На 1 страницу

         

Диаграмма Смита

  Touchstone

MMICAD

MMICAD LAYOUT

  Microwave Office

 LIBRA

Aplac

Sonnet

HFSS 

ADS

IE3D

FIDELITY

SERENADE

 MOMENTUM

Уравнения Максвелла  

Ряды Вольтерра  

  Метод моментов

  Динамический диапазон

  Мощность насыщения

Шумы 

 

Синтез СВЧ структур

 

 

 

LIBRA

Libra - это программа, расширяющая возможности Touchstone и позволяющая рассчитывать нелинейные характеристики СВЧ схем. В основе расчета нелинейных характеристик, также, как и в программе Harmonica, используется метод гармонического баланса.

Метод гармонического баланса является итерационным и базируется на предположении, что заданное синусоидальное возбуждение приводит к устойчивому решению, которое может быть аппроксимировано с заданной точностью тригонометрическим рядом.

Поскольку решение задается в форме конечного тригонометрического ряда, массив узловых напряжений является набором амплитуд и фаз на конкретных частотах. Токи, текущие через все линейные элементы всех типов, включая элементы с распределенными параметрами, рассчитываются с помощью прямого линейного анализа. Токи из всех узлов нелинейных элементов рассчитываются во временной области. Обобщенный Фурье-анализ используется для трансформации из временной области в частотную область.

После того, как это сделано, мы имеем частотное представление всех токов во всех узлах. В соответствие с законом Кирхгофа сумма всех этих токов должна быть равна нулю для всех узлов. Возможность получения этого результата (нуля суммы токов во всех точках) для первой итерации, конечно, очень мала. Поэтому составляется функция ошибки как сумма токов во всех узлах.
   
Эта функция ошибки является мерой, с помощью которой закон Кирхгофа работает для подстройки модулей и фаз напряжений. Если метод сходится, т.е. функция ошибки приводится к экстремально малому значению, то полученные амплитуды и фазы напряжений в узлах считаются полученным устойчивым решением. Libra получает решение для схемы, включающей весь набор библиотеки Touchstone, в которой описаны нелинейности в виде набора синусоидальных характеристик. С такими возможностями анализа. Рассчитываются такие характеристики, как сжатие усиления, точку пересечения любого порядка, а также вольтамперные характеристики моделей. Моделирование позволяет провести анализ интермодуляционных искажений для одно, двух и трехсигнального режима.
  Рис.6. Расчет на программе Touchstone (Libra) СВЧ усилителя

Libra и Touchstone работают в системе Windows и используют открывающиеся меню. Каждое меню имеет, в свою очередь, подменю или список команд, которые выполняют работу программы. Нелинейный анализ LIBRA дает возможность:

Анализ методом гармонического баланса
Расчет и проектирование мощных усилителей СВЧ
Анализ и проектирование генераторов СВЧ
Анализ и проектирование смесителей СВЧ
Оптимизация по нелинейным спектральным характеристикам и мощности насыщения
Анализ производственного разброса нелинейных схем
Расчет характеристик по постоянному току, смещения и вольтамперных характеристик
Расчет динамической нагрузочной линии на плоскости в-а характеристик
Выбор гармоник напряжения, тока и мощности
Представление тока и напряжения во временной форме
Показ спектра мощности
Расчет точки пересечения третьего порядка
Расчет кпд и эффективности по добавочной мощности
Расчет установившегося и запускаемого режима генератора.

Рис. 7 . Расчет спектра на выходе нелинейной схемы на программе Libra

Среди нелинейных встроенных моделей LIBRA имеются: нелинейная емкость (варактор), модели MESFET( квадратичная и кубичная модели Куртиса, модель Статца-Райтеона), JFET, MOSFET (модель Шимана-Ходжерса 1,2 и 3 уровня), биполярный транзистор (модель Гумеля-Пуна), диоды. Дополнительно к этому фирма разрабатывает собственные полуфизические модели, зависящие от смещения, одновременно точные и для нелинейного и для малосигнального режима. Модель EEFET2 является эмпирической моделью MESFET, зависящей от смещения. Её точность моделируется и по постоянному току и высокочастотным характеристикам широкого класса приборов. Модель EEBJT2 есть полуфизическая, аналитическая модель биполярного транзистора.

 

Программа просмотра топологии TS2ACAD

TS2ACAD была разработана, чтобы читать схемные файлы Touchstone /Libra и автоматически создавать топологию в формате DXF файла AutoCAD. Она создана, чтобы помочь проектировщикам СВЧ схем транслировать оптимизированный схемный файл в топологию и последующей обработки на программах типа AutoCAD, CADkey, Microstation и других.

