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1、获取背板连接器针头钻阵列的散射矩阵的方法和装置的制作方法专利名称：获取背板连接器针头钻阵列的散射矩阵的方法和装置的制作方法技术领域：本发明涉及电子信息技术领域，尤其涉及对背板连接器性能进行仿真分析时， 快速获取背板连接器针头钻(Pindrill)阵列的散射矩阵的方法和装置。背景技术：随着电子信息技术领域中各系统带宽需求的持续增长，系统中背板的容量也需 要扩容，这就对背板连接器的性能有了更高的要求。背板连接器的性能主要体现在其本 身的损耗、阻抗、串扰和偏移特性上，通常其性能需要通过仿真进行对比分析。在背板 连接器或单板背板连接器上有许多针头钻(Pindrill)阵列，阵列之间存在阻抗和串扰，随
2、着背板或单板容量的增加，Pindrill阵列规模也不断加大，其阻抗和串扰特性也成为信道 性能的一个重要瓶颈。为测试不同背板连接器的性能，需要在各种类型的背板连接器上 设计Pindrill阵列并进行精确的建模仿真后提取其散射矩阵，才能为背板连接器性能评定 提供正确的Pindrill阵列阻抗和串扰等参数，因此，提取Pindrill阵列的散射矩阵成为评定 背板连接器性能的关键。采用传统方法对背板连接器性能进行评定，提取背板连接器Pindrill阵列的散射 矩阵的方法是对整个背板连接器的Pindrill阵列进行建模，并在电磁仿真工具中提取其 散射矩阵，这种方法存在以下问题由于背板连接器Pindrill
3、阵列规模较大，对整个背板连接器的Pindrill阵列进行 建模需要花费大量的时间，建模过程需要设置大量的参数；而且，随着目前背板连接器 针脚数目的不断增加，建模需要花费的时间会更多，需要设置的参数也更多，以中等规 模的Pindrill阵列仿真为例，通常需要1-2天的仿真时间，在仿真过程中，如果出现错误 或参数变化而需要进行更改，必须重头重新仿真，这就需要花费更多的时间，仿真效率 低下，同时由于对背板连接器Pindrill阵列进行仿真需要在仿真软件中进行，仿真整个 Pindrill阵列也需要消耗大量的计算机资源。发明内容有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种获取背板连接器针头钻阵列散射矩 阵的方
4、法和装置，能够缩短仿真时间，提高仿真效率和精确度，节省计算机资源。为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的种获取背板连接器针头钻Pindrill阵列的散射矩阵的方法，该方法包括以下步 骤在背板连接器Pindrill阵列中提取最小Pindrill阵列单元；对获得的最小Pindrill阵列单元进行建模仿真提取其散射矩阵，并根据最小 Pindrill阵列单元的散射矩阵拟合背板连接器Pindrill阵列的散射矩阵。所述提取最小Pindrill阵列单元的方法为根据所述背板连接器Pindrill阵列的结 构分布特点，选取或构造最小Pindrill阵列单元；所述最小Pindrill阵列单元包含有为拟合所
5、述背板连接器Pindrill阵列所需的散射参数。所述根据背板连接器Pindrill阵列的结构分布特点，选取或构造的最小Pindrill阵 列单元具体包括所述背板连接器Pindrill阵列中所有类型的端口。所述散射参数包括反射系数，信号传输路径上的传输系数，端口之间由串扰 引起的不可忽略的传输系数，以及端口之间串扰很小可以忽略的传输系数。所述根据最小Pindrill阵列单元的散射矩阵拟合背板连接器Pindrill阵列的散射矩 阵包括分别拟合所述散射参数。所述拟合反射系数为选取位于背板连接器同一侧的结构相同的端口进行反射 系数的拟合。所述拟合端口之间由串扰引起的不可忽略的传输系数为通过所述最小Pi
