李濟+儲政勇

摘 要 基于射頻繼電器橋式接觸系統(tǒng)，分析研究其不連續(xù)結構電路模型，分析不連續(xù)結構對繼電器橋式接觸系統(tǒng)性能的影響，通過仿真電路模型采用優(yōu)化算法計算RF性能，計算出最優(yōu)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(tǒng)中的不連續(xù)結構電路模型。

關鍵詞 射頻電路；橋式接觸系統(tǒng)；繼電器橋；不連續(xù)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(tǒng)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(xù)結構電路模型，計算系統(tǒng)尺寸參數(shù)以及關系表達式，以此來確保繼電器的使用質量，提升現(xiàn)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(xù)結構

針對射頻繼電器橋式接觸系統(tǒng)中，在其不連續(xù)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(xù)性，有可能會在不連續(xù)區(qū)域產生高次模，從而引起信號傳輸系數(shù)的衰減，因此應該合理設計射頻繼電器橋式接觸系統(tǒng)，優(yōu)化不連續(xù)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(yōu)化計算其等效電路參數(shù)，針對射頻繼電器接觸區(qū)域參數(shù)可以隨電阻變化模型的原理，通過研究接觸部分的不連續(xù)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(xù)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(shù)，應用微分等效思想，分析在帶狀線中心結構與圓孔不連續(xù)結構。

2 構建基于系統(tǒng)的不連續(xù)結構電路模型

針對射頻繼電器橋式接觸系統(tǒng)，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(tǒng)中的不連續(xù)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(shù)點有真正接觸，還會導致接觸區(qū)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(qū)域外的平板電容、接觸區(qū)上的平板電容以及實際接觸面電容。之后，可以應用串聯(lián)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(shù)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(xù)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(tǒng)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(tǒng)的不連續(xù)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(xù)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(xiàn)階梯突變，此時的分布參數(shù)就是等效電感。編寫微分算法，可以將尖劈分解成串聯(lián)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(tǒng)中的另一處不連續(xù)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(xù)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(tǒng)中不連續(xù)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(xù)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(tǒng)中的3種不連續(xù)結構電路，其中動簧片尖劈不連續(xù)性會影響整體射頻繼電器橋式接觸系統(tǒng)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(tǒng)性能的損耗，因此對于此部分的電力結構應該作為以后優(yōu)化設計工作的重點。

針對不連續(xù)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(tǒng)接觸部分的不連續(xù)性只能輕微影響整體信號傳輸性能。在電路模型仿真中發(fā)現(xiàn)，由于低頻接觸電阻的重要作用，分析其放大圖中的曲線，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的接觸部分中，其RF性能影響會隨著系統(tǒng)頻率升高而不斷減小，這樣就會導致頻率升高，系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)頻率增大而不斷的增大。

射頻繼電器橋式接觸系統(tǒng)中，對于其自身的3個不連續(xù)結構等效參數(shù)，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(tǒng)中建立3處是不連續(xù)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(tǒng)中接觸表面的特征高度分布，采用統(tǒng)計學中的概率分布模型、統(tǒng)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(tǒng)中的不連續(xù)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(tǒng)中的不連續(xù)尖劈RF性能影響較大。對于今后射頻繼電器橋式接觸系統(tǒng)設計中，應該優(yōu)化設計系統(tǒng)的不連續(xù)結構電路，確保RF性能，并能夠結合最優(yōu)化算法優(yōu)化接觸系統(tǒng)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(tǒng)不連續(xù)結構，確保繼電器射頻在工作頻帶下具有最優(yōu)性能。

參考文獻

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