МЕТОДИЧЕСКИЕ РАЗРАБОТКИ

Просмотров

Free Web Counters

 
 

Конспект лекций

СХЕМОТЕХНИЧЕСКОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВ

СОДЕРЖАНИЕ

ПРОГРАММНЫЕ СИСТЕМЫ ДЛЯ ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ СВЧ-УСТРОЙСТВ И ПОЛЕЙ

Для электродинамического моделирования СВЧ-устройств и полей в настоящее время широко применяется программная система Microwave Office. Эта система включает два основных программных модуля: EMSight и Voltaire XL, которые позволяют решать широкий круг задач, возникающих при проектировании высокочастотных интегральных и монолитных СВЧ-микросхем, антенн, СВЧ-согласующих цепей и фильтров, усилителей, смесителей и автогенераторов [1].

В пакете EMSight для анализа полей используется метод моментов Галеркина, представляющий точный и устойчивый алгоритм электродинамического моделирования. Здесь также используется алгоритм быстрого частотного свипирования, позволяющий на порядок сократить время моделирования по сравнению с обычным поточечным методом частотного анализа.

Пакет EMSight позволяет анализировать поля в слоистых средах с проводниками произвольной формы, рассчитывать поля антенны в дальней зоне и т. п. Пакет имеет расширенные графические возможности, которые позволяют разработчикам наблюдать реалистичное анимационное изображение токов высокой частоты, показывающее как амплитуду тока, так и его направление в трехмерном пространстве. Пакет также имеет обширные возможности для обработки и представления полученных при моделировании результатов.

В пакете программ Voltaire XL используются самые последние разработки методов схемотехнического моделирования. Модуль пакета, предназначенный для линейного моделирования в частотной области, содержит более 500 моделей сосредоточенных и распределенных элементов СВЧ-цепей, включая микрополосковые, копланарные и щелевые элементы, полые и диэлектрические волноводы.

Для анализа нелинейных устройств используются одно- и многочастотный методы гармонического баланса, для анализа интермодуляционных искажений — ряды Вольтера, конверсионно-матричный метод для анализа смесителей. В пакете используется высокоскоростной метод шумового анализа, а также интегрированная система описания схем со встроенной поддержкой для файлов систем Spice и MM1CAD. Пакет позволяет выполнять нелинейный анализ усилителей, смесителей и автогенераторов, нелинейный шумовой анализ, включая анализ фазовых шумов, шумов смесителей, а также нелинейный анализ их устойчивости.

EMSight и Voltaire XL написаны на объектно-ориентированном языке С++, имеют общий дружественный пользователю интерфейс, могут интегрировать в себя новые методы моделирования по мере их появления.

Microwave Office работает под управлением 32-раз­рядных операционных систем, таких как Windows 95, Windows 98, Windows NT, и оптимизирован для работы под ними.

Фирмой EAGLEWARE создана универсальная про­граммная система Genesys, предназначенная для проектирования LC-фильтров, усилителей, смесителей и ав­тогенераторов, распределенных СВЧ-согласующих цепей и фильтров, активных фильтров, выравнивателей груп­пового времени задержки и других элементов РЭУ. Сис­тема Genesys включает множество программных модулей, основными из которых являются SuperStar Pro, Schemax, Layout, Filter, Oscillator, Match, T/Line и др.

Пакет SuperStar Pro представляет собой высокоскоростную программу для моделирования радиочастотных цепей, содержащую множество моделей пассивных компонентов цепей как СВЧ, так и более низкочастотных диапазонов. Активные компоненты радиочастотных цепей моделируются с использованием S-параметров. При моделировании допускается произвольное число портов в цепи. В процессе работы программы могут вычисляться различные импедансные и адмиттансные характеристики рассеяния, а также распределения полей по проводникам моделируемого устройства.

Пакет Schemax позволяет на интуитивном уровне создавать графические образы моделируемых элементов РЭУ для передачи описания в SuperStar Pro. Программа импортирует файлы описания цепей из систем DesignCenter, DesignLab и других стандартных форматов описания цепей СВЧ.

Пакет Layout позволяет по описанию моделируемого устройства в SuperStar Pro и Schemax синтезировать его топологию и представить трехмерную анимационную картину распределения токов по проводникам. Он обеспечивает возможность использования в устройстве до 128 слоев, включая металлизацию, диэлектрические подложки, монтажные слои и т. п. Программа содержит большую библиотеку геометрических образов пассивных и активных компонентов СВЧ-цепей. Выходной файл программы Layout соответствует DXF-файлу системы AutoCAD.

Различные модификации пакетов Filter и программы Oscillator позволяют синтезировать разнообразные типы СВЧ-, LC- и активных фильтров, автогенераторов и усилителей с выполнением анализа шумов.

Пакет Match предназначен для синтеза сосредоточенных и распределенных согласующих цепей, включенных между двумя произвольными комплексными нагрузками. Пакет позволяет решать задачи максимизации полосы пропускания при заданном уровне отражения сигнала либо минимизации отражения в заданной полосе частот.

Пакет T/Line позволяет выполнять анализ и синтез одиночных и связанных передающих линий различной конфигурации по их геометрическим или электрическим характеристикам.

В системе Genesys используется совершенный графи­ческий интерфейс, поддерживается библиотека для нескольких тысяч выпускаемых промышленностью активных и пассивных компонентов. Система Genesys имеет пользовательский интерфейс, полностью совпадающий со стандартным интерфейсом программного обеспечения фирмы Microsoft, снабжена многочисленными файлами помощи, что делает ее удобной для использования и легкой для освоения.