TS2ACAD преобразует каждый схемный элемент в его геометрический эквивалент и затем использует номера узлов схемы так, чтобы соединить вместе все элементы.

TS2ACAD полезен для предварительного просмотра цепи, чтобы удостовериться, что физические размеры, полученные в расчете, могут быть физически реализованы. Иногда при работе над схемой  не очевидно, что длины линий соединений и ширины их имеют смысл. Быстрый запуск TS2ACAD высветит такие проблемы.

Рис.8. Топология фильтра на связанных линиях, выведенная в окно TS2ACAD

Программа анализа и синтеза линий LineCalc

        Рис.9. Программа LineCalc - утилита Libra для расчета линий передачи

Программа LinCalc, аналог DOS которой есть и в программе Touchstone/DOS, служит как вспомогательная программа для анализа и синтеза линий передачи. Программа легка в пользовании и значительно увеличивает точность расчета. Кроме того, она может использоваться самостоятельно. Пользователь видит графическое изображение линий. Анализируются и синтезируются микрополосковые линии, полосковые линии, линии с подвешенной подложкой, копланарные волноводы, коаксиальные линии, прямоугольные волноводы.

Глава 1. Интерфейс программы Touchstone/Libra

 

 Libra и Touchstone работают под Windows и используют открывающиеся меню. Каждое меню имеет, в свою очередь, подменю или список команд, которые выполняют работу программы.

Меню и команды вызываются и исполняются, используя обычную технику Windows. Некоторые команды могут выполняться, используя быстрые клавиши. Комбинации клавиш могут использоваться, чтобы выполнить все операции программы.

 Меню File позволяет работать с готовыми файлами, которые содержат описание Вашего проекта. Для того, чтобы создать новый проект, активизируйте команду New в меню File.

Назначение команд в меню File

Строка

Назначение

Содержание

1

New

Создать новый файл (проект)

2

Open Edit File

Открыть файл для редактирования

3

Read HBV File

Читать файл гармонического баланса

4

Read Shadow Model File

Читать файл скрытых моделей

5

Save Edit File

Сохранить редактируемый файл

6

Save File SCN

Сохранить рассчитанные табличные данные

7

Save HBV File

Сохранить результаты гармонического анализа

8

Save Shadow Model File

сохранить скрытую модель

9

Save Edit File As

Сохранить редактируемый файл под другим именем

10

Close

Закрыть редактируемый файл

11

Print

Печать файла проекта

12

SCR to ClipBd

Занести изображение экрана в клипборд

13

Windows to ClipBd

Занести содержимое активного окна в клипборд

14

Exit

Закрытие программы

 Меню редактирования Edit

Когда Вы открыли или создали новый файл, и Вы продолжаете частично или полностью редактировать файл, то можно использовать меню Edit, имеющее команды обычного редактора текста.

Номер строки

Команда меню

Содержание

1

Undo

Отмена предыдущей редакции

2

Cut

Вырезать часть текста и занести в клипборд

3

Copy

Скопировать выделенную часть в клипборд

4

Insert

Вставить содержимое клипборда в место, отмеченное курсором

5

Clear

Очистить содержимое экрана полностью

6

Find

Найти фразу, введенную в появившееся окно

7

Find Next

Найти следующий такой же фрагмент текста

8

Replace

Заменить одну часть текста другой

9

Replace Next

Осуществить следующую такую же замену

10

Select All

Выделить весь текст в редактируемом окне

 Меню просмотра View

Это меню активизируется только при выводе диаграммы Смита на экран и позволяет увеличить (по команде ZoomIn) или уменьшить (ZoomOut).

 Меню единиц (Units)

При активизации этого меню появляется диалоговое окно, в котором Вы устанавливаете систему единиц, которая будет по умолчанию.

 Меню линейного анализа Linear

Позволяет проводить анализ схемного файла и запустить его на анализ. Особенностью является то, что выполнить выбранную операцию можно только в том случае, если в файла есть соответствующий блок. Например, выполнить статистический анализ схемы можно только в том случае, если в схемном файле есть блок TOLE.