6、ndrill阵列单元中具有相同结构的两个端口之间的传输系数进行 拟合。所述拟合端口之间串扰很小可忽略的传输系数为零。所述拟合信号传输路径上的传输系数为根据已拟合出的所述反射系数，端口之间由串扰引起的不可忽略的传输系数确 定所述信号传输路径上的传输系数的模的值，散射参数的相位信息由相同Pindrill结构的 相位代替。一种获取背板连接器针头钻阵列的散射矩阵的装置，包括最小Pindrill阵列单元 提取模块、建模仿真模块、散射矩阵提取模块，以及拟合模块，其中，最小Pindrill阵列单元提取模块，用于在整个Pindrill阵列中提取出包含足够信息 的最小Pindrill阵列单元；建模仿真模块，用于
7、对提取得到的最小Pindrill阵列单元进行建模仿真以获得最 小Pindrill阵列单元的散射矩阵；散射矩阵提取模块，用于对建模仿真模块得到的最小Pindrill阵列单元进行散射 矩阵的提取，以获取Pindrill阵列散射阵列；拟合模块，用于应用散射矩阵提取模块202输出的最小Pindrill阵列单元的散射 矩阵拟合出整个Pindrill阵列的散射矩阵。所述的装置中，所述最小Pindrill阵列单元提取模块，具体用于选取或构造包括 所述背板连接器Pindrill阵列中所有类型的端口的最小Pindrill阵列单元。所述的装置中，所述拟合模块，具体用于拟合反射系数；拟合端口之间由串扰引起的不可忽略
8、的传输系数；拟合端口之间由串扰引起的可忽略的传输系数为零值；拟合信号传输路径上的传输系数。本发明提供的方法，通过在整个背板连接器Pindrill阵列中选取包含足够信息量的最小Pindrill阵列单元，对该最小Pindrill阵列单元进行建模仿真后提取其散射矩阵，再 根据Pindrill阵列的结构特征确定整个Pindrill阵列散射矩阵与最小Pindrill阵列单元散射 矩阵之间的关系，并拟合出整个Pindrill阵列的散射矩阵。由于Pindrill阵列的散射矩阵是一个由散射参数(S参数)构成的nXn阶矩阵(为阵列的端口数)，因此通过对各散 射参数进行拟合，可以得到整个Pindrill阵列的散射
9、参数，以形成整个Pindrill阵列的散射 矩阵。本发明避免了对较大规模的背板连接器Pindrill阵列进行仿真建模，节省了时间， 而且提高了仿真效率和精确度，同时，节省了在仿真过程中需要消耗的计算机资源。图1为本发明获取背板连接器Pindrill阵列的散射矩阵的流程图；图2为本发明获取背板连接器Pindrill阵列的散射矩阵的装置的组成结构示意 图；图3为本发明用于提取散射矩阵的背板连接器Pindrill阵列的实施例的示意图；图4为本发明从图3所示的背板连接器Pindrill阵列中选取的最小Pindrill阵列单 元的实施例的示意图；图5为本发明获取背板连接器Pindrill阵列的散射矩阵的
10、方法的实施流程图。具体实施例方式下面结合图1、图3和图4具体说明本发明获取背板连接器Pindrill阵列的散射 矩阵的方法。图1为本发明获取背板连接器Pindrill阵列的散射矩阵的流程图，如图1所 示，包括以下步骤步骤100 在背板连接器Pindrill阵列中提取包含足够信息的最小Pindrill阵列单兀。本步骤中，最小Pindrill阵列单元是根据实际情况下整个Pindrill阵列的结构分 布特点，选取或构造的一个结构最小的Pindrill阵列单元。包含有足够信息的结构最小 Pindrill阵列单元包括了为拟合整个Pindrill阵列所需要的S参数，其中，S参数分为四 类，包括反射系数、信
11、号传输路径上的传输系数、端口之间由串扰引起的不可忽略的传 输系数，以及端口之间串扰很小的可以忽略的传输系数。特别地，由于端口之间串扰很 小的可以忽略的传输系数可近似为零值而忽略不计，最小的阵列单元包含前三类S参数 即可。其中，判断一个阵列是否含有足够的信息，需要预先分析整个Pindrill阵列中决 定电磁场分布的物理结构，包含足够信息量的阵列结构中结构最简单，所需仿真资源最 少的阵列可以作为最小阵列单元。同时，最小阵列单元的规模越大，精确度越高，反之 精确度越低，因此选取或构造的最小阵列单元包含足够的信息量并具有保证足够精确度 的规模。图3为本发明用于提取散射矩阵的背板连接器Pindrill阵
