基于优化几何配置与网格策略的多层可制造像素化双工器逆向设计在MoM技术中的应用

《IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques》：Inverse Design of Multilayered Manufacturable Pixelated Diplexers Through Optimized Geometrical Configuration and Meshing Strategy in MoM

　　

摘要：

本文提出了一种基于广义分析的逆向设计框架，用于多层多端口像素化双工器的设计。该框架采用一种新的三阶段设计流程，包括几何配置的选择——如端口位置、物理尺寸以及微带/带状线配置——预计算的矩量法公式，以及一种定制的深度递增树搜索算法。通过利用图形处理单元加速的矩阵重建和选择性基函数组合，该框架能够快速且精确地优化复杂的3D电磁结构。所提出的搜索算法是在直接二分搜索方法的基础上发展而来的，它能动态探索多状态像素图，以最小化一个综合指标，该指标反映了两个通带内的插入损耗、隔离度和回波损耗。通过设计多个多层像素化双工器来验证这一方法，所得器件 的插入损耗最低可达0.95–2.37 dB，峰值通道间抑制度高达78 dB，最差通道间抑制度为30 dB，而且其物理尺寸十分紧凑，仅为0.16λ0×0.16λ0 。此外，还进行了全面分析，以评估基板堆叠、有限接地以及制造公差的影响。本研究还确定了能够在保证一定精度的同时快速进行矩量法仿真的最佳网格配置。通过标准PCB工艺制作的原型器件，其测量结果与仿真结果高度一致，这证明了所提方法的可行性。这是首次实现多层像素化双工器的演示。