...ПОПОВ...ЛОСЕВ...СИФОРОВ...КОТЕЛЬНИКОВ...   русские ученые подвижники

                           

На 1 страницу

         

Диаграмма Смита

  Анализ радио-
технических систем

Touchstone

MMICAD

MMICAD LAYOUT

  Microwave Office

 LIBRA

Aplac

Sonnet

HFSS 

ADS

Ptolemy

IE3D

FIDELITY

SERENADE

 MOMENTUM

XFDTD

Уравнения Максвелла  

Ряды Вольтерра  

  Метод моментов

  Динамический диапазон

  Мощность насыщения

Шумы 

Синтез СВЧ структур

Расчет микро-
полосковых антенн сотовых телефонов

 Расчет мощности поглощаемой в голове пользователя сотового телефона

  FEKO

CST

 

Канд. техн. наук М.А.Силаев

СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ СВЧ-УСТРОЙСТВ НА IBM- СОВМЕСТИМЫХ ПЕРСОНАЛЬНЫХ КОМПЬЮТЕРАХ (ОБЗОР)

Дан обзор САПР СВЧ - устройств на IBM-совместимых персональных ком­пьютерах. Рассматриваются системы ве­дущих зарубежных фирм - разработчиков САПР: Ansoft (Compact Software), Hewlett Packard - EESof, Applied Wave Research и др. Приводятся материалы по САПР, разработанным в СНГ. Наряду с описанием универсальных САПР, пред­назначенных для сквозного проектирования, приводятся данные по отдельным пакетам для решения текущих инженерных задач и обучения.

I. ВВЕДЕНИЕ

Область автоматизированного проектирования СВЧ - устройств ди­намично развивается, о чем свидетельствуют большое число публикаций в зарубежной и отечественной литературе, организация конференций и семинаров, полностью или частично отражающих эту тематику [1.1-1.17], выступления на них ведущих специалистов в области СВЧ [1.18-1.24], опубликование обзоров [1.25-1.38], спецвыпусков [1,39-1.41] и книг [1.42-1.53]. Поэтому необходимы обобщение и осмысление достигнутых результатов и оценка возможности их практического использования. Данный обзор представляет собой попытку решения этих задач.

Исторически сложилось так, что разработка САПР на более высоких частотах часто осуществлялась путем развития более низкочастотных систем, поэтому ознакомление с последними представляет определенный интерес.

Следует также отметить, что на первых этапах развития теории и ме­тодов расчета СВЧ-устройств значительные усилия прилагались к созданию их низкочастотных эквивалентных схем [1.54,1.55], расчет и анализ которых можно осуществлять путем применения низкочастотных САПР. Кроме того, в этих САПР были достаточно хорошо разработаны вопросы создания и идентификации моделей элементов. Все это также повышает интерес к низкочастотным САПР.

В основе большинства современных низкочастотных САПР, используемых на частотах до 100-1000 МГц, лежит программа PSpice [1.56-1.61], представляющая собой одну из наиболее известных модифи­каций программы схемотехнического моделирования Spice, разработанной в начале 70-х годов в Калифорнийском университете г. Беркли. Пер­вая версия программы PSpice для IBM PC была создана корпорацией Microsim в 1984 году. Программа PSpice используется в современных CAD по разработке печатных плат Design Center [1.58-1.60], Design Lab v.8[1.61],OrCADv.9[1.62] и дp.

В широко распространенной системе Micro CAP [1.63,1.64], основанной, как и предыдущие программы, на стандарте Microsoft Windows; интерфейс пользователя объединен с числовыми алгоритмами Spice быстро­го внутреннего (PSpice - совместимого) цифрового имитатора.

Принятые в программе PSpice математические модели полупрово­никовых приборов используются во многих, в том числе и упомянутых выше, CAD. Списки соединения схемы в формате Spice составляются большинством пакетов САПР, предназначенных для схематического пр­ектирования и разработки печатных плат.

Среди пакетов, предназначенных для этих целей, одним из наиболее известных является PCAD. Возможности последней его версии, полу­чившей название ACCEL EDA, подробно описаны в работе [1.65]. Пра­тически важный вопрос адаптации PCAD к отечественному технологич­скому оборудованию освещен в работе [1.66].

СВЧ-устройства нередко бывают достаточно сложными констру­тивно. В связи с этим возникает задача упрощения процесса выпуска конструкторской документации, которая в ряде САПР СВЧ решается путем включения в них программ, обеспечивающих связь с конструкторскими CAD (в частности, с Auto CAD [1.67]).

В обзоре нашли отражения некоторые другие практически важные вопросы, такие, как стыковка и взаимозаменяемость различных систем и подсистем, создание соответствующих экспертных систем и т.д.

Современные САПР СВЧ являются дорогостоящими. Цена зарубеж­ной САПР составляет в среднем несколько десятков тысяч долларов. В то же время эти САПР являются многофункциональными, состоящими из отдельных блоков, управляемых в основном через единый интерфейс. Путем разумного ограничения функциональных возможностей, часто оказывается достаточным значительное упрощение системы, а значит и ее удешевление. В связи с этим в обзоре уделяется внимание файловым структурам и взаимосвязи отдельных блоков систем.

К настоящему времени накоплен обширный материал по системам машинного проектирования, а также программам и пакетам программ, которые могут быть использованы (или уже используются) в качестве о­дельных частей этих систем. В данном обзоре представлены материалы по всем этим направлениям.

Наиболее предпочтительными являются системы, позволяющие ос­ществлять сквозное проектирование - от анализа и синтеза СВЧ - схем до выпуска чертежей, фотооригиналов и техдокументации на разработанные изделия. В связи с этим таким системам в данном обзоре уделяется наи­большее внимание.

Значительные успехи в улучшении технических характеристик пер­сональных компьютеров привели к тому, что они стали доминирующимиоперативными средствами (особенно IBM- совместимые компьютеры), на которых базируются современные САПР СВЧ. В связи с этим здесь пр­имущественно приводится литература по САПР, которые реализуются на IBM-совместимых ПК.

2. ЗАРУБЕЖНЫЕ СИСТЕМЫ

Разработка САПР СВЧ-устройств началась еще в 60-е годы, и степень ее интенсивности возрастала по мере развития теории СВЧ и совершенствования вычислительной техники.

За рубежом разработкой систем и программ по расчету и проектированию СВЧ-устройств занималось много фирм, результаты опубликованы в статьях, обзорах и рекламах журналов Microwaves, Microwave Journal, выпусках МТТ, CAD Transaction IEEE и др. К настоящему времени наи­больший вклад внесли фирмы HP-EEsof., Compact Software (Ansoft Inc.), Applied Wave Research в США и CADENCE Design System в Европе.

Комплекс программных САПР версии 3.0 аналоговых СВЧ- и ВЧ-схем фирмы EEsof [2.1] связывает ранее разработанные версии программ моделирования СВЧ- и ВЧ-схем в виде единой иерархической проектной инфраструктуры. Управление работой каждой программы схемного и системного моделирования осуществляется при помощи общего графиче­ского интерфейса под названием Academy, который обеспечивает схем­ный ввод, управление несколькими программами моделирования, доку­ментирование проектов, а также топологическое проектирование ИС и плат. Под управлением интерфейса Academy работают программы моде­лирования Touchstone, Libra, Omni Sys и Microwave Spice фирм EEsof. В состав комплекса также включены усовершенствованные версии программы EMSin моделирования электромагнитных свойств СВЧ-узлов и вспомогательные программы E-Syn и Line Calc. Комплекс можно экс­плуатировать на инженерных автоматизированных рабочих местах (АРМ) компаний Hewlett Packard (HP/Apollo), IBM и Sun и на персональных компьютерах PC с операционной системой OS/2. Более подробные дан­ные по этому комплексу содержатся в программных документах [2.2-2.5], а также в работе [2.6].

Пример применения систем Touchstone и Libra рассмотрен в работе [2.7].

Разработанная фирмой Hewlett Packard система MDS (Microwave Design System) [2.8] предназначена для моделирования, анализа и выдачи топологии большого числа СВЧ-устройств. В частности, ее можно использовать при разработке монолитных СВЧ интегральных схем, а также СВЧ гибридных и радиочастотных схем.

Система MDS включает в себя блок ввода исходных данных, блоки моделирования линейных и нелинейных схем, а также блок создания (генератор) топологических чертежей. Имеется возможность выпуска различной документации (инженерных замеров, отчетов, предложений, описаний выпускаемых изделий и т.д.). Переход от одного режима работы к другому во времени определяется быстродействием устройства ввода ("мыши"). Ввод схемы прост. Он аналогичен изображению схемы на листе обычной бумаги. Обеспечена возможность последовательного усложнения исходной схемы.

Система MDS может быть использована на рабочих станциях Hewlett Packard. Apollo, Sun, IBM и моделях 386/486 ПК. Примером практического использования этой системы может служить расчет разброса характеристик усилителя на ПТШ методом DOE (Design of Experiment) [2.9].

В основу дальнейшего развития САПР СВЧ были положены идеи интеграции различных систем, например, Touchstone, Libra, с одной стороны, и системы MDS, с другой. На этой основе фирмами Hewlett Packard и EEsof совместно была создана новая многофункциональная система Series IV версии 5.0 [2.10], которая обеспечивает возможность осуществления полного цикла автоматизированного проектирования СВЧ линейных и нелинейных узлов, а также проектирование современных систем связи, телевизионных систем, радиолокаторов, космических систем, цифровых устройств и т.д. В системе Series IV используются входной графический интерфейс PDE (Project Design Environment) и язык AEL (Appli­cation Extension Language).

Линейные СВЧ-системы анализируются методом, используемым в системах Spice (уравнения Кирхгофа), нелинейные - методом гармониче­ского баланса [2.11]. При анализе волноводных узлов, в том числе трехмерных [2.12-2.14], используется метод конечных элементов, при анализе планарных устройств - метод моментов [2.11,2.15-2.17][1].

В брошюре [2.10] дано описание некоторых дополнительных пакетов, в частности Line Calc, для расчета параметров передающих линий. Для решения более узких задач предлагаются системы:
    Touchstone
(моделирование линейных СВЧ-устройств);
    Libra
(моделирование нелинейных СВЧ- устройств),
    J
-Omega (моделирование линейных и нелинейных радиочастотных цепей);
    Omni
Sys (моделирование систем см. также [2.1]).