12、列的实施例的示意图， 如图3所示即为需要仿真的Pindrill阵列。图4为本发明从图3所示的背板连接器Pindrill 阵列中选取的最小Pindrill阵列单元的实施例的示意图，具体从中获得如图4所示的最小 阵列单元的方法为首先，分析图3中Pindrill阵列的结构特点，阵列中一共有5类不同的端口，具 体为(1)第一类，如端口 1，对其有影响且不可忽略的端口有其周围的端口 3、13和15，与端口 1结构相同的有端口 37(端口 37与端口 1结构对称)；(2)第二类，如端口 7，对其有影响且不可忽略的端口有其周围的端口 5、17、 19以及其下方的接地过孔，与端口 7结构相同的有端口 3、5、
13、9、11、39、41、43、45和 47 ；(3)第三类，如端口 13，对其有影响且不可忽略的端口有其周围的端口 1、3、 15、25和27端口，与端口 13结构相同的有25端口；(4)第四类，如端口 15，对其有影响且不可忽略的端口有其周围的1、3、13、 25、27以及其下方的接地过孔，与端口 15结构相同的有端口 27 ；(5)第五类，如端口 17，对其有影响且不可忽略的端口有其周围的端口 5、7、 19、31、29以及其上方的接地过孔，与端口 17结构相同的有端口 19、21、23、29、31、 33、35在确定出不同类型的端口后，选取或者构造具有这5类端口的最小阵列单元。 具体的步骤
14、如下由图3可知，最小重复阵列单元为端口 1、3及端口 3下方的接地过孔构成的阵 列，如果选取最小重复阵列单元作为最小阵列单元，显然不能包含全部5类端口；如果 将最小重复阵列单元横向或纵向重复一次或将最小重复阵列单元重复三次，仍不能包含 全部五类端口；当将最小重复阵列单元重复至图4所示结构时，则可包含上述全部五类 端口，其中， 端口 1对应于第一类端口 ；端口 3对应于第二类端口 ；端口 9对应于第三类端口 ；端口 11对应于第三类端口 ；端口 13对应于第五类端口。同样，在不具备重复单元的情况下，仍然可以通过从最简单的结构开始不断增 加结构的方法来实现最小阵列单元的构造。步骤101:对获得的最
15、小Pindrill阵列单元建模仿真，从仿真结果中提取最小 Pindrill阵列单元的散射矩阵。本步骤中，只需对获得的最小Pindrill阵列单元进行建模仿真，而不必对整个 Pindrill阵列进行建模仿真。其中，提取散射矩阵的方法为本领域内技术人员常用技术手 段，此处不再赘述。步骤102 根据最小Pindrill阵列单元与整个Pindrill阵列之间的结构特征，拟合出整个Pindrill阵列的散射矩阵。本步骤中，具体的拟合方法为整个Pindrill阵列的散射矩阵是一个由散射参数 (S参数)构成的阶矩阵(为阵列的端口数)。其中，S参数分为四类，包括反射 系数、信号传输路径上的传输系数、端口之间由
16、串扰引起的不可忽略的传输系数，以及 端口之间串扰很小的可以忽略的传输系数。提取出的最小Pindrill阵列单元的散射矩阵也 具有这四类参数，通过分别拟合出这四类S参数，可以得到整个Pindrill阵列散射矩阵， 其中，反射系数的拟合通过位于背板连接器同一侧的端口的反射系数来拟合；端口之间串扰引起的不可忽略的传输系数的拟合，可以通过最小Pindrill阵列单 元中具有相同结构的两个端口之间的传输系数来拟合；由于端口之间串扰引起的可忽略的传输系数在端口间造成的串扰很小，其值趋 向于零，端口之间串扰引起的可忽略的传输系数的拟合为在精度要求范围内可直接使 用0值代替；信号传输路径上的传输系数的拟合为根据散射矩阵的性质，无源、线性且忽 略损耗网络的散射矩阵满足能量守恒定律，即对同一个端口，流入此端口的能量等于从 该端口反射以及流到其他所有端口的能量之和。这一特性用数学模型来表述，就是散射 矩阵同一列的S参数的模的平方和等于1。因此，根据已拟合得到的S参数(包括上述 每个端口的反射系数、端口之间串扰引起的不可忽略的传输系数，以及端口
