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

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Современный подход к проектированию СВЧ схем заключается в широком использовании мощных программ, разработанных на ведущих фирмах мира, в том числе и в России. Широко известными российскими программами являются комплексы MAPC, MAKET, САПР ГИС, ТАМИК и другие. Однако интерфейс и комплектация дополнительными утилитами программ, разработанных в фирмах Hewlett Packard, Compact Software и др., опережают по развитию отечественные программные продукты, поэтому выпускник вуза - специалист по технике СВЧ, должен изучить современные программы и провести цикл расчетов и лабораторных работ в среде этих программ. Для внедрения в учебный процесс наиболее перспективной является программа MMICAD, поскольку она в рамках одного интерфейса позволяет провести сквозной цикл проектирования интегральных схем СВЧ. Предлагаемое учебное пособие, предназначенное для студентов старших курсов и аспирантов, позволяет изучить программу MMICAD и провести на ней необходимые расчеты в процессе курсового, дипломного проектирования и при подготовке к лабораторным работам. Описание программы дается в несколько сокращенном виде. Сокращение касается в основном вспомогательных утилит и каталога элементов.

Пособие содержит 6 глав. Глава 1 и 2 посвящены описанию интерфейса редактора MMICAD и главного меню MMICAD. Ключевая глава 3 посвящена созданию схемного файла. Глава 4 детально инструктирует процесс подстройки и оптимизации схем СВЧ. Глава 5 раскрывает методы решения нескольких важных задач проектирования СВЧ устройств: расчет шумовых характеристик, создание и использование пользовательских моделей, расчет генератора СВЧ и расчет поля производственного разброса. Глава 6 включает полный список каталога элементов MMICAD и детальное описание нескольких элементов.

(Monolithic and Microwave Integrated Circuit Analysis and Design Version 2) - универсальная программа анализа и оптимизации активных и пассивных схем СВЧ.

MMICAD предназначен для всех типов схем, работающих от низких до СВЧ частот. Используя возможности оптимизации, MMICAD проводит предварительную расчетную работу, улучшая эффективность проектирования. У него практически нет ограничений на тип анализируемых схем. MMICAD позволяет рассчитывать и многослойные интегральные схемы.

Основные характеристики и возможности MMICAD

MMICAD работает в среде Windows.
Полная версия требует 50 МБ памяти на жестком диске и 4 МБ оперативной памяти.
MMICAD имеет более 250 встроенных моделей, большинство из которых СВЧ элементы, достоверные до частоты 30 ГГц.
Имеется возможность создавать собственные модели, без дополнительного программирования.
Имеются средства для ускорения создания схемных файлов, включая контекстно - чувствительную помощь и “Ассистент”.
Анализ характеристик может выполняться в частотном диапазоне или в диапазоне вариации параметров схемы.
Имеются три различных метода оптимизации; целевые функции и весовые коэффициенты могут задаваться пользователем.
MMICAD работает в связке с анализатором цепей и позволяет чтение S-параметров как функции частоты или какого-либо параметра (например, смещения) до 20-портовой схемы.
Предусматривается внесение шумовых параметров транзистора, а также описание автономных шумовых источников.
Имеется режим исключения параметров корпуса и разъемов при исследовании двухполюсника и четырехполюсника.
На всех этапах проектирования выдаются сообщения об ошибках; таким образом, MMICAD управляет действиями проектировщика.
Большинство элементов и функций имеет значения параметров по умолчанию, которые при необходимости модифицируются пользователем.

 Редактирование схем

MMICAD позволяет описывать структуру и топологию схемы как на обычном языке, редактируемом с клавиатуры, так в схематическом (топологическом) редакторе схем, используя программы Protel Fdvanced Schematic 3 (AS3) или OrCAD Schematic Capture, а также собственную встроенную MMICAD LAYOUT.

 Связь с другими программами

MMICAD является мощным современным инструментом проектирования СВЧ схем. Он совместим с широко распространенной и популярной программой Touchstone фирмы EESof. Пользователи Touchstone могут рассматривать MMICAD как альтернативную программу. Дополнительно пользователи MicroSim PSpise и других PSpise могут импортировать и экспортировать свои файлы непосредственно в файлы MMICAD. Для поддержки этого в библиотеке MMICAD встроены модели GASFET транзисторов с изменяемым смещением. Таким образом, MMICAD рассчитывает и нелинейные характеристики СВЧ схем. Возможности MMICAD для расчета нелинейных характеристик достаточны для большинства практических случаев проектирования.

