微波器件的无源互调问题已经对许多通讯系统的正常工作造成影响,究其原因主要可分为电学元器件的材料非线性与接触非线性两类。其中,接触非线性是指电学元器件之间因微观接触表面粗糙而引起不充分接触所导致的电学非线性效应,例如电子隧穿效应等。研究微波器件接触非线性问题首先需要分析器件微观接触表面的接触情况。因此,本文针对微观粗糙面接触的问题,研究了基于分形的微观粗糙面建模及分析方法,分析了微观接触中的接触应力、实际接触面积等要素的变化规律。本文主要研究内容为:1.研究基于分形的粗糙面几何建模及相关分形参数的识别方法。首先,研究了Weierstrass-Mandelbrot模型的自仿射分形特性及其建模方法,并通过调整各项分形参数分析了它们对粗糙面模型形貌特征的影响。然后,研究了利用功率谱密度识别粗糙表面分形维数的方法。最后,根据功率谱密度法的原理提出了一种基于小波变换的粗糙面分形参数识别方法,该方法利用了小波变换的滤波能力及能量有限的特性,提取了轮廓曲线中不同频率波纹的信息,可同时识别分形维数与分形粗糙度,且识别精度较高。2.研究分形粗糙面接触分析方法及接触载荷、实际接触面积等的变化规律。首先,通过建立有限元模型分析了微波连接件波导法兰的接触面上的宏观接触应力分布。然后,通过建立微观粗糙面接触有限元模型,分析了不同加载条件下接触应力、实际接触面积等的变化规律,同时研究塑性变形对粗糙面接触的影响。最后,结合宏观下接触应力的分布规律以及微观下粗糙面接触载荷与接触面积的变化规律估算了波导法兰的实际接触面积。3.研究分形粗糙面实际接触面积的预测方法。首先,研究了几种典型支持向量回归算法及其核函数算法。经过对比分析,选择最小二乘支持向量机及高斯径向基核函数用于预测建模。然后,以分形维数、分形粗糙度和接触载荷为训练样本的输入,实际接触面积为输出,训练支持向量机。训练过程中支持向量回归算法的超参数由优化算法所确定,该优化算法将k倍交叉验证法所得泛化误差的估计值作为优化目标函数,通过耦合模拟退火算法及网格搜索算法结合的二段优化方法求解得到超参数的全局最优解。最后,通过支持向量回归算法实现了实际接触面积的预测。