В системе Series IV используется операционная система UNIX. Для реализации системы Series IV требуется использование одного из вариантов рабочих станций HP 9000 серии 700 или станций Sun SPARC, а также компьютеров типа IBM RS 6000.

В более позднюю версию 6.0 системы IV [2.18] внесены существенные положительные дополнения и изменения. В частности, в нее полно­стью интегрирована быстродействующая подсистема HP E4665A электродинамического моделирования планарных СВЧ-устройств, включая многослойные подсистемы, такие, как копланарные волноводы, микрополосковые антенны и т.д., а также некоторые устройства с произвольной геометрией. Имеется возможность визуализации распределения токов и электрических полей (опция HP E4666A). Разработана новая методика моделирования антенн и процесса распространения волн (HP E4637A), а также осуществления выборок (Multi-Rate Discrete-Time Sampling). Предусмотрено взаимодействие системы Series IV с векторным анализатором сигналов HP 89440. Существенно расширены библиотеки (HP Е4649А, HP Е4650А). Система Series IV содержит данные приблизительно для 42 тысяч элементов. В систему Series TV включена новая модель ПТШ (автор Root), а также программа E-Syn (HP E4631 А), предназначенная для анализа согласующих цепей и фильтров. Значительно упрощено взаимодействие пользователя с ПК, в частности, при компоновке элементов. Улучшена связь с Mentor Graphics EDA-программой (опции HP E4676 и HP Е4677) и организовано взаимодействие с системой Cadence Design (опция HP E4668A). Внесен ряд других усовершенствований.

В дальнейшем был осуществлен переход к IBM-ПК [2.19, 2.20]. Следующим этапом в развитии систем машинного проектирования, осуществленным фирмой Hewlett Packard-EEsof, была разработка многофункциональной системы Advance Design System (ADS) [2.21-2.24]. В ее состав входят подсистемы проектирования:

- системы связи;
    - цифровые схемы
DSP-Design (а также их синтез DSP-Synthesis);
    - радиочастотные интегральные схемы (
RFIC) [2.25];
    -
СВЧ- схемы (устройства), Microwave Cirquit Design (MCD);
   
- радиочастотные платы, RF Board Design (RFBD) [2.26].

Позже была добавлена подсистема проектирования устройств фотоники [2.27].

Подсистема RFIC предназначена для проектирования малошумящих и мощных усилителей, смесителей, генераторов; фазовых цепей обратной связи, устройств контроля уровней сигналов и т.д. Она основана на пяти различных методах моделирования в частотной, временной и смешанной областях (гармонический анализ, методы, использованные в высокочастотных версиях Spice, в программе Circuit Envelope и т.д.). Предусмотрены оптимизация, работа со списком соединений (Netlist) [2.28], выход на системы изготовления печатных плат.

Разработаны  два  варианта  подсистемы  RFIC: /Pro  (брошюра E8888A/AN) и Premier (E8889A/AN). Последний вариант позволяет осуществлять статистический анализ и включает в себя программу создания аналоговых моделей.

СВЧ-подсистема MCD обеспечивает точный анализ и моделирование распределенных элементов и неоднородностей. Она содержит библиотеки моделей СВЧ-транзисторов и диодов, осуществляет схемное представление и расчет характеристик передающих линий: микрополосковой, полосковой, с подвешенным полоском и копланарной. Предусмотрен статистический расчет допусков.

Разработаны два варианта подсистемы: Pro (E8911A/AN) и Premier (E8912A/AN) В первом из них основное внимание обращено на анализ линейных и нелинейных цепей в частотной области с использованием новой, более современной модификации метода гармоничного баланса (модуль E8882A/AN), обеспечивающего в стационарном режиме результаты в виде спектра комплексных частот.                         

В Premier-варианте включение специального моделирующего модуля (симулятора Circuit Envelope Simulator E8883A/AN) обеспечило возможность учета в методе гармоничного баланса временных факторов, а следовательно, позволило осуществлять эффективный анализ аналоговых и цифровых модуляторов несущей частоты, фазовых цепей обратной связи, схем контроля усиления, переключающих схем и т.д.

В этом варианте обеспечена возможность создания моделей и физического моделирования СВЧ-схем (модуль Layout E 8902A/AN) с использованием модуля Momentum для электромагнитного моделирования планарных СВЧ-узлов (шифр E8921A/AN) [2.29].

Подсистема PFBD обеспечивает широкие возможности конструирования: от линейного анализа схем до комплексного анализа с учетом модуляции с последующей реализацией результатов в виде печатных плат. Она позволяет сопоставлять результаты машинного анализа с экспери­ментальными данными, осуществлять разработки топологии и передачу данных в системы третей группы, например, Mentor Graphics для производства плат.

Эта подсистема реализована в трех вариантах. Первый из них HP RF Design позволяет моделировать линейные схемы с использованием S-, Z-, Y- и Н-параметров, рассчитывать коэффициент шума и т.д., а также оптимизировать характеристики. Он совместим с двумя последующими вариантами.

Вариант Pro модуля HP Rf Board Designer расширяет возможности предыдущего, обеспечивая определение нелинейных параметров (шумов в смесителях, большесигнальных S-параметров и т.д.), а также выполнение анализа в процессе производства.

Вариант Premier обеспечивает возможность анализа схем со сложной модуляцией и моделирования многослойных печатных плат. 

Рис. 2.1

В состав системы ADS входят около 50 модулей (модули моделиро­вания схем, элементов и систем, трансляторов, библиотек и т.д.). Связь между ними осуществляется через графический интерфейс (оболочку) .Design Environment (E8900A/AN).

Ввод данных при конструировании осуществляется через окно проектов, показанное на рис. 2.1 [2.23], в верхней части которого расположены выпадающее меню 1 (pull-downmenu) и панель инструментов 2 (command toolbar).

Элементы схемы вводятся через логически организованную панель выбора элементов (palette) в текстовом виде через библиотечный список или в диалоговом режиме через библиотечный браузер 3 (browser). Имеется возможность подстройки величин элементов разрабатываемой схемы с помощью тюнера 4.

В окне просмотра проектов 5 изображена схема согласованного по входу и выходу малошумящего транзисторного усилителя. Его характеристики изображены на отдельном дополнительном окне просмотра 6, организуемом с помощью модуля Data Display (E8901A/AN). Более подробные данные об использовании интерфейса, в частности, с целью обеспечения связи с измерительными приборами, а также о возможности ввода и вывода информации в другие системы приводятся в работе [2.21].

Работа системы ADS иллюстрируется большим числом примеров. Для одного из них на рис. 2.2 [2.21] дан общий вид среды проектирования смесителей.


Рис. 2.2

Модуль Data Display обеспечивает большие возможности при построении графиков результатов расчетов (представление графиков в пря­моугольных или полярных координатах, а также на круговой диаграмме, изменение толщин и цветов линий, построение гистограмм, введение маркеров и т.д.) На рис. 2.3 в качестве примера в окне проектирования, полученном с помощью этого модуля, в прямоугольных координатах представлены результаты расчета переходного процесса. 

На рис.2.4 [2.21] показана схема, устанавливающая взаимосвязь между модулями системы ADS. Поскольку система ADS является сложной и может возникнуть необходимость ее упрощения и адаптации к решению определенного круга конкретных задач, установление такой взаимосвязи

имеет большое значение. Каждый из элементов схемы (рис.2.4) для его запуска требует использования всех расположенных выше него модулей данной цепочки. Так, например, выполнение модуля Е8885А требует выполнения модулей Е8884А, Е8881А и Е8900А. Модули Е8969А, Е8833А и Е8825А запускаются независимо. 


Рис. 2.3

Рассмотрим функциональные и некоторые другие особенности модулей, входящих в схему, представленную на рис.2.4.

Линейный моделирующий модуль (MM) E8881A/AN осуществляет анализ и оптимизацию радиочастотных (РЧ) и СВЧ-схем усилителей, генераторов, ответвителей, фильтров, согласующих элементов, используемых в линейном режиме. Анализ проводится с помощью S-, Z-, Y- и Н-параметров.

Высокочастотный Spice-моделирующий модуль (Е8884А) предназначен для анализа во временной области больших интегральных схем (включающих до нескольких тысяч транзисторов), а также переходных процессов. Возможен расчет статистических и импульсных характеристик смесителей, генераторов, усилителей и. т.д.

Моделирующий модуль (MM) E8885A/AN представляет собой современный модуль для моделирования СВЧ-схем во временной области. Он распространяет возможности предыдущего ММ на распределенные элементы и использует в качестве основы расчетов S-параметры.

Моделирующий модуль гармонического баланса E8882A/AN специально разработан для конструирования нелинейных РЧ - и СВЧ-систем. В его основу положен новый алгоритм Крылова, обеспечивающий высо­кое быстродействие и уменьшенный объем памяти.

Схемный ММ для моделирования схем с учетом вида огибающей (Е8883А / AN) обеспечивает анализ и расчет усилителей, смесителей, генераторов и т.д. при наличии модулированного сигнала, а также расчет спектров и интермодуляционных составляющих в смесителях.

 

Набор моделей (Model Sets - модули Е8950А, Е8951А, Е8854А), включает в себя соответственно модели радиочастотных пассивных уз­лов, модели межслойных соединений и системные модели.

Модуль статистического моделирования (Е8883А), основанный на методе Монте-Карло, используется прежде всего для анализа и модели­рования при производстве изделий.

Инструмент разработки аналоговых моделей (E88890A/AN) позволяет осуществлять разработку в системе кодов ANCI-C широкого спектра линейных и нелинейных элементов с последующим включением их в систему ADS.

В состав системы ADS входят следующие библиотеки элементов фирм-изготовителей (Vender Parts Libraries):

Е8952А и Е8953А - библиотеки СВЧ- и ВЧ-транзнсторов;

Е8954А и Е8955А-библиотеки высокочастотных и аналоговых эле­ментов;

Е8956А, Е8957А-библиотеки пассивных радиочастотных элементов и емкостей,  выполненных  по  технологии  поверхностного  монтажа (SMT-Surtace Mount Technology).

Генератор моделей для системы Spice (E8891A/AN) позволяет осуществлять переход от набора S-параметров, характеризующих данный элемент в частотной области, к его модели, предназначенной для использования в системе Spice.

К модулям, обеспечивающим физическую реализацию элементов, относится прежде всего модуль Layout (слой), Е8902А, основным назначением которого является генерирование топологии слоев из данных схемного редактора и наоборот. С ним тесно связан модуль Momentum (момент) Е8921А [2.29]. Он осуществляет электродинамический анализ многослойных планарных структур, представляет результаты в виде S- параметров. В основу его положен метод моментов [2.14, 2.15]. Модуль Graphical Cell Compiler E8908A упрощает подсоединение топологического рисунка к схемным редакторам. Модуль Design Rule Checker осуществляет тестирование создаваемой топологии на предмет обнаружения ошибок.