Подстройка и оптимизация
Одной из самых мощных возможностей
MMICAD является оптимизация СВЧ схем по заданным критериям качества. Во время подстройки или оптимизации схемы Вы в любой момент можете вернуться к исходным данным.

MMICAD позволяет абсолютное и процентное изменение параметров схемы. Подстройка максимально удобна для пользователя и приближена к настройке реальной схемы в реальном масштабе времени.

LAYOUT - проектирование в реальном физическом воплощении

MMICAD включает модуль MMICAD LAYOUT
MMICAD LAYOUT
переводит схемное представление в схемный файл и наоборот. Благодаря этому возможна оптимизация непосредственно топологии.

Модели элементов
Версия 2 включает более 2
50 элементов в библиотеке моделей. Каждая модель прошла интенсивное тестирование и соответствует последним теоретическим данным. Модели сгруппированы в следующие группы:

Копланарные волноводы,
Микрополосковые линии,
Линии с подвешенными подложками,
Полосковые линии,
Идеальные (теоретические) элементы,
ВЧ элементы,
Дискретные элементы,
Шумовые элементы,
Модели, определяемые пользователем,
Модели SPICE.

Вспомогательные программы для проектирования

MMICAD V2 включает несколько вспомогательных программ:

EEZMATCH - проектирование согласующих цепей на диаграмме Смита.
CAPCAD - проектирование дискретных конденсаторов на диэлектрических подложках.
COAX - расчет элементов на коаксиальных линиях.
CARD - проектирование резонаторов на диэлектрических резонаторах.
C.A.T. - автоматизированная обработка и создание библиотек S- параметров.
MMICAD Synthesis - синтез фильтров различных классов,
FILSYN - синтез фильтров.
 

Глава 1

ИНТЕРФЕЙС

ПРОГРАММЫ MMICAD

 

1.1. Средства управления MMICAD
1.2Редактор MMICAD
1.3.
Быстрые функциональные клавиши
1.4.
Автоматизация в создании схемных файлов
1.5.
Ассистент создания схемного файла программы MMICAD

В этой главе описываются команды и средства управления редактора MMICAD. Когда MMICAD запущен, появляется окно редактора MMICAD:

Рис.1.1. Интерфейс редактора MMICAD

Для пробного запуска выберите из меню File команду “Open”.
Появляется следующий диалог - бокс:

Рис.1.2. Диалог открытия схемных файлов при первой загрузке

ß

 

Выберите файл “FIT0.CKT” в директории examples и нажмите “New” для загрузки схемного файла в редактор.

 

Теперь нажмите кнопку “Analyze” на линейке инструментов.

 

 

Будет выполнен анализ схемы и показаны результаты расчета:

Рис.1.3. Вывод результатов расчета на панель MMICAD Display

1.1. Средства управления MMICAD

Управление и работа в среде MMICAD осуществляются, главным образом, из окна редактора схем. Кроме того, имеется Главное меню, которое связывает все программы и утилиты, входящие в систему MMICAD. Рассмотрим средства управления MMICAD, в которые входят инструментальные меню и панели, быстрые функциональные клавиши, кнопки управления и блоки диалогов.

Инструментальная линейка

Инструментальная линейка MMICAD - это специальный столбец кнопок, расположенный слева от поля редактора (по умолчанию). Кнопки обозначают следующее:

Analyze

Анализ текущего схемного файла

Optimize

Оптимизация текущего схемного файла

Tune

Подстройка текущего схемного файла

Variational Analyze

Вариационный анализ текущего схемного файла

Plot the Error Function

Нанесение функции ошибки в зависимости от параметров схемы

Yield Analyze

Расчет поля разброса и процента выхода годных

Yield Sensitive Analyze

Анализ чувствительности допусков

Abort Active process

Остановка активного процесса

Update the Output Frames

Появление выходных графиков для текущего схемного файла

Run Calculator

Запуск калькулятора для расчета переменных MMICAD

Go to DOS

Запуск оболочки DOS

Show/Hide

Показать/скрыть Главное меню

Help

Чувствительная помощь

Quit

Выход из MMICAD

 

1.2.Редактор MMICAD

Редактор MMICAD может использоваться для создания и печати схемных файлов и других документов.