Номер линии

Команда меню

Содержание

1

Field Tuning

Переключение поля настройки

2

RF Sweep

Проведение свипирования СВЧ сигнала

3

Optimisation

Режим оптимизации

4

Ststistical Design

Статистический анализ схемы

5

Recalculate

Перерасчет схемы

6

Select Nonlinear

Перейти к режиму нелинейного анализа

 Если в этом меню выбрать команду Select Nonlinear , то на месте этого меню появляется меню нелинейного анализа Nonlinear

 Меню нелинейного анализа Nonlinear

Линия

Команда меню

Содержание

1

Field Tuning

Переключение поля настройки

2

RF Sweep

Проведение свипирования СВЧ сигнала

3

DC Transfer Analysis

Расчет передаточных характеристик по постоянному току

4

Bias Analysis

Расчет смещения по постоянному току

5

Power Dependent S-Params

Расчет большесигнальных S-параметров

6

Optimisation

Проведение оптимизации

7

Statistical Design

Статистический анализ

8

Recalculate

Перерасчет схемы

9

Select Linear

Выбрать режим линейного анализа

 Меню диаграммы Смита Smith-Chart

После выполнения анализа в частотном диапазоне имеется возможность вывести результаты в таблицу, а также, если такой вывод указан в блоке OUT - на диаграмму Смита.

 Меню инструментальных средств (Tools)

Из этого меню запускаются вспомогательные инструментальные средства, вызываемые автономно от программы Libra

Линия меню

Команда меню

Содержание

1

LineCalc for Windows

Синтез и анализ линий передачи

2

NWA Test

Работа с анализатором цепи

3

Interactive GPIB Control

Команда управления

4

Layout

Запуск программы просмотра топологии

5

Spread Sheet Translator

Трансляция листинга

 Меню установки режимов Option

Эти установки позволяют модифицировать интерфейс программы для приспособления его для лучшего выполнения задачи.

$

Команда меню

Команда подменю

Содержание

1

Tuning (настройка)

Selected Fields

Выбранные поля

   

Full Field

Все поле

2

Grid Display (вывод сеток)

Iconize after Sweep

После анализа вывести в виде значка

   

Tile after Sweep

Вывести все графики

   

Cascade after Sweep

Все графики разместить каскадом

3

Open File History

 

Открыть файл регистрации

4

Temperary File Directory

 

Установить директорию шаблона

5

Error File

 

Файл ошибок

6

Text (текст)

Font

Установление шрифта

   

Color

Установление цвета

7

Grafics...

 

Установление параметров графики

8

Sound

Muted

 
   

Beep

 
   

Sound

 

9

Network Analyzer

 

Установление параметров анализатора цепей

10

Microstrip Impedance Dispersion

 

Учет дисперсии микрополосковых линий

11

Mcross Model

 

Модель пересечения микрополосковых линий

12

Mring Model

 

Модель гибридного кольца

13

CPW Model

 

Модель копланарного волновода

14

Loss Model

 

Моделирование потерь

 Меню окон (Windows)

Эти команды предназначены для вывода на экран требуемых данных в желаемом порядке

Линия

Команда меню

Содержание

1

Show Edit

Показать редактируемый файл

2

Show All

Вывести все данные

3

Show SCN

Показать табличные данные

4

Refresh Screen

Обновить экран

5

Tile

Размещение одновременно

6

Cascade

размещение каскадом

7

Arrange Icons

В виде иконок

8

... (состояние)

Открытые документы

 Справочное меню

Линия

Команда меню

Содержание

1

Using Help

Пользованию помощью

2

Index

Содержание

3

Circuit Files Basic

Состав схемного файла

4

Touchstone Circuit Files

Правила написания схемного файла Touchstone

5

Libra Circuit File

Правила написания схемного файла Libra

6

Linear Measurement

Расчет линейных характеристик

7

Nonlinear Measurement

Расчет нелинейных характеристик

8

Optimization

Оптимизация

9

Statistical Analysis

Статистический анализ

10

Menus and Commands

Описание интерфейса

11

About...

Информация о программе

 Меню File

Это меню содержит ряд команд для управления схемными файлами и печати их содержимого на принтере или графопостроителе.

Команда New

Эта команда очищает окно редактора и устанавливает единицы системы по умолчанию. Если Вы работали с каким-то файлом, то появляется запрос на сохранение этого файла.

Команда Open Edit File

Эта команда открывает существующий файл с расширением .ckt (.cky) и выводит его в окно редактирования, используя диалоговое окно Open Edit File.