Моделирующий модуль Ptolemy (E8 823 A/AN) представляет собой новый модуль системного уровня, основанный на принципе использова­ния потока данных (dateflow). Он позволяет осуществлять расчет и модеирование DSP и RF-устройств, таких как приемники и передатчики, модемы, сотовые телефоны, радары и т.д., а также анализ интермодуляционных искажений, фазовых шумов, влияния КСВН и т.д. и имеет дружественный, записанный на языках С и C++, интерфейс для включения моделей, а также пакет оптимизации.

Аналогичные операции, но только в фиксированных точках позволяет осуществлять модуль Е8822А.

Модуль E8826A/AN содержит около 50 матричных функций (сложение и умножение матриц, их обращение и т.д.) Этот модуль стыкуется с системой MATLAB.

В схему (рис.2.4) включен ряд трансляторов, обеспечивающих интеграцию системы ADS с другими системами, например, с системой Mentor Graphis модули (Е8965Л, Е8967А), переход от формата системы ADS к другим форматам (модули Е8903А, Е8904А, Е8905А), создание списка соединений (модуль Е8880А) и т.д.

Данные по этим трансляторам, а также по другим модулям, показанным на рис.2.4, приведены в работе [2.21].

В состав системы ADS не включены два пакета, играющие значительную роль при моделировании СВЧ-устройств. Это, основанный на методе конечных элементов [2.11], СВЧ-структурный ММ, предназначенный для трехмерного моделирования [2.30], и использующий физические предпосылки пакет создания моделей транзисторов и диодов {2.31]. Последний подробно описан в помещенном в данном сборнике обзоре по моделям.

Для работы с системой ADS требуются ПК с оперативной памятью не менее 64 MB, свободным местом на жестком диске в 700 MB и монитор с экраном не менее 15"с разрешением 1024/768 - и выше.

Фирмой Hewlett Packard также разработана относительно небольшая, но практически удобная система AppCAD [2.32], с помощью которой можно, в частности, рассчитывать:

- усилительные каскады на СВЧ- транзисторах;
    - смесители, включая определение спектра гармоник
    - ошибки рассогласования в схемах с направленным ответвителем;
    - параметры передающих линий (микрополосковых, полосковых, копланарных, коаксиальных);
    - характеристики разного рода двухполюсников, состоящих из парал­лельно и последовательно включенных элементов
R, L, С;
    - спиральные индуктивности;
    - параметры
L-, Т- и П-образных цепей согласования;
    - некоторые типы p-i-n-аттенюаторов и переключателей;
    - детектор на ДБШ;              

    - цепи смещения транзистора;    

    - шумовые характеристики цепи, состоящей из четырехполюсников;
    - тепловые характеристики некоторых тел.

Эта система позволяет также получать справку о характеристиках, выпускаемых фирмой и используемых при расчетах СВЧ-транзисторов и диодов (в том числе о [S]- матрицах). Объем системы в разархивированном виде - около 1,7 Мбайт. Она может быть поставлена на IBM PC AT и других аналогичных ЭВМ.

Одной из фирм-лидеров, в течение значительного времени занимавшихся разработкой САПР СВЧ, являлась фирма Compact Software Inc. Разработанная этой фирмой и получившая широкое распространение система Super-Compact [2.33] обеспечивает возможность общего анализа и оптимизации линейных устройств СВЧ и радиочастот. Осуществляется анализ и оптимизация четырехполюсников, а также моделирование импедансов транзисторов и синтез согласующих цепей. Имеется библиотека характеристик выпускаемых промышленностью транзисторов. Предусмотрена возможность разработки одиночных и связанных линий передачи. Для получения временных характеристик применяется быстрое преобразование Фурье (БПФ). Оптимизация осуществляется градиентным и вероятностным методами. Для расчета параметрической чувствительно­сти используется алгоритм Монте-Карло. Для получения фото оригиналов система Super-Compact может быть использована совместно с программой Autoart при применении одних и тех же аппаратных средств (IBM PC, Apollo PC, HP 9000 и др.).

Более полно система Super-Compact (ее структура, файлы ввода и вы­вода, примеры использования) описана в работе [2.34]. В работе [2.35] дан пример ее применения при моделировании спиральной индуктивности.

Система Super-Compact в дальнейшем была включена в систему Microwave Harmonica [2.36], обеспечивающую расчет нелинейных СВЧ" устройств.

Фирмой Compact Software был также разработан СВЧ- вариант системы SPICE [2.37,2.38], вошедший в качестве важного варианта в последующие разработки этой фирмы.

Система Microwave Harmonica широко применяется при решении различных задач анализа и проектирования, например, в работах [2.39,2.40]).

Наиболее известным современным программным продуктом фирмы Compact Software (в настоящее время подразделения фирмы Ansoft) является комплекс программ Serenade [2.41,2.42], представленный нарис.2.5. 

 

Он обеспечивает сквозное проектирование систем, устройств и приборов радио-, СВЧ- и оптического диапазонов волн. Обеспечивается также возможность анализа оптимизации и расчета топологии с учетом производственного разброса и погрешностей измерения параметров ЭРЭ. В комплексе Serenade рис.2.5 входят программы Super Compact, Microwave Harmonica, а также программа Scout для создания библиотек математических моделей.

Программа Super Compact предназначена для расчета линейных цепей с дискретными и распределенными элементами. Набор линий передачи включает в себя полосковые и микрополосковые линии, копланарные волноводы, а также щелевые и коаксиальные линии. В основу программы положен модифицированный метод узловых потенциалов. Она содержит дополнительные модули: Line Calc для анализа и синтеза диспергирующих линий передачи и Circles - для построения на круговой диаграмме частотных, шумовых и других характеристик СВЧ-узлов.

Программа Microwave Harmonica обеспечивает анализ нелинейных целей (умножители и делители частоты, усилители мощности и т.д.). Ей также присущи все основные возможности программы Super Compact. При расчетах используются ряды Вольтерра (РВ). Библиотека содержит модели: для биполярных транзисторов - Гуммеля-Пуна, для полевых транзисторов - Куртиса, а также модифицированные модели Materka, Statz-Raytheon, Triquint ТОМ.

Программа Microwave Scope представляет собой расширенную программу Microwave Harmonica, в которую добавлены библиотеки электро­оптических элементов и оптические возможности графического вывода. В ней предусмотрены также возможности моделирования систем оптиче­ского и микроволнового диапазонов волн.

Программа Super Spice Compact представляет собой эффективный инструмент для проектирования аналоговых устройств, когда частоты переходят из ВЧ в СВЧ диапазон, т.е. при решении задач средствами Spice.

Решение задач трехмерного моделирования электромагнитных по­лей осуществляется с помощью программы Microwave Explorer.

Программы Netcom Compact и Scount позволяют создавать модели устройств (микросхем, транзисторов и т.д.) в частотной области на основе измерения их характеристик с помощью векторных анализаторов.

Программа Microwave Success обеспечивает возможность модели­рования нелинейных радиочастотных систем и СВЧ-устройств.

Блочное моделирование сложных радиоэлектронных устройств ра­диочастот и СВЧ (например, многокаскадных усилителей) осуществляет­ся с помощью программы Serenade Schematic.

Редактор Serenade Layout автоматически генерирует топологию проектируемого устройства, основанную па информации, полученной при расчете его схемы. Эта программа имеет интерфейс с программой AutoCAD.

Значительный   интерес  представляет  программа  MMTCAD (Monolithic and Microwave Integrated Circuit Analysis and Design) канадской фирмы Optotec [2.42.2.43]. Это программа имеет собственный графический редактор, позволяет переводить схемное представление в топологическое и наоборот и оптимизировать топологические схемы по заданным требованиям на электрические характеристики. Она позволяет также осуществлять синтез большого числа типов ВЧ- и СВЧ-фильтров, моделирование большесигнальных S-параметров, являясь совершенным инструментом  проектирования  широкого  класса  линейных  СВЧ-устройств. Отсутствие нелинейного анализа и анализа во временной области компенсируется возможностью экспорта схемных файлов в форматах PSpice, Harmonica и Libra.

MMICAD версии 2 интегрируется с редакторами схем AS3 или OrCAD Schematic Capture. Имеются дополнительные программы, обеспе­чивающие синтез согласующих цепей с использованием круговой диа­граммы, расчет коаксиальных элементов и резонаторов.

Имеется возможность считывания экспериментальных данных, включая S-параметры, а также тестирования измерительных устройств, изменения смещения и автоматического увеличения входного сигнала. Предусмотрена возможность автоматизированной обработки и создания библиотек S-параметров.

В 1998 году компания Applied Wave Research (AWR) представила интегрированный пакет (систему) Microwave Office (MWO) [2.44]. Боль­шинство из используемых в настоящее время зарубежных систем для мо­делирования СВЧ-устройств было разработано в 70- и 80-х годах. Они первоначально обычно предназначались для работ в ОС UNIX и лишь, затем были адаптированы для Windows. Следствием этого явилась их низкая производительность. Пакет MWO написан непосредственно на объектно-ориентированном языке C++, что обеспечивает возможность быстрого перехода к новым методам моделирования и существенно повы­шает быстродействие. Пакет MWO оптимизирован для работы под управлением 32- разрядных ОС, таких как Windows 95,98 и Windows NT. Это позволяет эффективно использовать пакет MWO на недорогих ПК, соз­данных на базе Pentium.

Система Microwave Office v.2x (т.е. v. 2.2,2.5 и др.) [2.44-2.49] включала в себя два модуля: Voltaire XI - пакет моделирования линейных и нелинейных схем и EMSight-пакет трехмерного, электромагнитного моделирования.

В основу пакета Voltaire XI положены:

- одночастотный и многочастотный методы гармонического баланса (для анализа нелинейных схем);
    - статические и зависящие от времени ряды Вольтерра (для расчета интермодуляционных искажений);
    - высокоскоростной метод линейного анализа;
    - интегрированная система файлов в форматах
Spice и MMICAD.

В то время как ранее реализация метода гармонического баланса осуществлялась обычно на базе схемотехнического анализа низкочастотных аналоговых схем, пакет Voltaire XL был разработан специально для высокочастотных и СВЧ-приложений [2.50]. Это значительно повысило быстродействие и, как следствие, обеспечило возможность настройки относительно сложных схем в реальном времени с использованием специ­ального тюнера.