Редактор MMICAD имеет следующие возможности:

Стандартные возможности редакторов текста, такие как копирование, вырезание, поиск и замена фрагментов текста, печать и пр.
Традиционные кнопки редактирования находятся на интерфейсе редактора и позволяют выполнять все функции MMICAD. Быстрые клавиши обеспечивают другие функции.

Рис. 1.4. Редактор MMICAD с несколькими открытыми схемными файлами

Меню FILE

Меню FILE содержит команды управления и работы с файлами.

New – новый документ

Выбором этой опции или нажатием на кнопку New загружается новый документ MMICAD. Если был создан шаблон “New File”, будет загружен этот шаблон.

Open – Открытие файла

Выбором этой опции (или нажатием на кнопку инструментальной линейки) загружается диалог открытия файла для выбора документа. В этом диалоге доступны следующие команды:

1

NEW:

создается новый документ Windows, который будет загружен в окно редактора.

2

REPLACE:

текущее окно будет заменено выбранным файлом. Исходный текст Windows будет потерян.

3

MERGE:

выбранный файл будет слит с текущим файлом в окне редактора.

4

CANCEL:

убирает диалог с выбранным файлом.

Рис. 1.5. Диалог открытия нового файла при повторной загрузке

Recover Last

Выбор этой опции возвращает контекст регистру системы и запоминает документы, с которыми Вы ранее работали.

Reload Current

Выбор этой опции позволяет редактору перезагрузить текущий документ из диска. Все изменения, которые не были сохранены, теряются.

Import File

Выбор этой опции позволяет импортировать схемный файл (netlist) либо в формате Touchstone, либо в формате Spice.

Export File

Выбор этого меню позволяет Вам экспортировать результаты в формат Touchstone либо Spice.

Close

Выполнение этой команды закрывает текущее окно. Если необходимо, Вы можете сохранить этот файл перед закрытием окна.

Save

Выбором этой команды (или нажатием на кнопку “Save File”) документ будет сохранен на диске. Если файл не сохранялся ранее, появится диалог “Save As...”

Save Template File – сохранение шаблона.

Этой командой отредактированный файл может быть сохранен как новый шаблон для использования его как начальной точки при создании новых схемных файлов. Это свойство полезно для создания часто используемых схемных файлов с подобными заданиями и для элементарных моделей.

Save Header File – сохранение заголовкав файла.

По этой команде MMICAD включает заголовок во все выводимые графики и тексты.

Print – печать.

При выборе этой команды для печати текущего документа MMICAD появляется диалог “Print Dialog”. В нем Вы устанавливаете выбранный принтер, качество печати и количество копий, а также страницы, которые нужно распечатать.

Quit – выход.

Выбор этой команды позволяет Вам завершить работу MMICAD. Появляется запрос на выход из MMICAD. Если Вы не хотите завершать работу, ответьте “No”.

Меню EDIT

Включает операции редактирования текста, соответствующие обычным текстовым редакторам Windows.

Меню SEACH

С помощью команд этого меню Вы можете найти и заменить любые фрагменты в текущем документе MMICAD. Вы можете искать символ, слово или группу слов в документе.

Меню OPTION

Меню OPTION содержит ряд установок режимов, которые помогают сформировать схемный файл в окне редактора схем. Это меню содержит:

Status Bar - эта опция устанавливает видимой или невидимой линейку состояний на экране редактора. Галочка слева от надписи в меню указывает, что линейка состояний будет видимой.

Button Bar - эта опция показывает или убирает с экрана линейку кнопок управления. Если галочка стоит, то линейка видима.

Tool Bar - эта опция показывает или устраняет с экрана инструментальную линейку MMICAD. Галочка в меню указывает, что линейка видима.

Fonts - выбор шрифтов, используемых в редакторе и их атрибутов.

Color – выбор цвета фона, используемого в редакторе MMICAD.

Timed Saveустановка времени автоматического сохранения схемного файла.

Edit with Defaults – редактирование по умолчанию.

