本发明属于太赫兹电路设计，特别涉及一种超密集收发芯片的集成多波束合成网络的设计方法及装置。
背景技术：
1、天线阵列可以与合适的移相衰减模块组成相控阵收发系统。相控阵收发系统实现的空间滤波可以减轻收发系统之间的多径延时和共道干扰等不良影响，进一步提升收发系统的通信距离、数据吞吐率以及链路可靠性。多波束合成网络是相控阵收发系统中重要的组成部分，其主要的作用是在系统中进行波束功率之间的合成和分配，这些波束合成网络的实质是功率分配和合成网络。对于一般情况下的功率分配器设计实际上较为宽松，但是在多波束的相控阵系统之中，对版图面积的要求比较严格。并且一般情况下，相控阵收发系统中的多波束合成网络整体形状是狭长的，内部走线的长度比较大，参考地平面可能比较高。由于几何上的约束和限制，某些端口之间的隔离度不能像传统的功率分配和合成网络一样通过调整端口之间的并联电阻进行优化。此时，插入损耗和端口隔离度之间一般会形成折中关系。如果整个多波束合成网络只采用单一层的金属，往往是只能兼顾插入损耗和端口隔离度中的一个指标而另一个指标受到了严重的影响。因此，提出一种能够对插入损耗和隔离度之间进行更灵活的折中的设计方法学是非常有必要的。
技术实现思路
1、本发明的目的是为克服已有技术的不足之处，提出一种超密集收发芯片的集成多波束合成网络的设计方法及装置。本发明通过多层金属串联组合，对多波束合成网络版图中使用的不同层金属建立参数化模型，能够实现多波束合成网络设计中对插入损耗和隔离度之间进行更灵活的折中，缩短了版图的仿真时间，提高版图设计效率。
2、本发明第一方面实施例提出一种超密集收发芯片的集成多波束合成网络的设计方法，包括：
3、确定由多层金属层组成的多波束合成网络所使用的工艺、各输入端口坐标和参考地平面，其中，所述多波束合成网络包含a路，每一路为一个b合一网络，在每一路b合一网络中距离较近的端口之间设置有串联电阻；
4、通过仿真得到在所述工艺下所述参考地平面上每层金属层的插入损耗随频率的变化关系和附加相移随频率的变化关系；根据所述插入损耗随频率的变化关系，调整目标插入损耗；
5、绘制单个b合1网络的模型，通过在设定的频率范围内进行扫描以确定在所述b合1网络中所述工艺下各层金属层的比例，使得所述b合1网络满足目标插入损耗和目标隔离度；
6、将所述b合1网络的模型复制a份，然后将a个所述b合1网络放置在预设的版图位置上，得到所述多波束合成网络的初始版图；
7、通过对幅相一致性的判定，基于所述每层金属层的插入损耗随频率的变化关系和附加相移随频率的变化关系，调整所述初始版图中偏差较大的路的走线长度，得到修订后的版图；
8、对所述修订后的版图进行设计规则检查和版图电路一致性检查，以完成所述多波束网络的版图设计。
9、在本发明的一个具体实施例中，所述通过仿真得到在所述工艺下所述参考地平面上每层金属层的插入损耗随频率的变化关系和附加相移随频率的变化关系，包括：
10、采用有限元方法，仿真得到给定工艺下版图中参考地平面之上的每层金属层mn构成的长度为100um的金属在设定的离散频点值f1,f2,…,fm-1,fm的散射参数值，其中fi为工作频段中的第i个离散频点值，i＝1,...,m，所述离散频点值覆盖相控阵系统的工作频段；从而得到每层金属层mn的插入损耗sloss和附加相移φn1随频率f的变化关系式sloss,mn(f,100μm)和φmn(f,100μm)。
11、在本发明的一个具体实施例中，所述根据所述插入损耗随频率的变化关系，调整目标插入损耗，包括：