Применение рядов Вольтерра (РВ) для расчета интермодуляцион­ных искажений (IM) в квазилинейных схемах позволило увеличить скорость анализа на 1-2 порядка по сравнению с методом гармонического баланса. Анализ на основе РВ легко интегрируется с методами линейного анализа, что позволяет оптимизировать коэффициент шума, а также ко­эффициент передачи и входной КСВН одновременно с уровнем IM. Использование изменяющихся во времени рядов Вольтерра позволило решить задачу анализа IM в смесителях.

Высокая скорость линейного, нелинейного и шумового видов анализа в пакете Voltaire XL является следствием объектно-ориентированного подхода, а также того, что система уравнений формируется из непосредственного представления схемы без дополнительного преобразования списка соединений схемы в файл.

Пакет EMSight предназначен для моделирования СВЧ-устройств и элементов: высокочастотных интегральных и монолитных схем, микрополосковых антенн, а также высокоскоростных цифровых печатных плат [2.51].

В основу пакета положен метод Галеркина. Структуры анализиру­ются внутри ограниченной многослойной области. Число слоев, межслойных соединений и внешних выводов не ограничено. Для анализа структур в частотном диапазоне применен алгоритм быстрого преобразо­вания Фурье (FFS), обеспечивающий вычисление передаточной функции схемы и ее производных по частоте (до 12-й производной).

Мощные графические возможности системы EMSight позволяют пользователю наблюдать цветное трехмерное изображение токов высокой частоты с отображением не только их амплитуд, но и направлений. Результаты расчетов могут быть представлены на круговой диаграмме в виде графиков в прямоугольной и полярной системах координат или в виде таблиц.

Предусмотрены встроенные интерфейсы ввода и вывода, обеспечивающие переход к другим форматам (в частности, Touchstone) и, следовательно, совместную работу с другими популярными системами линейного и нелинейного анализа производства компаний Ansoft (Compact Software), HP-EEsof, Optotek, Sonnet ЕМ и др.

В состав пакета MWO входят файлы с многочисленными примерами расчета СВЧ-узлов: основных типов транзисторньтх усилителей и генераторов, выполненных на планарных линиях передачи фильтров, индуктивностей, планарных антенн и т.д.

Пакет MWO работает на ПК с тактовой частотой выше 100 МГц и ОЗУ в 32 Мбайт, однако, для решения сложных электродинамических задач требуются ПК с более высокой системной конфигурацией.     

Существенным отличием системы Microwave Office 2000 [2.52,2.53] (версии 3.09, 3.22) от предыдущих версий является то, что в нее был включен редактор топологий Artisan, представляющий собой графиче­скую среду для проектирования СВЧ-устройств на различных подложкахс выходом на технологическое оборудование. В этих версиях возможен экспорт СВЧ-топологий не только из модуля EMSight, но также из схем, составленных на основе использования библиотечных элементов.

Каждой библиотечной модели элемента поставлен в соответствие ее топологический эквивалент. Имеются возможности для создания новых и заимствования и изменения уже имеющихся моделей элементов.

Топология устройства (элемента) создается одновременно с созданием его схемы в модуле Voltaire XL. Возможно изменение топологии (например, изменение размеров МПЛ, перемещение элементов и т.д.), при этом автоматически осуществляется пересчет характеристик элемента. В редакторе имеется возможность создания многослойных плат. учета различных технологических процессов, а также просмотра трехмерного представления проектируемого устройства.

Редактор позволяет осуществить ввод и вывод характеризующих данную топологию параметров в формате GDII, чем обеспечивается вы­ход на конечное производственное оборудование.

По сравнению с предыдущей версией пакет MWO 2000 обладает новыми возможностями, такими как осуществление нелинейного анализа генераторов, нелинейного шумового анализа (включая анализ фазовых шумов и шумов смесителей), а также нелинейного анализа устойчивости.

Эта версия включает в себя двунаправленные трансляторы форматов DXE и GSII и обеспечивает возможность проектирования антенн:

представление диаграмм направленности в дальней зоне, составление схем замещения антенн и т.д. (вывод в формате Spice).

Модуль линейного анализа в частотной области содержит обширную библиотеку моделей (более 450) сосредоточенных и распределенных элементов (выполненных на микрополосковых, копланарных и других типах линий передачи).

Разработана версия: Voltaire LS, предназначенная для анализа толь­ко линейных устройств.

Пользовательский интерфейс системы MWO по существу внешне мало чем отличается от интерфейса многих других Windows-программ (например, Microsoft Office). Основное окно среды проектирования, показанное на рис.2.6 [2.48], разделено на две части: окно просмотра проекта и рабочий стол. В верхней части основного окна расположено выпадающее меню 1, в котором заложены основные функции и команды работы с проектом, а также панель инструментов 2. Вид и состав их изменяются программой в зависимости от действий, выполняемых пользователем в данный момент. Окно просмотра проекта 3 содержит три вкладки 4:

Project (проект), Elements (элементы) и Variables (переменные).

На вкладке Project отображается дерево групп и модулей 5, которые уже используются, а также могут быть использованы в данном проекте.

На вкладке Elements отображается дерево используемых библиотек моделей элементов, а также внешних импортируемых библиотек моделей и подсистем.

 

На вкладке Variables отображается полный список используемых в проекте переменных, а также их статус (например, возможность их изменения при оптимизации или при работе с тюнером 6).

В пакете MWO 2000 v. 3.22 (и других пакетах версий Зх) добавлена вкладка Layout (слои), обеспечивающая работу в той части проекта, которая предназначена для создания топологии. На рис. 2.6 в качестве приме­ра показаны:

- схема транзисторного усилителя 7, его входной 8а и выходной 86 сигналы, а также спектр сигнала 9;.

- трехмерное изображение фильтра 10 и распределение токов в планарной антенне 11.

Более подробно вопросы работы с пакетом MWO (построение и анализ линейных и нелинейных схем, электродинамическое моделирование, оптимизация и т.д.) освещены в работе [2.45], а также в развернутом, прилагаемом к системе HELP, руководстве.

Работа [2.54] посвящена одному из наиболее сложных видов расчета СВЧ- устройств - расчету (с помощью системы MWO) транзисторного генератора.

Пакет MWO может быть использован в качестве одной из состав­ляющих автоматизированных комплексов расчета и настройки СВЧ-устройств и элементов (узлов), например, СВЧ-фильтров [2.55].

В состав пакета MWO входят файлы с многочисленными примерами расчета СВЧ-узлов: основных типов транзисторных усилителей и генераторов, выполняемых на планарных линиях передачи фильтров, индуктивностей, планарных антенн и т.д.

Свободно распространяются (сроком на один месяц) полнофункциональные версии (в частности, записанные на CD-диске версии до 3.22). Список вопросов и ответов по использованию пакета и оценочную версию пакета MWO можно найти в Интернете по адресу: www.appwave.com или www.rodnik.ru. С переводом "Быстрый старт MW Office" можно ознакомиться по адресу: http://msk.hypermart.net/vdfrisk/www/index.html.

В систему Microwave Office v. 4 (Microwave Office 2001) был внесен ряд изменений и дополнений с целью дальнейшего повышения ее эффективности (см. материалы фирмы AWR [2.65, 2.66]). В частности, в области моделирования был использован усовершенствованный метод гармо­нического баланса (ГБ), обеспечивший повышение скорости нелинейного анализа до 1000 раз (в зависимости от сложности схемы). Метод ГБ был распространен на случай наличия трех входных сигналов, что позволило осуществить анализ интермодуляционных искажений в смесителях. Существенным шагом вперед было установление непосредственной связи результатов ЭМ-моделирования с представленными в системе Spice схемами.  В области линейного моделирования были значительно расширены возможности моделирования элементов и неоднородностей на копланарных волноводах, а также МПЛ-узлов с боковой связью, включающих до 16 линий и до четырех слов.

Был введен ряд новых моделей СВЧ-транзисторов, включая НЕМТ-транзисторы, а также новая модель p-i-n - диода. Существенной доработке был подвергнут раздел топологии печатных плат. Значительные результаты были достигнуты при разработке синтеза (в частности, фильтров) и оптимизации. Дальнейшему улучшению и уп­рощению был подвергнут интерфейс.

Новая (5-я) версия системы Microwave Office (Microwave Office 2002) [2.67, 2.68] обеспечивает возможность одновременного моделирования схем СВЧ и цифровой обработки сигналов (ЦОС, DSP). Новый алгоритм моделирования, позволяющий осуществлять полный анализ сложных систем связи, существенно расширил возможности системы,

Значительно расширена библиотека моделей СВЧ-компонентов, используемых при анализе частотных характеристик методами гармониче­ского баланса и рядов Вольтерра.

В систему Microwave Office 2002 включены мастера синтеза фильтров (Filter Synthtsis Wizard) и согласования нагрузок (Load Pul Wizard). Добавлен раздел анализа фазовых шумов генераторов. Автоматизированы средства синтеза целей согласования. Повышена эффективность 3-мерного ЭМ-моделирования.

Дополнительно поставляется интерфейс связи с измерительной аппаратурой (пакет Softplot) [2.69, 2.70], обеспечивающий возможность со­вместного использования результатов измерений и моделирования. В ра­боте [2.69] приводится пример моделирования СВЧ-усилителя на частотах f% 1,9 ГГц на GaAs ПТШ SHF-0189 (фирмы Stanford Microdcv-s) no S-параметрам, измеряемым с помощью анализаторов цепей MS462XX фирмы Anritsu или HP 8700.

Система Sonnet V. 6 [2.71] предназначена для моделирования планарных линейных СВЧ-узлов (в частности, фильтров). Функциональная схема системы показана на рис. 2.7, где жирным курсивом выделены блоки, входящие непосредственно в эту систему. 

 

Рис. 2.7

Блок xgeom представляет собой графический интерфейс, предназна­ченный для ввода входных геометрических данных моделируемого уст­ройства с целью его электродинамического анализа. 

Блок em осуществляет этот анализ. Для решения уравнений Максвелла в ней используется модифицированный метод моментов в трехмерном пространстве преимущественно применительно к планарным структурам. Рассчитываются S-, Y- или Z-матрицы, параметры передающих линий (Zon и Бэф); а также Spice-эквивалентные схемы с сосредоточенными элементами. Кроме того, формируются файлы для работы блоков emvu и patvu. С помощью блока emdraph результаты расчетов представляются в декартовых координатах или на круговой диаграмме.