Выбор этой опции в меню вносит величины по умолчанию для моделирования элементов в текущем схемном файле. Это может значительно ускорить создание схемного файла, т.к. всё, что Вам останется, это ввести номера узлов.

Выбор “Edit with Defaults” автоматически внесет значения по умолчанию для всех элементов схемы. Затем параметры элементов можно исправить.

Paste Time/Date – пастирование времени и даты

По этой команде (или нажатием <CTRL-D>) в указанное курсором место вносятся дата и время на момент выполнения этой команды. Это поможет зафиксировать время создания файла или текущей коррекции схемного файла.

Paste Character – пастирование символов.

При выборе этой опции (или нажатием <CTRL-B>) появляется блок символов. После выбора желаемого символа и нажатия “OK” указанный символ будет включен в текст с атрибутами текущего шрифта.

Появляется диалог на запрос о включении указанного символа в редактируемый текст. Нажатием <SHIFT-INS> символ можно внести несколько раз.

Paste QSC Freq List

Эта команда (или нажатие <CTRL-O>) вносит из клипборда в документ содержание списка частот при анализе генератора.

Paste Modelsпастирование моделей

Выбор этой опции (или нажатие на <CTRL-I>) позволяет внести (включенные командой INCLUDE) определенные пользователем модели в схемный файл. Для этого:

1. Выберите директорию, в которой находятся модели пользователя с расширением .mld (например: ...\MMICAD.win\tstmdl).

2. Нажмите на выбранные модели для высвечивания их. Выберите “Done”, когда выбор закончен.

3. Выберите “Accept” для извлечения модели или “Redo” для начала выбора другой модели.

4. Чтобы занести в клипборд команду INCLUDE, введите <SHIFT-INS>.

5. Для внесения команд для выбранной модели нужно перенести их из клипборда в текущий документ. В указанном курсором месте схемного файла появится строка

INCLUDE C:\MMICADV2\tstmld\bipa.mld.

Меню WINDOWS

Это меню позволяет изменить вид открытых документов в окне редактора MMICAD. Используя эти команды, вы можете расположить документы так, как удобно пользователю, чтобы можно было быстро отыскать и обратиться к необходимому документу.

 

Меню HELP

Это меню обеспечивает справку по следующим основным вопросам: 

Помощь в создании схемных файлов ( Composing Circuit Files).
Справка по Библиотеке моделей(Element Library).
Примеры проектирования (Design Examples).
Сбор файлов данных с помощью MMICAD (Data Acquisition).
Работа с анализатором цепей (Using CAT Menu) и др.

 Демонстрационные примеры:

Рис.1.6. Список загружаемых демонстрационных примеров MMICAD

Эти примеры охватывают все возможности MMICAD, и рекомендуется последовательно разобрать все эти примеры. Они находятся в директории EXAMPLES.

Load Syntesis Files - загрузка файлов синтеза.

Эта опция вызывает таблицу выбора данных для перехода от электрических параметров к физическим и от физических к электрическим параметрам.

Рис.1.7. Таблица загрузки программ синтеза и анализа СВЧ линий

Выберите имя файла для загрузки его в редактор MMICAD.

Если Вы хотите обучиться синтезу параметров модели, этот же файл может быть вызван из режима меню Multimedia редактора MMICAD. MMICAD V2 вводит новую альтернативу: звуковой и видеотренинг, основанный на CD - диске. Эта возможность связана с меню Multimedia и обеспечивает использование мультимедийных средств для решения вопросов. 

1.3. Быстрые функциональные клавиши

Быстрые фунциональные клавиши чрезвычайны полезны пари работе на MMICAD, поскольку позволяют управлять без входа в меню.

Клавиши

Исполняемые команды

F1

система документации MMICAD

Shift F1

контекстная помощь

F2

показать/скрыть ИНСТРУМЕНТЫ, РЕДАКТОР И МЕНЮ

F3

найти следующее

Shift F3

найти предыдущее

F4

анализ

F5

оптимизация

F6

подстройка

F7

вариационный анализ

F8

показ рамки вывода

F9

сохранить на диске

F11

остановить процесс расчета

F12

остановить MMICAD

CTRL B

выбрать символ из текущих шрифтов

CTRL C

запуск калькулятора

CTRL D

занести время и дату

CTRL E

запуск внешней программы

CTRL F

поиск (вводится слово)