12、从各金属层对应的sloss,mn(f,100μm)中选取最大值记作max|sloss,mn(f,100μm)|，根据所述多波束合成网络中走线的总长度lsum，计算所述多波束合成网络插入损耗的理论最大值
13、然后判定：
14、若其中，sn1为预设的每层金属层对应的插入损耗，则该插入损耗sn1可以实现；否则，调整插入损耗sn1以满足
15、在本发明的一个具体实施例中，所述通过在设定的频率范围内进行扫描以确定在所述b合1网络中所述工艺下各层金属层的比例，包括：
16、记第n层金属层mn所占的比例为αn，所有金属层所占比例的和为1；
17、令αn为扫描变量，扫描范围为[α1，αn]，该扫描范围的插值节点为α1,α2,α3……,αn，其中α1和αn多波束合成网络整体走线和布局确定，n为金属层的总数；扫描的频率范围为f1,f2,…,fm-1,fm。
18、在本发明的一个具体实施例中，所述方法还包括：：
19、记所述b合1网络中距离较近的端口为端口d和端口e，端口d和端口e之间的隔离度为sde，端口d到端口e之间的串联电阻的电阻值为resde；
20、通过调整resde的值，使得端口d和端口e之间的隔离度smn满足目标插入损耗sn1、目标隔离度smn以及目标幅相一致性，得到所述b合一网络的各端口插入损耗的均值和和单路合成网络端口间的最大隔离度
21、在本发明的一个具体实施例中，所述方法还包括：
22、在得到所述多波束合成网络的初始版图后，仿真所述初始版图在f1,f2,…,fm-1,fm的散射参数值，得到所述多波束合成网络的平均插入损耗和平均隔离度计算得到幅度的均方根误差rms_sn1_ex和相移的均方根误差rms_smn_ex。
23、在本发明的一个具体实施例中，所述通过对幅相一致性的判定，基于所述每层金属层的插入损耗随频率的变化关系和附加相移随频率的变化关系，调整所述初始版图中偏差较大的路的走线长度，得到修订后的版图，包括：
24、(1)对初始版图进行幅相一致性判定：
25、若rms_sn1_ex≤rms_sn1且rms_smn_ex≤rms_smn，则幅相一致性满足目标，多波束合成网络版图修订完成，其中，rms_sn1为预设的每层金属层的幅度的均方根误差目标值，rms_smn为预设的每层金属层的相位的均方根误差目标值；
26、若rms_sn1_ex>rms_sn1且rms_smn_ex≤rms_smn，则对多波束合成网络的初始版图中所有路的散射参数的幅度从高到低进行排序，计算出所有路散射参数的幅度的平均值找到所有路中幅度与平均值相差较大的若干路的幅度sn1′(f)和相位φmn′(f)，其中幅度偏差为相位偏差为然后进入步骤(2)；
27、若rms_smn_ex>rms_smn且rms_sn1_ex≤rms_sn1，则对多波束合成网络的初始版图中所有路的散射参数的相位从高到低进行排序，计算所有路散射参数的相位的平均值找到所有路中相位与平均值相差较大的几路的幅度sn1′(f)和相位φmn′(f)，其中幅度偏差为相位偏差为然后进入步骤(2)；
28、若rms_smn_ex>rms_smn且rms_sn1_ex>rms_sn1，则对多波束合成网络的初始版图中所有路的散射参数的相位从高到低进行排序，计算所有路散射参数的相位的平均值找到所有路中相位与平均值相差较大的几路的幅度sn1′(f)和相位φmn′(f)，其中幅度偏差为相位偏差为然后进入步骤(2)；.