Особого внимания заслуживает мощная система трехмерного моделирования СВЧ-устройств CST Microwave Studio для ПК с процессорами Pentium, разработанная немецкой компанией CST (Computer Simulation Technology) [2.72]. В основе системы лежит предложенный Томасом Вейландом метод конечного интегрирования во временной области (Finite Integration method - FM) в сочетании с методом аппроксимации идеальных граничных условий (Perfect Boundary Approximation - РВА). В процессе моделирования предполагается разбиение СВЧ-устройства на совокупность конечных элементов. Комбинация этих методов позволила быстро решать задачи моделирования сложных СВЧ-устройств с криволинейными поверхностями.

. Типичными устройствами, моделируемыми с помощью пакета CST Microwave Studio, являются:

- волноводные и микрополосковые направленные ответвители;
    - делители и сумматоры мощности;
    - волноводные, микрополосковые и диэлектрические фильтры;
    -одно- и многослойные микрополосковые структуры;
    соединители;
    коаксиально-волноводные и коаксиально-полосковые переходы;
    оптические узлы;
    антенны: рупорные, спиральные, планарные.

Система имеет простой и удобный пользовательский интерфейс. С помощью встроенного макроязыка VBA можно автоматизировать подготовку и выполнение большинства сложных задач. Построение иссле­дуемых трехмерных структур базируется на ядре ACIS 5, используемом в программе AutoCAD.

Приводятся примеры моделирования:

- коаксиального разъема (время моделирования - расчета S-параметров в широком диапазоне частот — 15 мин);
    - волноводного шлейфового направленного ответвителя с регулировочными штырями с определением их оптимального расположения и диаметра (время моделирования 2,5 ч.);
    - двухмодового фильтра (время моделирования 1 ч.);
    - рупорной антенны с изображением анимационных полей;
    - волноводного разветвителя мощности с восемью портами (его моделирование на компьютере
Pentium II 350 МГц заняло менее 5 мин.). Требования к ПК:
    - операционная система
Windows 95/98(NT);
    - ОЗУ не менее 64 Мбайт;
    - жесткий диск - не менее 200 Мбайт.

Фирмой CST также разработана аналогичная система MAFIA4 (Maxwell's equations by the Finite Integration Algorithm) для высокопроизводительных рабочих станций SUM Spare. HP 9000/7xx, DIGITAL Alpha и др. Связь с фирмой CST осуществляется через www.cst.de.

В настоящее время отмечается бурный рост в области применения оборудования широкополосного беспроводного доступа. Это стимулировало разработку соответствующих, прежде всего системных, САПР, включающих в себя частично или используемые совместно с ранее разработанными САПР СВЧ Serenade [2.41], ADS [2.22] и другие. Так, напри­мер, в системной САПР Symphony (www.ansoft.com) могут использоваться в качестве компонентов некоторые блоки, проектируемые с помощью Serenade , системные блоки входят непосредственно в ADS.

Системные САПР обычно имеют модульную (блочную) конструкцию, включающую в себя в качестве модуля модели усилителей, генераторов, цифровых фильтров и т.д. По этому принципу построены, в частности, наиболее известные системы САПР Acolade (www. icucom. corn), Xpedian Colden Gate RF/Microwace Design Tools (www. xpedian. corn) и другие. Более подробные данные по этому вопросу содержатся в обзоре [2.73].

Разработан программный продукт Microwace Office Wireless Design Suite (WDS), объединивший в себе хорошо зарекомендовавшие себя архитектуру и интерфейс продукта Microwace Office 2000 компании AWR и последнюю версию пакета ACOLADE компании ICUCOM [2.74]. Пакет WDS позволяет решать системные вопросы, в частности, влияние параметров отдельных узлов на характеристики системы в целом.

В состав пакета Microwace Office WDS включен интерфейс для связи с наиболее часто используемым измерительным оборудованием, для моделирования сигналов и генераторов, а также для ввода данных с анализаторов цепей и спектра.

При обучении студентов ВУЗов автоматизированному проектированию с помощью описанных выше систем на практике иногда возникают трудности, обусловленные их сложностью, а также наличием защиты от несанкционированных пользователей.

Сотрудниками Калифорнийского технологического института была разработана удобная в эксплуатации, достаточно простая, интерактивная CAD-программа для анализа, изображения на экране и распечатки топологии СВЧ линейных восьмиполюсных устройств [2.56]. Эта программа может быть использована в учебном процессе, а также при решении инженерных задач.

Предусмотрен многооконный принцип ввода и вывода данных. При вводе исходных данных в одном из окон на экране монитора с помощью клавиатуры наносится изображение анализируемого СВЧ-узла (микрополоскового или полоскового). С помощью встроенного редактора парамет­ры его элементов (отрезков одиночных и связанных линий, сосредоточенных элементов, а также элементов, описываемых S-матрицами) вносятся в список, изображаемый в другом окне. Имеется также управляющее окно, где вводятся команды стирания рисунка (топологии), чтения файла, соответствующего выполняемой задаче, и т.д.;  также окно сообщений. Результаты расчетов представляются в виде частотных графиков и круговой диаграммы. С помощью включенного в программу БПФ обеспечивается также просмотр временных зависимостей. В основу программы положен метод расчета S-матриц устройства по S-матрицам входящих в него элементов. Приводятся примеры расчета характеристик усилителя на ПТШ с согласующими шлейфами на входе и выходе. Программа записана на языке Turbo Pascal. Ее объем - около 170 Кбайт. Имеется более поздний (расширенный) вариант этой программы- PUFF-2.

Разработанная в КНР система TUCOM [2.57] основана на электродинамических предпосылках и теории цепей. Здесь, как и в предыдущих системах, в основном используются S-матрицы. С помощью этой системы осуществляются моделирование, анализ и оптимизация СВЧ- цепей и компонентов. Система TUCOM может быть использована для проектирования многоплечных устройств (включая шестиплечные рефлектометры), согласующих цепей, усилителей на ПТШ и БПТ (как малосигнальных, так и мощных), а также смесителей, генераторов, преобразователей частоты вверх и вниз, аттенюаторов, фильтров и т.д.

В качестве примера на круговой диаграмме представлены результаты анализа затягивания частоты усилителя мощности. Результаты мощности могут быть представлены графически и в прямоугольных координатах или на круговой диаграмме. Имеется интерфейс с пакетом Auto CAD.

Система работает на частоте до 18 ГГц и реализуется на ПК XT, AT. Общий объем ее - 20 ГМД (5.25").

Опубликованы данные по ряду работ, выполненных в Германии [2.58], Италии [1.35], Канаде [2.59], Египте [2.60] и т.д.

Представляет интерес программа анализа и оптимизации линейных и нелинейных СВЧ-цепей С / NL2, автором которой является один из ве­дущих специалистов фирмы AWRMaasS.A [2.61].

В Интернете имеются данные по ряду новых САПР СВЧ. [2.62].

С целью более углубленного изучения основ проектирования СВЧ-устройств можно обратиться к работам [2.63,2.64].

3. РАЗРАБОТКА СИСТЕМ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ СВЧ-УСТРОЙСТВ В СНГ.

Разработка САПР СВЧ-устройств в СНГ, по существу, проводилась в тех же направлениях и на той же теоретической основе, что и на Западе. Тем не менее, при решении конкретных задач, а в ряде случаев и разработке принципиальных вопросов было найдено немало оригинальных решений.                                              -

Наибольший вклад в разработку этих систем внесли научные школы и коллективы Никольского В.В. [3.1-3.б], Сестрорецкого Б.В. [3.7-3.10], Ланцова В.Н. [1.24] и др.

Сотрудниками Киевского политехнического института (Шелковниковым Б.Н. и др.), а также сотрудниками связанных с ним промышленных предприятий (Казанджаном Н.Н., Сухоруковым И.В.) уже много лет велись работы по созданию как низкочастотных, так и СВЧ (особенно нелинейных) САПР [1.1 б].

Многими другими ВУЗами и институтами разрабатывались свои, нередко узконаправленные: системы достаточно высокого уровня. Тем не менее в некоторых отношениях они уступали западным. Это прежде всего касается сервиса и наличия, адекватных моделей полупроводниковых элементов.

Пакет МПП, разработанный ПИТ "Алмаз-42" [3.1-3.2], предназначен для сквозного проектирования СВЧ-устройств в микрополосковом исполнении от параметрического синтеза и моделирования, формирования топологии платы и размещения в ней элементов до получения контрольного рисунка и для формирования управляющих магнитных носителей с целью изготовления фото оригиналов.

Библиотека базовых элементов содержит свыше 100 функциональных и конструктивных элементов, включая модели полупроводниковых при­боров (транзисторов, диодов и др.) и обеспечивает возможность проекти­рования широкого класса СВЧ-устройств:

- разветвителей (делителей) и сумматоров мощности;
    - фильтров и ответвителей;
    - транзисторных усилителей;
    - диодных переключателей, аттенюаторов и т.д. с применением различных типов линий (микрополосковых, симметричных, с подвешенной подложкой и др.).

Пакет основан на применении двух уровней моделирования устройств: на основе метода Олинера (магнитных стенок) и на основе теории длинных линий.

С помощью другого пакета (ВФ) [3.3], разработанного той же фирмой, осуществляется моделирование волноводных СВЧ-устройств:

- ферритовых фазовращателей для ФАР;
    - ферритовых поляризаторов различного типа;
    - устройств типа щелевого моста и двойного свернутого тройника;
    - многозвенных фильтров различного типа;
    - сложных излучателей в бесконечной ФАР (каналы Флоке);
    - фильтров и электромагнитных ловушек;
    - различных устройств на основе Т- и П-волноводов, а также на ко-планарных, щелевых и многослойных полосковых линиях;

    -
волноводных нагрузок;
    - устройств со сложным ферритодиэлектрическим заполнением.

При расчетах используются современные методы вычислительной математики: декомпозиция на базе многомодовой матрицы рассеяния, модифицированный метод Бубнова-Галеркина, метод сшивания и др. [1.43].                    ^                                   ^

Одна из последних версий пакета (программный комплекс WF) опи­сана в работе [3,4], а также в работе [3.63].

На рис.3.1 изображена структурная схема программного комплекса. Программный комплекс WF состоит из трех блоков: графического интерфейса разработчика, системы моделирования и базы данных. Пунктиром обозначены отдельные модули и подсистемы, которые планируются к включению в новую версию пакета.

