Название: Антенны и устройства СВЧ - Методические указания (Г.В. Дмитриенко)

Жанр: Радиотехнический

Просмотров: 1301


3. схемотехнический анализ

 

Графическое представление электрической схемы в MWO создается в окне Schematics. С ее помощью можно рассчитать малосигнальный коэффициент усиления, коэффициент шума, условия сопряженного согласования, S- параметры, устойчивость и др. (пример схемы, подготовленной для моделиро- вания, приведен на рис. 3.1).

1. Составление и решение схем. Подсхемы, порты и соединения.

Подсхемы. Программа Voltaire XL позволяет описать конструкцию в виде

иерархической   схемы, используя подсхемы. Подсхема становится блоком, вложенным в другой блок. Подсхема может представлять собой любой из че- тырех типов блоков, перечисленных ниже.

Файлы данных. Это обычно текстовый файл S-параметров или данных других

типов, которые содержат параметры N-портовой схемы в диапазоне частот. Ка- ждый объект файла данных представлен как элемент, расположенный в группе data file дерева проекта. Каждый файл данных имеет свое название. Оно ото- бражается рядом со значком файла данных в проекте. Путь файла данных при- водится после названия объекта файла данных в прямоугольных скобках [ ]. Измеренные S-параметры включаются в схему как подсхемы. Чтобы предста- вить файл как подсхему, он должен быть сначала добавлен к проекту как файл

данных. Такие файлы автоматически указываются в списке подсхем, которые могут быть добавлены к схеме. Отметим, что файлы данных аналогичны фай- лам в формате Touchstone, могут содержать и шумовые параметры. Диапазон частот, в котором представлены данные в файле, должен быть достаточно ши- рок, чтобы охватить всю полосу частот моделирования. Если данные измерены в более узкой полосе частот, то система будет экстраполировать данные, что может привести к неточным результатам.

 

 

RE S

ID = R1

R= 400 0 O h m

CA P

ID = C2

C= 1e 4  pF

 

RE S

ID = R2

R= 530 0 O h m

CA P

ID = C1

C= 1e 4 p F

 

R E S

ID = R3

R= 22 5 O h m

 

DC V S

ID = V1

V= 25 0 0  mV

 

 

 

IN D

 

 

GB J T

 

RE S

ID = R4

R= 50 0 O hm

 

IN D

ID = L4

L= 8. 8  nH

IN D

ID = L3

L= 14. 9  nH

 

PO R T P= 2

Z= 50 O h m

ID = L2    ID = BF P 4 0 5

PO R T P= 1

Z= 50 O h m

 

 

CA P

ID = C5

C= 1. 9 p F

L= 14 .8  nH     2  C

 

1          4

B          S         

 

3  E

 

IN D

ID = L1

L= 1. 5  nH

 

 

TL I N

ID = TL 1

Z0 = 50 O h m

EL = 90 D e g

F0 = 2 G H z

RE S

ID = R5

R= 1 000 O h m

 

CA P

ID = C3

C= 1 e 4  pF

 

C A P

ID = C4

C= 2. 4 p F

 

 

Рис. 3.1. Схема однокаскадного усилителя на ПТ

 

Schematics (подсхемы). Подсхема может быть другой схемой проекта, имею- щей свое имя. Вложения схем одна в другую позволяет создавать неограничен- ное число иерархических уровней, так как любое схемное решение может включать другие подсхемы. Единственное исключение - подсхема не может быть помещена в схему верхнего уровня, когда подсхема прямо или косвенно связана с этой схемой (что привело бы к циклическому вложению).

 

 

Рис. 3.2. Диалоговое окно редактирования параметров подсхемы SUBCKT

Netlists (списки соединений). Подсхема может быть описана также в виде тек- стового файла— списка соединений. Подсхемы в виде списков соединений в свою очередь могут содержать списки соединений или другие схемы (это по- зволяет при описании схемы комбинировать схемные решения и списки соеди- нений).

EM структура. Подсхема может быть получена на основе EM-моделирования. Если EM-структура – часть проекта, все, что требуется, это включить EM- структуру как подсхему в схемное решение или в список соединений. Как пра- вило, частотный диапазон, использованный для EM-моделирования, установлен для каждой отдельной структуры в EM-проекте.

Соединения. Схема в программе Voltaire XL описана как связанный набор под-

схем и отдельных схемных элементов. После того, как схема определена, она может использоваться как подсхема подобно обычному элементу. Математиче-

ски она представлена N×N матрицей полной проводимости, где N – число узлов схемы. Если необходимы S- параметры или другие параметры, отображающие связи между портами этой схемы, Voltaire XL выполнит требуемые преобразо- вания. Так как подсхема представлена матрицей полной проводимости, импе- дансы портов, к которым подключена подсхема, не включаются в другую под- схему. Это может эффективно использоваться, когда схема, содержащая порты, включается в другую схему как подсхема. На моделирование влияет только на- грузка порта на самом верхнем уровне иерархии. Пользователь может задавать импедансы порта каждой подсхемы и оставшиеся соединения между подсхема- ми любым способом.

Порты и нормированные сопротивления. По существу, большинство характеристик (коэффициенты устойчивости, импедансы, обеспечивающие со- пряженное согласование, и т.п.) используют только порты 1 и 2, а  все другие порты, если таковые имеются, нагружаются на нормированные импедансы. Значения нагрузок портов могут быть действительными или комплексными. Импеданс со стороны другой схемы может также использоваться как импеданс нагрузки. Чтобы нагрузить другую схему, используйте «Network Terminated Circuit Port» по имени Port TN. Этот элемент позволяет задать схему, которую нужно использовать как нагрузку, а также номер порта схемы, который нужно нагрузить. Не имеется ограничения на число портов, которые могут иметь на- грузки, и нет ограничений на число узлов портов для схемы, использованной как нагрузка. Когда подсхема используется в другой схеме, нагрузки порта под- схемы не включены. Если импедансы портов отличны от 50 Ом, то результи- рующие S-параметры будут нормированы к этим нагрузкам, не равным 50 Ом. Большинство других характеристик, которые отображаются на диаграмме Сми- та, автоматически будут нормированы к 50 Ом.

Работа со схемой (Schematics). Нажмите правой кнопкой мыши на элементе Schematics это позволит добавить к проекту схему или схемный файл (netlist) (см. рис. 3.3).

 

Рис. 3.3. Создание схем

 

Поясним команды меню на рис. 3.3:

New Schematic (новая схема):  в результате выполнения этой команды откры-

вается окно для создания принципиальной схемы блока, входящего в проект.

Одновременно создается копия файла, и она делается частью проекта. Копия файла имеет расширение имени (*.sch), а по команде New Netlists создается файл с расширением (*.ckt).

Link To Schematic (связь со схемой):  обеспечивается доступ к файлу с расши- рением имени .sch или .ckt, но его копирование в проект не выполняется. Файл должен иметь атрибут разрешения для чтения.

Import Schematics (импорт схемы): щелчок на выбранном объекте в окне про-

смотра проекта или после команды Export из всплывающего меню выполняют импорт выбранного объекта в схему.

Collapce All (сворачивание): по этой команде сворачиваются списки вложен-

ных модулей всего проекта.

Expand All (разворачивание): по этой команде разворачиваются списки вло-

женных модулей всего проекта.