29、(2)根据单位长度的每层金属层mn的插入损耗随频率f的变化关系式sloss，mn(f，100μm)和附加相移随频率f的变化关系式φmn(f，100μm)，调整步骤(1)得到的相差较大的路的走线的长度：
30、若rms_sn1_ex>rms_sn1且rms_smn_ex≤rms_smn：当δsn1>0时，需要增加金属走线的长度为当δsn1<0时，需要减小金属走线的长度为调整完毕后，得到更新后的b合1网络，然后进入步骤(3)；
31、若rms_smn_ex>rms_smn且rms_sn1_ex≤rms_sn1：当δφmn>0时，需要增加金属走线的长度为当δφmn＜0时，需要减小金属走线的长度为调整完毕后，得到更新后的b合1网络，然后进入步骤(3)；
32、若rms_smn_ex>rms_smn且rms_sn1_ex>rms_sn1：当δφmn＞0时，则需要增加金属走线的长度为当δφmn<0时，需要减小金属走线的长度为调整完毕后，得到更新后的b合1网络，然后进入步骤(3)；
33、(3)基于更新后的b合1网络，重新绘制多波束合成网络的初始版图，直至初始版图的幅相一致性满足目标，多波束合成网络版图修订完成。
34、本发明第二方面实施例提出一种超密集收发芯片的集成多波束合成网络的设计装置，包括：
35、工艺确定模块，用于确定由多层金属层组成的多波束合成网络所使用的工艺、各输入端口坐标和参考地平面，其中，所述多波束合成网络包含a路，每一路为一个b合一网络，在每一路b合一网络中距离较近的端口之间设置有串联电阻；
36、插入损耗调整模块，用于通过仿真得到在所述工艺下所述参考地平面上每层金属层的插入损耗随频率的变化关系和附加相移随频率的变化关系；根据所述插入损耗随频率的变化关系，调整目标插入损耗；
37、单个b合1网络构建模块，用于绘制单个b合1网络的模型，通过在设定的频率范围内进行扫描以确定在所述b合1网络中所述工艺下各层金属层的比例，使得所述b合1网络满足目标插入损耗和目标隔离度；
38、初始版图构建模块，用于将所述b合1网络的模型复制a份，然后将a个所述b合1网络放置在预设的版图位置上，得到所述多波束合成网络的初始版图；
39、初始版图修订模块，用于通过对幅相一致性的判定，基于所述每层金属层的插入损耗随频率的变化关系和附加相移随频率的变化关系，调整所述初始版图中偏差较大的路的走线长度，得到修订后的版图；
40、设计检查模块，用于对所述修订后的版图进行设计规则检查和版图电路一致性检查，以完成所述多波束网络的版图设计。
41、本发明第三方面实施例提出一种电子设备，包括：
42、至少一个处理器；以及，与所述至少一个处理器通信连接的存储器；
43、其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被设置为用于执行上述一种超密集收发芯片的集成多波束合成网络的设计方法。
44、本发明第四方面实施例提出一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行上述一种超密集收发芯片的集成多波束合成网络的设计方法。
45、本发明的特点及有益效果：
46、在设计走线较长、版图几何尺寸约束较为严格的多波束合成网络的时候，通常情况下合成网络的主体部分使用单一层的金属，如果主体部分单纯使用较高层的金属，虽然会得到较小的插入损耗，但是端口之间的隔离度会很大；如果主体部分单纯使用较低层的金属，虽然可以保证端口之间的隔离度，但是插入损耗会大到难以接受的程度。本发明通过采用多层金属串联复合，可以有效地实现插入损耗和端口隔离度之间的折中，最大程度地优化系统整体的性能。将本发明应用于多波束合成网络的设计，可缩短版图的仿真时间，提高版图设计效率。
1.一种超密集收发芯片的集成多波束合成网络的设计方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过仿真得到在所述工艺下所述参考地平面上每层金属层的插入损耗随频率的变化关系和附加相移随频率的变化关系，包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述插入损耗随频率的变化关系，调整目标插入损耗，包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述通过在设定的频率范围内进行扫描以确定在所述b合1网络中所述工艺下各层金属层的比例，包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述通过对幅相一致性的判定，基于所述每层金属层的插入损耗随频率的变化关系和附加相移随频率的变化关系，调整所述初始版图中偏差较大的路的走线长度，得到修订后的版图，包括：
8.一种超密集收发芯片的集成多波束合成网络的设计装置，其特征在于，包括：
9.一种电子设备，其特征在于，包括：
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行权利要求1-7任一项所述的方法。