Окно редактирования включает универсальный тестовый редактор, прежде всего предназначенный для записи и редактирования .ckt файлов. Окно редактирования может также использоваться , чтобы обрабатывать другие типы файлов:

Файлы табличных данных SCN с расширением .out
Файлы
S-параметров многопортовых схем с расширением .s?p
Библиотечные файлы
FET с расширением .f3?
Библиотечные файлы
BJT с расширением .b3?
Файлы транзисторов с расширением
.t3?
Файлы большесигнальных
S-параметров с расширением .p2d
Файлы скрытых моделей с расширением
.smd

Если Вы желаете открыть файл из перечисленного выше типа, введите имя файла и соответствующее расширение.

 Файлы гармонического баланса HBV с расширением .hbv

Эта команда открывает файл с расширением .hbv и загружает его в память. Файл .hbv (вектор гармонического баланса - Harmonic Balance Vector) генерируется во время нелинейного анализа. Если Вы сохранили файл гармонического баланса, используя команду “Save HBV File”, Вы можете использовать его в расчетах, и таким образом не проводить лишнего анализа.

 Команда чтения скрытой модели “Read Shadow Model File”

Эта команда открывает существующие файлы данных скрытой модели и загружает их в память. Файл данных .smd (Shadow Model - скрытая модель) генерируется во время статистического проектирования с использованием метода Shadow Model. Если Вы выбрали сохранение этой информации командой Save Shadow Model File, вы можете загрузить его обратно в программу и использовать эти данные без дополнительного перерасчета модели, сокращая, таким образом, процесс расчета.

Команда “Save Edit File”

Эта команда сохраняет существующий редактируемый файл, если он был изменен.

Если редактируемый файл был создан командой New, показывается диалоговое окно Save As.

Внесите новое имя файла.

Если редактируемый файл был открыт, используя любую из команд “Open File” и был изменен, появляется диалоговое окно предостережения, которое запрашивает, хотите или нет Вы записать поверх существующего, модифицированный файл.

Если Вы выбираете “Yes”, модифицированный файл заменяет существующий файл.

Если Вы выбираете “No”, сохранение отменяется.

Если Вы хотите дать новое имя отредактированному файлу, обратитесь к команде “Save Edit File As”.

 

Команда “Save SCN File”

Этой командой сохраняются табличные данные. Эта команда блокируется до тех пор, пока не выполнен анализ с занесением в таблицу. По умолчанию расширение этого файла .out. Когда Вы выбираете эту команду, появляется диалог “Save SCN File”

 

Команда “Save HBV File”

По этой команде сохраняются файлы с расширением .hbv. Эта команда заблокирована, пока не проведен нелинейный анализ схемы, а также RF Sweep из меню анализа.

Команда “Save Shadow Model”

Эта команда сохраняет файлы скрытой модели. Команда заблокирована, пока не проведено моделирование и не заполнится файл данных скрытой модели, а также модель, полученная в результате расчета поля разброса модели.

Команда “Close”

Эта команда закрывает открытое активное окно в редакторе, и очищает окно редактора. Этим также удаляется имя файла из записи файла регистрации File History, которое активизируется в меню опций Option -> Open File History и появляется внизу меню File (запоминание последних рабочих файлов).

 Команда печати Print

По этой команде печатается содержание активного окна на избранном устройстве вывода. Доступная печать и особенности составления графиков дает Вам большую гибкость в создании твердой копии и электронного вывода ваших файлов.

Когда Вы выбираете команду Print из меню File, появляется диалоговое окно Print.

Из этого блока Вы можете выбрать принтер или графопостроитель, и сделать дополнительные установки, чтобы настроить вывод.

Команда “Screen to ClipBd” = занесение содержимого экрана в клипборд.

Команда “Windows to ClipBd” - занесение содержимого активного окна в клипборд.

 Команда выхода “Exit”.

Эта команда освобождает всю занятую память, закрывает все окна, завершает все приложения. Все состояние программы на момент закрытия запоминается в файле libra.data и touchstone.data. Когда Вы запускаете программу вновь, она восстанавливает файл и все режимы, закрытые в момент завершения работы.

Команда “Open File History”

Эта команда позволяет Вам создать или не создавать файл регистрации. В случае его создания, внизу меню File будут сохраняться до 6 имен файлов, с которыми Вы работали и не закрыли командой Close. Для секретности, файл Open File History заносится в корневой каталог диска С. Если Вы работаете в локальной сети, только ВЫ сможете вывести файлы, зарегистрированные File History. Если поставить галочку в диалоге Option в блоке Open File History, то файл регистрации не будет создаваться.

 

 

 

 

 

 

Если Вы хотите получить полное описание программы на русском языке, пошлите e-mail по адресу kurushin@mail.ru.
© 2000 СВЧ проектирование
Последняя модификация: апреля 20, 2000