[1] При анализе переходных процессов - решение уравнений Кирхгофа во временной об­ласти с использованием метода конечных разностей для каждого узла.


Рис. 3.1

Графический интерфейс пользователя, показанный на (рис.3.2), представляет собой графическую систему оконных меню, обеспечивающую взаимодействие и обмен информацией между системами пакета прикладных программ (ППП) WF. Интерфейс позволяет работать с файловой системой DOS (диспетчер файлов), редактировать текстовые массивы с помощью встроенного или вызываемого внешнего текстового редактора, осуществлять вызов системы моделирования, обрабатывать результаты проектирования (как текстовые, так и графические) с выходом на прин­тер.

Диспетчер графиков (Graphic manager), входящий в состав ППП, может быть использован и в автономном режиме для подготовки отчетов по результатам проектирования с возможностью ручного ввода данных.

Система моделирования предназначена для численного моделирования устройства, параметры которого задаются в формализованном задании (ФЗ). Различные режимы моделирования обеспечиваются подсистемами многовариантного анализа и оптимизации в соответствии с управляющими директивами ФЗ. Всем процессом моделирования и формирования матриц рассеяния устройств управляет системное ядро комплекса.

База данных имеет целью обеспечить накопление результатов проек­тирования (исследования), их просмотр с использованием, в частности, диспетчера графиков.

В основе пакета программ WF лежит принцип декомпозиции [3.5],при котором сложное устройство разбивается на ряд более простых базовых элементов (БЭ), описываемых своими многомодовыми S "матрицами рассеяния, и соединенных отрезками регулярных волноводов, которые могут иметь сложное в поперечном сечении феррито диэлектрическое заполнение. 


Рис. 3.2

Нахождение матрицы рассеяния устройства по матрицам рассеяния базовых элементов осуществляется методом, описанным в работе [3.6].

В работах [3.63, 3.64, 3.65]) описан интегрированный программный комплекс (ИПК) Лямбда +, предназначенный для проектирования эле­ментов и узлов радиоэлектронной аппаратуры СВЧ. В него входят три системы моделирования:

" система WF [3.4] - для моделирования устройств СВЧ на основе прямоугольных и круглых волноводов с ферритовыми и диэлектрическими неоднородностями, волноводов сложной формы, коаксиальных и многослойных полосковых линий, волноводных стыков, диафрагм, штырей и т.д. В основу моделирования положены методы декомпозиции на базе многомодовой матрицы рассеяния Бубнова-Галеркина, сшивания и т.д.;

- система МРР [3.66] для проектирования многослойных полосковых устройств СВЧ на основе разных типов передающих линий [3.67]. Осуществляется сквозной цикл проектирования от формализованного задания до выпуска управляющих программ для изготовления фотошаблонов в стандартных форматах: ЯГ.ГИ, ЯР-4, КПА-1200, DXF, PDF, ФНУ ЭМ-559. Библиотека базовых элементов содержит свыше 150 функциональ­ных и конструктивных элементов, включая модели транзисторов и диодов, пленочных резисторов и т.д. Используются в основном два метода:

метод теории длинных линий (до 4-5 ГГп) меетод Олинера (выше 5 ГГц). Прообразом системы МРР является пакет ПРАМ-0,3 для ЕС ЭВМ,

система MAGNET, обеспечивающая расчет характеристик плоскопараллельных, осесимметричных и трехмерных магнитных полей в линейных, нелинейных и гистерезисных системах, имеющих сложную конфигурацию границ раздела сред. В основу системы положен модифицированный метод конечных элементов.

Комплекс Лямбда + имеет хорошо развитый пользовательский интерфейс. Ведется доработка последнего с целью сближения его с системой Windows.

Большого внимания заслуживает разработка перспективных и в значительной степени оригинальных методов анализа и синтеза СВЧ-устройств (RLC сеток, метода Р-т[3.68]), включающих импедансный анализ электромагнитного пространства (ИАЭП) - метод импедансного многополюсника, а также метода прямых [3.7], что обеспечило возможность создания универсальной электродинамической программы (УЭДП) [3.8у 3.69]. С ее помощью осуществляется проектирование многих линейных СВЧ-узлов: фильтров, делителей мощности, мостов, многоканальных антенн и т.д. как в микрополосковом, так и волноводном исполнении, например, в работе [3.9] открываются возможности электродинамического расчета сложных СВЧ- узлов без перехода к их низкочастотным прототи­пам и т.д.

Программа TAMIC-1 [3.10], разработанная авторами перечисленых выше работ, позволяет осуществлять расчет характеристик неоднородностей многопроводных МПЛ, реберных и щелевых линий, а также копланарных волноводов. В ее основе лежит новый метод решения трехмерной электродинамической задачи для двух, отличающихся длиной, отрезков моделируемой линии передачи. Решение формируемой при этом системы матричных уравнений, содержащих параметры моделируемой линии, находится аналитически [3.7]. Приводятся примеры расчета характеристик одиночной полосковой линии и связанных микрополосковых линий.

САПР СВЧ-устройств MW CAD [3.11,3.12] позволяет:

- в режиме естественного общения с PC рассчитывать в линейном режиме пассивные и активные СВЧ- устройства (фильтры, направленные ответвители, усилители и т.д.), выполняемые в виде гибридных или мо­нолитных интегральных схем; 
    - подготавливать управляющую информацию для изготовления фотошаблонов слоев ИС СВЧ;
    - выпускать конструкторскую документацию, а также твердые копии графиков и таблиц, отражающих результаты расчетов характеристик ИС СВЧ.

Исходные данные для проектирования могут задаваться:

- в диалоговом режиме,
    - в графическом режиме, 
    - в пакетном режиме в виде файловой записи,
    - в комбинированном режиме.

При расчете ИС учитываются анизотропия многослойной магнито-диэлектрической подложки, потери в металле и диэлектрике, взаимное влияние линий передачи, неравенство фазовых скоростей нормальных

волн в связанных линиях.

Для описания электродинамических процессов в СВЧ-устройствах применяется метод интегральных уравнений в сочетании с функциями Грина, что обеспечивает погрешность вычисления, не превышающую, по оценке авторов, 10%. Параметры регулярных отрезков передающих линий рассчитываются в квазистатическом приближении.

Параметры транзисторов могут задаваться:

- S- или Y- матрицами, измеренными в заданном частотном диапазоне;
    - параметрами эквивалентной схемы транзистора;
    - электрофизическими параметрами.

Расчет анализируемых схем в целом производится путем циклического сшивания Y — матриц для всех их участнков и навесных элементов. По результирующей Y- матрице находятся S- матрица устройства и другие сигнальные характеристики. Предусмотрены возможности расчета шумовых характеристик и оптимизации.

Подсистемы анализа, оптимизации, диалогового формирования формализованного задания, графической интерпретации результатов расчетов и синтеза элементов реализованы на языке FORTRAN-77. Объем ее программного обеспечения составляет около 4 Мбайт.

В подсистеме топологического проектирования в качестве графиче­ского редактора адаптирован пакет AutoCAD. Объем разработанного про­граммного обеспечения этой подсистемы на языке "С" составляет 1 Мбайт, адаптированного пакета AutoCAD - 2 Мбайт.

Система MWS версии 1.4 [3.13] осуществляет анализ и оптимизацию гибридных интегральных схем СВЧ на многопользовательских ЭВМ типа HP 310-370 с операционной системой ОС UNIX версии 6.2 и выше.

С помощью системы MWS рассчитываются:

- малошумящие транзисторные усилители;
    - диодные фазовращатели, переключатели, аттенюаторы;
    - полосно-пропускающие и полосно-заграждающие фильтры;
    - направленные ответвители и т.д.

S-параметры схем представляются в формате Touchstone, что обеспе­чивает простоту обмена информацией с системами Touchstone и MDS. Система обеспечивает:

- анализ и оптимизацию в диалоговом режиме многополюсных схем произвольной конфигурации;

- расчет S, Y, Z- матриц, коэффициента шума, группового времени задержки;

- табличное и графическое представление результатов в линейных и полярных координатах и на круговой диаграмме.

Имеется библиотека моделей ГИС СВЧ, а также шумовых и S-параметров всех основных отечественных биполярных и полярных СВЧ-транзисторов.

Новая версия системы MWS будет содержать аппарат анализа спек­тральных и частотных характеристик нелинейных ГИС СВЧ, умножите­лей и преобразователей частоты, мощных усилителей и т.д.

Разработан пакет прикладных программ ( ППП) по расчету характеристик устройств СВЧ на основе плоскопараллельных волноводов (ППП SDCHF) [3.14]. Он ориентирован на расчет характеристик:

- волноводно-щелевых делителей мощности;
    - частотных разделителей сигнала;
    - волноводных фильтров СВЧ (с количеством стержней или пластин до 10 шт.).

Входная информация представляет собой совокупность геометрических параметров исследуемых устройств в электрических единицах.

Выходной информацией являются:

- чертеж (рисунок) устройства с обозначением номеров входов и геометрических размеров;
    - распечатка входных данных;
   
- рассчитанные параметры устройства;
    - нормы блочных матриц баланса;
    - обобщенные матрицы рассеяния устройства.

Программное обеспечение реализовано на языке FORTRAN -IV. Используется ЭВМ серии ЕС с ОС ЕС (версия 4.1 и выше), осуществляется перевод на IBM PC.

Осуществлена разработка очередной версии ППП "Парус" [3.15], предназначенного для сквозного (схемотехнического и топологического) цикла проектирования ИС и ГИС СВЧ. Эта разработка позволяет проектировать и анализировать СВЧ- устройства на основе их представления в виде принципиальных схем. Такой подход является удобным для пользователя и существенно экономит его время при вводе исходных данных (по сравнению со случаем; когда исходные данные вводятся в виде матриц и при этом необходимо производить нумерацию внутренних узлов и ее редактирование). Построение схемы осуществляется с помощью "мыши". Схема может быть записана в память и использоваться повторно.

Результаты расчета выходных параметров - коэффициента передачи (ослабления или усиления), ФЧХ, входной и выходной импедансы и КСВН-выводятся в виде графиков и таблиц. Предусмотрена возможность их оптимизации.

В состав библиотеки входят микрополосковые линии (МПЛ) и полосковые линии (ПЛ), а также волноводно-щелевые линии передачи, шлейфы на МПЛ и ПЛ (в том числе секторные), неоднородности в ПЛ и МПЛ, сосредоточенные элементы R, L, С, задаваемые S-параметрами произвольные четырехполюсники, а также модели наиболее распространенных полупроводниковых элементов: полевых транзисторов серий 325, 326, 343, кремниевых биполярных транзисторов серии 3115 и др, p-i-n - диодов.

