來組成的，是面—面接觸形式，建立不連續結構電路模型，計算系統尺寸參數以及關系表達式，以此來確保繼電器的使用質量，提升現代通信對信息的傳遞速率。以下進行具體介紹。

1 分析射頻繼電器的不連續結構

針對射頻繼電器橋式接觸系統中，在其不連續結構可分成動簧片與靜觸點接觸部分、動簧片合上下屏蔽層突變部分；針對傳輸路徑中的阻抗不連續性，有可能會在不連續區域產生高次模，從而引起信號傳輸系數的衰減，因此應該合理設計射頻繼電器橋式接觸系統，優化不連續結構電路。對于其接觸部分中，可以用有限元方法探索電阻頻率變化，并可以將直流情況收縮電阻結果同Holm的收縮理論比較，從而證明研究的正確性；在射頻條件的正弦高度分布中，針對球與球接觸表面，優化計算其等效電路參數，針對射頻繼電器接觸區域參數可以隨電阻變化模型的原理，通過研究接觸部分的不連續性，分析接觸表面高度概率分布模型。還可以針對帶狀線不連續結構，用小波變換的方法，求解終端開路下的阻抗矩陣與反射系數，應用微分等效思想，分析在帶狀線中心結構與圓孔不連續結構。

2 構建基于系統的不連續結構電路模型

針對射頻繼電器橋式接觸系統，對于其信號傳輸路徑中，在面對面接觸部分以及尖劈和圓孔部分都是該接觸系統中的不連續結構，在接觸部分中，因為觸點表面存在凸點，因此在接觸面積上只有少數點有真正接觸，還會導致接觸區與接觸表面之間存在一定的間隙，從而使低頻情況下的容抗接近無窮大，形成開路。在射頻情況下，不應該忽略容抗，對于接觸電容中，應該包括接觸區域外的平板電容、接觸區上的平板電容以及實際接觸面電容。之后，可以應用串聯法則計算總電容，并根據實際表面高度分布和高斯概率函數可求出等效電容，并在模型構建中可以用輪廓儀掃取接觸表面長度，利用Abaqus來建立接觸面間的接觸模型，從而可以通過軟件仿真接觸面積。在不連續結構電路模型構建中，對于其接觸電阻包括收縮電阻，也包括膜電阻，其總電阻為兩者的和，并利用分布表面模型來計算出其收縮電阻，并且可以應用統計模型來估計處兩表面距離的nd值，設接觸面積為圓，計算收縮電阻，從而測得接觸表面的高度值。構建射頻繼電器橋式系統的不連續結構電路模型中，尖劈結構作為繼電器設計過程中的第2個不連續結構，由多組動簧片放射分布在公共靜觸點周圍，以空氣為電解質，通過動簧片與接地外殼形成帶狀傳輸線，當帶狀線出現階梯突變，此時的分布參數就是等效電感。編寫微分算法，可以將尖劈分解成串聯的突變結構，計算電感的和。并且在繼電器中，動簧片的中心圓孔也是系統中的另一處不連續結構，可以被視為一個等效電感網絡，根據角頻率、動簧片特性導納、高頻信號波長以及小圓孔直徑、動簧片尺寸計算等效電感。

3 分析不連續結構電路模型

針對以上結果，我們可以在Advanced Design System中建立基于射頻繼電器橋式接觸系統中不連續結構電路模型，并且設置掃描的頻率是1～18 GHz，并匹配上50伏的電源及負載，對不連續結構電路模型進行仿真，從而就可以得到插入損耗同電壓駐波比的頻率變化關系。基于射頻繼電器橋式接觸系統中的3種不連續結構電路，其中動簧片尖劈不連續性會影響整體射頻繼電器橋式接觸系統的射頻性能，不僅是由于尖劈電感作用增加信號輻射強度，同時也加大了系統性能的損耗，因此對于此部分的電力結構應該作為以后優化設計工作的重點。

針對不連續結構電路模型，其中的曲線顯示，對于接觸部分的插入損耗以及電壓駐波比，其值都非常的接近實際理想值，信號在繼電器中的反射及損耗程度有所較低，系統接觸部分的不連續性只能輕微影響整體信號傳輸性能。在電路模型仿真中發現，由于低頻接觸電阻的重要作用，分析其放大圖中的曲線，發現系統的接觸部分中，其RF性能影響會隨著系統頻率升高而不斷減小，這樣就會導致頻率升高，系統接觸的容抗減小，越來越多的信號通過電容耦合，感染RF性能。射頻繼電器橋式接觸系統中的動簧片中心圓孔，也會對繼電器的信號性能產生一定的影響，并且還將會隨著繼電器系統頻率增大而不斷的增大。

射頻繼電器橋式接觸系統中，對于其自身的3個不連續結構等效參數，分析研究其對射頻性能的影響，不僅在射頻同軸繼電器接觸系統中建立3處是不連續結構的等效電路模型，還給出合理的計算方法，而且也測得射頻繼電器橋式接觸系統中接觸表面的特征高度分布，采用統計學中的概率分布模型、統計學中的接觸力學及電接觸理論知識，應用多種的計算方法計算在多點接觸下的接觸電容與接觸電阻；同時也分析了對于射頻繼電器橋式接觸系統中的不連續結構，對信號 RF性能所產生的影響，信號性能中接觸部分的影響較小，射頻繼電器橋式接觸系統中的不連續尖劈RF性能影響較大。對于今后射頻繼電器橋式接觸系統設計中，應該優化設計系統的不連續結構電路，確保RF性能，并能夠結合最優化算法優化接觸系統的RF

性能。

4 結論

綜上所述，為確保信號可以無失真地傳輸，并能夠應用繼電器切斷射頻信號，提升在無線通信、寬帶接入以及自動設備控制中的服務水平，應該合理安排射頻繼電器橋式接觸系統不連續結構，確保繼電器射頻在工作頻帶下具有最優性能。

參考文獻

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