CTRL H

ключи MMICAD

CTRL I

выбрать пользовательскую модель

CTRL M

показать свободную память

CTRL N

переключение на шумовой анализ

CTRL O

список частот при анализе генератора OSC

CTRL Q

запуск менеджера файлов Windows

CTRL R

найти и заменить (редактирование)

CTRL S

перейти в DOS

CTRL T

переключение между частотным и параметрическим режимом

CTRL V

просмотр файлов

CTRL Y

удалить текущую линию в редакторе

CTRL W

найти файл на диске

1.4. АВТОМАТИЗАЦИЯ В СОЗДАНИИ СХЕМНЫХ ФАЙЛОВ

Схемный файл MMICAD описывает анализируемую схему в виде узлов и элементов. Он состоит из блоков, каждый с собственным множеством команд. Список доступных блоков и назначение команд описаны в следующем логическом порядке, как они появились бы в схемном файле.

MODE < команды установки режима анализа >

GLOBAL

< команды установки единиц >
< команды установки подложки копланарного волновода >
< команды установки подложки микрополосковой линии >
< команды установки подложки полосковой линии>
< приостановка команд установки подложек линий >

FILES

< чтение внешних данных >
< чтение авто - увеличивающихся внешних данных >
< данные чтения анализаторов цепи >
< чтение табличных данных >

VAR
< определение переменных >

IEEE< посылка команд чтения из внешних приборов >

INCLUDE < чтение внешних команд моделей >

CKT
< линии описания элементов >
< описания моделей пользователя >

TERM < установка характеристического импеданса > < задание нагрузок схемы >

FREQ < перечисление частот анализа>

PARAM < параметры перечисления диапазона параметров >

MARKER < спецификация маркеров на графиках >

PROC < описание процедурных переменных >

OPT < команды оптимизации >

OUT < команды определения вывода характеристик>

GRID <определения осей графиков вывода характеристик>

LABEL <обозначения на выводимых графиках>

Замечания:
- Блоки не обязательно должны идти в строгой последовательности
;
- Могут присутствовать кратные блоки того же самого типа или ни одного
;
- Блоки выполняются последовательно
;
- Как минимум, схемный файл должен содержать один блок CKT, FILES или блок PROC, блок OUT и/или блок FREQ или блок PARAM
.

1.5. АССИСТЕНТ СОЗДАНИЯ СХЕМНОГО ФАЙЛА ПРОГРАММЫ MMICAD

Для ускорения написания схемного файла используется Ассистент. Это новое мощное средство в MMICAD для помощи проектировщику при создании и коррекции схемного файла. АССИСТЕНТ находится в меню DESIGN. Работа с ассистентом состоит в следующем. Пользователь находится в окне редактора схем. Он последовательно вызывает ассистентов, ответственных за отдельные блоки. После работы с ассистентом, которая заключается во вносе необходимых данных в установленные поля диалога ассистента соответствующего блока, все данные вводятся в нужное место схемного файла. Таким образом, пользователю не нужно заботиться о соблюдении точных правил создания схемного файла, ибо ассистент эти правила выполнит сполна. Для примера опишем порядок работы с ассистентом блока CKT.

Ассистент блока CKT помогает выбрать модель любого элемента из библиотеки MMICAD. Когда меню выбрано, появляется блок диалога.

Рис.1.8. Панель Ассистента блока CKT

Для внесения модели в схемный файл:

  1. Выделите желаемую модель. В окне “Model Description” появляются описание и параметры по умолчанию этой модели.
  2. Нажмите дважды на имя выбранной модели или нажмите на “info” для получения большей информации о модели. Например, на рисунке вверху выведена информация о модели биполярного транзистора.
  3. Нажмите кнопку “Copy” для копирования модели в клипборд.
  4. Повторите пп. 1-3 столько раз, сколько требуется.
  5. Когда выбор закончен, нажмите “Done” для закрытия блока диалога. Поместите курсор в определенном месте блока CKT и нажмите “SHIFT-INS” для внесения этих записей в поле редактора.

 

 

 

Если Вы хотите получить полное описание программы на русском языке, пошлите e-mail по адресу kurushin@mail.ru.
© 2000 СВЧ проектирование
Последняя модификация: февраля 04, 2002