Предусмотрена возможность быстрого включения в библиотеку новых, записанных на языке FORTRAN, моделей.            

По рассчитанной схеме осуществляется топологическое проектирование, включающее автоматическое формирование резисторов по заданным номиналам, масштабирование, ротацию и редактирование топологии, копирование ее фрагментов и т.д.

 

В Новосибирском электротехническом институте (НЭТИ) проводились комплексные работы по электродинамическому моделированию линий передачи ИС СВЧ, элементов и устройств на их основе. Особенностью этих работ являются обобщенная постановка и решение внутренних краевых задач электродинамики строгими спектральными методами (методом частичных областей, методом прямых).

На этой основе разработан ППП "Спектр" [3.16], который позволяет осуществлять электродинамический анализ спектра собственных волн многослойных линий передачи (ЛП) ИС СВЧ, проводить расчет их волновых сопротивлений, а также осуществлять анализ скачкообразных неоднородностей. ППП "Спектр" может быть реализован на ЕС ЭВМ, IBM PC как самостоятельно, так и в составе САПР. Он содержит более 180 различных процедур (около 7000 операторов). Программы записаны на одной из версий языка FORTRAN-IV. О разработке новой САПР сообщается в работе [3.70].

В основу комплекса программ анализа цепей СВЧ MWSOLWER [3.17] положен модифицированный циклический алгоритм вычисления матриц рассеяния сложных СВЧ-устройств по S-матрицам входящих в них элементов.

Графическое представление результатов анализа для АРМ САПР СВЧ обеспечивается наличием постпроцессора " Графика". Результаты расчета могут быть выведены на печать в соответствии с требованиями ЕСКД постпроцессором "Документ". Используется операционная среда MS-DOS PC с ОЗУ объемом не менее 640 Кбайт. Например, расчет делителя мощности (схемы с 77 узлами) осуществляется в течение 30 с, с сопроцессором — в течение 3 с.

Программа автоматизированного анализа линейных радиотехнических схем "Макет" [3.18, 3.19] производит расчет в частотном диапазоне матрицы рассеяния разветвленной радиотехнической схемы. В первую очередь, она предназначена для анализа волноводных СВЧ-устройств, представленных эквивалентными схемами. Исходная информация вводится путем заполнения таблиц, формируемых программой на экране терминала, предназначенных для внесения характеристик частотного диапазона, сведений об используемых в устройстве элементах и для описания структуры соединения элементов. Имеется также дополнительная таблица, заполняемая численными значениями элементов матриц рассеяния (если эти элементы уже известны).

Библиотека программы "Макет" представляет собой совокупность подпрограмм, обеспечивающих вычисление (или ввод) в заданных точках частотного диапазона матриц рассеяния всех элементов, составляющих рассчитываемое устройство. Она содержит 54 элемента, представляющие собой двух-, четырех-, шести- и восьмиполюсники, описывающие оди­ночные и связанные линии передачи, скачки, разветвления линий, шлей­фы, а также биполярные малосигнальные транзисторы.

Результаты расчетов представляются в виде таблиц или графиков. Объемом программы, записанной на языке FORTRAN-77, составляет примерно около 360 Кбайт. Программа может быть реализована на различных IBM-совместимых PC, включая отечественные, как с использова­нием сопроцессора, так и без него.

Известны другие системы и программы для расчета линейных СВЧ-устройств [3.20-3.27].

Рассмотрим нелинейные САПР.

Программная система CHANES - PC [1.16, 3.28] является PC- ориен­тированной системой, предназначенной для проектирования диодно-транзисторных, гибридно-интегральных и монолитных схем аналоговых устройств электроники и СВЧ- техники. Эта система позволяет проводить полный анализ линейных и нелинейных схем в статическом и динамиче­ском режимах. Предусмотрены возможности многовариантного анализа.

Основным математическим аппаратом является метод нелинейного спектрального анализа при нескольких воздействующих сигналах [3.29-3.32], основанный на идеях гармонического баланса линейных и нели­нейных систем. Решение нелинейных уравнений на комплексной плоско­сти включает в себя несколько этапов: многомерное преобразование Фу­рье, численный расчет этих уравнений методом Ньютона-Рафсона и т.д. Результаты расчета выходных параметров (качественных показателей) могут быть представлены в числовом и графическом видах.

Основной информацией для вычисления качественных показателей конкретной схемы являются спектральный состав напряжений и много­мерная Y-матрица на сетке воздействующих и комбинационных частот, полученных на любом участке схемы.

Рассчитываются следующие качественные показатели: коэффициен­ты амплитуд напряжений, передачи мощности, гармонических искажений напряжения, интермодуляционных искажений, а также входное сопро­тивление, коэффициент отражения и КСВН.

В более поздних версиях CHANES-PC возможны:

- параметрическая оптимизация;
    - статистический анализ,
    - анализ шумов,
    - учет влияния факторов окружающей среды.

Система имеет модульную структуру, в состав которой входят моду­ли ввода исходных данных, декомпозиции схемы, синтеза сетки частот, формирования и редукции уравнений линейной части схемы, формирова­ния и решения моделей нелинейной части схемы, диагностики, а также библиотеки моделей элементов, библиотеки качественных показателей и другие модули. Открытая архитектура системы обеспечивает возмож­ность подключения различных сервисных пакетов на входе и выходе сис­темы и дополнения библиотеки новыми моделями элементов и качест­венных показателей.

Большинство модулей написаны на языке FORTRAN-7.7. Пакет CHANES позволяет идентифицировать модели ПТШ по измеренным S-параметрам.

Для использования системы были необходимы:

- оперативная память объемом не менее 640 Кбайт;
    -
MS DOS версии 3.20 и выше (версия 5.0);
    - жесткий диск (внешняя память объемом 1.3 Мбайт);
    - адаптер
CGA;
    - транслятор языка
MS FORTRAN версии 5.0.

Желательно наличие сопроцессора.

Система была  существенно модернизирована. На данный момент имеются три версии системы CHANES-PC [3.33, 3.34]:

" промышленная для проектирования гибридных и монолитных уст­ройств при их изготовлении;

- учебная, аналогичная промышленной, но имеющая ограничения на число узлов схемы и нелинейных моделей элементов;

- версия, предназначенная для создания и идентификации линейных и нелинейных моделей элементов схем электроники (и оптоэлектроники). Эта версия может быть также использована как электронный справочник параметров активных приборов и устройств в характерных режимах работы.

Структура этих версий одинакова. Она включает в себя три основных программных модуля: графический редактор, вычислительный пакет, па­кет обработки и вывода полученной при вычислениях информации.

Вызов и работа отдельных модулей и системы в целом организованы с использованием иерархической системы меню. Существует главное меню и несколько уровней иерархии. Главное меню включает разделы FILE (файл), CIRCUIT (схема), TASK (задание), SOLVE (расчет), GRAPHICS (вывод информации).

С помощью раздела FILE производятся операции с файлами.

Меню CIRCUIT это, по существу, графический редактор с совмещением функции текстового редактора, позволяющего осуществлять вывод любых текстовых записей и знаков ASCII. Одновременно с помощью этого меню осуществляется ряд управляющих функций.

Меню TASC, включающее семь подменю, позволяет составлять и ре­дактировать задание на моделирование и проектирование (в текстовом виде или диалоговом режиме). С помощью этого меню задаются частотный диапазон, множество частот, параметры элементов схемы и моделей, параметры оптимизации, а также состав характеристик (качественных по­казателей), подлежащих расчету.

Меню Solve осуществляет запуск задания на расчет. За процессом решения можно наблюдать по графической и текстовой информации на дисплее, оценивать невязку, скорость расчета, сходимость и т.д. Можно также прерывать процесс решения.

Используя меню GRAPHICS, можно получить информацию в виде:

- спектрограмм токов и напряжений на элементах и в узлах схемы;
    - таблиц значений рассчитанных параметров;
    - графиков полученных зависимостей;

    - временных функций токов и напряжений на элементах и узлах схемы. Возможно получение 3-мерной графики, круговых диаграмм и спектрограмм

Система CHANES-PC реализована в операционных системах DOS,

Windows 3... и Windows 95.

В работе [3.34] дан пример расчета транзисторного усилителя с пред­ставлением меню и соответствующей информации на экране монитора.

Разработан также базирующийся на методах диакоптики пакет ANALIZ, предназначенный для анализа линейных и параметрических устройств в режимах малого и большого сигналов [3.35].

Комплекс ПРАММИС [3.36,3.37] предназначен для автоматизированного проектирования линейных и нелинейных радиочастотных и микроволновых интегральных схем в гибридном и монолитном исполнениях. В линейном режиме выполняются анализ, расчет параметрической чувствительности и многокритериальная оптимизация сигнальных и шумовых характеристик, а в нелинейном режиме расчет схемы при большом сигнале осуществляется методом гармонического баланса. Комплекс состоит из схемного редактора, подсистемы синтеза фильтров, блока преобразования схем, блока вывода результатов в графической форме, подсистемы анализа и оптимизации линейных схем, подсистемы анализа нелинейных схем,

Предусмотрен графический и текстовый ввод исходных данных по­средством проблемно-ориентированного входного языка в формате TOUCHSTONE.

Сигнальные характеристики анализируемых устройств описываются S- или Y-матрицами, а шумовые характеристики Т-матрицей.

Характеристики транзисторов задаются с помощью характеристики матриц или эквивалентных схем, которые могут быть включены в библиотеку в виде файла прямого доступа. Шумовые свойства транзистора задаются коррелированными источниками тока.

Подсистема линейного анализа состоит из блоков расчета сигнальных характеристик, вычисления параметрической чувствительности и оптимизации. Анализируемая схема описывается матрицей проводимости. Система уравнений решается методом LU- разложения.

В комплексе реализовано вычисление прямого и обратного коэффициентов передачи мощности, коэффициента шума, фазочастотной характеристики, КСВН, коэффициента отражения на входе и выходе, S- и Т-параметров и коэффициента устойчивости произвольного четырехполюсника, матрицы проводимости произвольной подсхемы. Библиотека моделей является открытой, в нее включены верифицированные до частоты 20 ГГц модели несимметричных МПЛ и неоднородностей.

Предусмотрено встраивание программ расчета любых базовых элементов, написанных на языке FORTRAN-77.

В блоке оптимизации используются высокоэффективные градиентные методы. В диалоговом режиме решается задача многокритериальной минимаксной оптимизации. Возможны три вида требований к входным характеристикам:

- получение характеристик, наиболее близких к заданным разработчиком;
    - обеспечение заданных верхнего и нижнего уровней ослабления (для фильтров);
    - минимизация характеристик.

В комплексе реализованы подсистема синтеза согласующих цепей многокаскадных транзисторных усилителей и подсистема синтеза фильтров на основе использования сосредоточенных элементов, четвертьволновых трансформаторов и широкополосных чебышевских цепей с преобразованием активной составляющей импедансов трансформаторами Нортона. При анализе нелинейных схем последние представляются в виде линейного многополюсника с подключенными к нему нелинейными элементами. Матрица проводимости линейной части рассчитывается с помощью блока линейного анализа. Уравнения гармонического баланса для нелинейной части решаются методом Ньютона. Подсистема нелинейных схем позволяет моделировать усилители мощности и смесители. Она находится в стадии опытной эксплуатации.

Комплекс ПРАММИС может быть записан на трех дискетах: одна в 1,2 Мбайт и две - по 360 Кбайт. Для его эксплуатации необходим персональный компьютер типа IBM с сопроцессором.

САПР аналоговых нелинейных радиоэлектронных устройств ВЧ- и СВЧ-диапазонов (АНРУС) [3.38, 3.39] позволяет осуществлять анализ усилителей, умножителей и делителей частоты, автогенераторов, модуляторов, детекторов и других нелинейных устройств. Система содержит:

- интерактивную оболочку, позволяющую конфигурировать ей и вызывать все подсистемы;
    - подсистему схемотехнического моделирования нелинейных устройств в статистическом и динамическом режимах во временной и спектральной областях;
    - подсистему ввода принципиальных схем и топологий устройств в диалоговом, графическом и пакетном режимах;
    - графическую подсистему визуализации результатов моделирования;
   
- базу данных для нелинейных радиокомпонентов (около 400 типов транзисторов и диодов);
    - интеллектуальную подсистему выбора методов анализа и маршрутов моделирования нелинейных устройств и др.

Система содержит 300 программных модулей и позволяет осуществлять анализ (в малосигнальном режиме) Y- и S-параметров, собственных шумов схемы, отнесенных к входу и выходу, устойчивости схемы к воздействию внешних и внутренних параметров, нелинейных искажений, температурных зависимостей и т.д.

Ввод данных в графическом режиме осуществляется по правилам представления схем и топологий в системах Or CAD и P-CAD. В системе используются методы гармонического баланса; рядов Вольтерра и узловых потенциалов. Объем анализируемых схем - до 200 компонентов и 400 узлов эквивалентной схемы при количестве активных элементов до 50 единиц.

Для эксплуатации системы необходим IBM PC (или совместимый с ним) с оперативной памятью 570 Кбайт и жестким диском для записи программного обеспечения объемом 5 Мбайт.

САПР АНРУС является первой САПР в России для проектирования нелинейных СВЧ-схем и по основным характеристикам не уступает САПР ведущих зарубежных фирм. таких как MW-Harmonica и Libra. Осуществлялись работы:

- по "созданию подсистемы идентификации параметров моделей поле­вых транзисторов;
    - по созданию программ расчета импедансов и устойчивости в режи­ме большого сигнала;
    - по численному моделированию нелинейных устройств при многочастотном воздействии;
    - по созданию графического редактора топологического проектирования монолитных интегральных схем СВЧ на
GaAs.

В САПР [3.40-3.42] анализ во временной и частотной областях осуществляется на основе модифицированного метода узловых потенциалов. Это позволяет описывать базовые элементы (БЭ) с помощью Y-матриц и успешно разрабатывать эквивалентные схемы активных и пассивных БЭ СВЧ. При анализе схем во временной области используется метод переменных состояния. Нелинейные дифференциальные уравнения схем составляются на основе матриц узловых проводимостей и емкостей. В частотной области используется их линейная сумма - комплексная матрица узловых проводимостей. Значения элементов эквивалентных схем активных и пассивных БЭ определяются в зависимости от величины прилагае­мых к ним напряжений и частоты.

В САПР используются известные модели полевых транзисторов (Куртиса, Штатца) и биполярных транзисторов (Гумеля-Пуна). Возможен учет влияния индивидуального разогрева активных элементов на основе использования уравнений тепловой релаксации.

Анализируемые схемы могут содержать отрезки микрополосковых, копланарных и щелевых линий передачи, а также многослойных связанных линий с потерями. Возможен выбор метода их расчета: по замкнутым приближенным формулам, на основе решения электростатической задачи с поправкой на дисперсию или спектральным методом. Реализован алгоритм глобальной оптимизации с учетом линейных и нелинейных свойств анализируемых схем.

Из материалов конференции по объемным интегральным схемам известно о разработке новой перспективной системы CAD [3.43].

Для анализа нелинейных устройств был разработан комплекс программ [3.44] на Турбо-Паскале для IBM PC, позволяющий осуществлять анализ стационарных режимов нелинейных устройств во временной области, рассчитывать на их основе характеристики моделей и спектральный состав динамических переменных, а также аппроксимировать экспериментальные зависимости путем оптимизации. Значительная часть выходной информации выдается в графическом виде.

Комплекс позволяет рассчитывать S-параметры активных четырехполюсников при малых и больших сигналах и исследовать работу усилителей мощности, умножителей частоты, автогенератором на полевых и биполярных транзисторах. Комплекс позволяет также расширить возможности радиотехнического эксперимента, в частности, позволяет исследователю наблюдать форму сигнала в узлах эквивалентной схемы, недоступных экспериментатору. Разработанный комплекс может быть использован в качестве САПР СВЧ- устройств.

Путем минимизации среднеквадратичного отклонения от экспериментальных кривых были найдены численные значения параметров в выражении ВАХ для транзисторов ЗП602А.

Заслуживает внимания положенный в основу одной из САПР алгоритм анализа нелинейных СВЧ- схем, основанный на сочетании частотных и временных методов расчета [3.45, 3.46].

Расчет по этому алгоритму производится в четыре этапа:

- формирование линейных эквивалентных многополюсников (ЛЭМ);
    - вычисление частотных характеристик ЛЭМ;
    - моделирование нелинейных элементов;
    - решение систем нелинейных интегродифференциальных уравнений.

Выражения для элементов Z(co) и Y((o) матриц ЛЭМ находятся методом подсхем по известным выражениям для частотных характеристик ли­нейных элементов (отрезков линий передачи, элементов R, L, С), включенных в многополюсник.

В результате применения БПФ к каждому элементу Z(m) и Y(o) матриц вычисляются матрицы импульсных характеристик G(t). Через них с помощью интегралов Дюамеля находится система компонентных уравнений, связывающих мгновенные значения токов I(t) и потенциалов (p(t) на выводах каждого отдельного линейного многополюсника.

На основе использования топологической матрицы, связывающей взаимное соединение элементов, а также их компонентных уравнений, записываются уравнения Кирхгофа. Решение этих уравнений во временной области методом неявного интегрирования формулы дифференцирования назад (ФДН) позволяет рассчитывать временные формы токов и потенциалов в схеме в переходном и установившемся режимах, а следовательно, и любые интегральные характеристики схемы.

Кроме САПР общего применения, описанных выше, было разработано достаточно большое количество специализированных САПР и программ для проектирования различных видов СВЧ-устройств и систем.

В частности, в рекламном сообщении [3.47] содержатся сведения о ППП для проектирования комплексов радиозондирования среды, обладающем элементами искусственного интеллекта. ППП состоит из двух частей, обеспечивающих:

- расчет основных параметров радиозондирования комплекса;

- моделирование и расчет системы обработки сигналов. Имеется возможность осуществить полный расчет и моделирование основных сигнальных и шумовых параметров системы, содержащей цифровые фильтры. Пакет реализован на IBM- совместимых ПЭВМ. Его объем- 500 Кбайт, требуемый объем ОЗУ- 200 Кбайт.                  

Заслуживают внимания программы "Микро" [3.48], предназначенное для моделирования элементов СВЧ- приемников, а также программа Falcon, разработанная в Московском энергетическом институте на кафедре радиопередающих устройств. Она обладает высоким быстродействием благодаря оригинальному алгоритму, в основу которого положен так называемый метод поэлементного подключения [1.57].

В работе [3.49] сообщается о разработке системы проектирования ФАР.

В работе [3.50] приводятся сведения о системах, используемых в метрологии. Предлагается оболочка для измерительных САПР [3.51].

Входной информацией для расчета являются электрофизические параметры диодов и транзисторов, для которых по стандартным эквивалентным схемам формируются их нелинейные уравнения, номиналы элементов с сосредоточенными параметрами, геометрические размеры отрезков длинных линий, параметры независимых генераторов и топологическая матрица исследуемой схемы.

К положительным особенностям алгоритма относятся быстрота расчета, обусловленная отсутствием дифференциальных уравнений в частных производных, описывающих элементы с распределенными параметрами, его универсальность, полнота анализа, удобство описания элементов и возможность использования для анализа экспериментальных частотных характеристик элементов.

Кроме создания систем общего характера, за рубежом также продолжалась разработка узкопрофилированных систем и программ, которые могут быть использованы как самостоятельно, так и в составе более общих систем. В частности, разработаны системы моделирования емкостей (в том числе конструктивных) [3.52] и программа использования круговых диаграмм [3.53]. Рекламируются 39 эффективных программ и систем анализа и проектирования (Mini Math CAD, App CAD и др.) [3.54].

САПР СВЧ являются сложными, непрерывно совершенствующимися системами. В связи с этим являются актуальными вопросы создания более совершенных систем и их элементов, а также вопросы повышения их сервиса [3.55]. Естественно, представляют интерес интерфейсы (прежде всего программные), обеспечивающие связь между САПР на ПК и других типах ЭВМ [3.56].

Эффективность САПР значительно повышается при использовании их совместно с информационными [3.57, 3.58] и экспертными [3.59,3.60] системами.

Вопросы изготовления и проверки устройств СВЧ были также отражены в литературе и в материалах текущих конференций [3.61, 3.62.].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Относящаяся к высшим информационным технологиям область САПР СВЧ, как это видно из приведенного в обзоре материала, интенсивно развивается за рубежом и частично в СНГ. Развитие идет в направлении улучшения сервиса, разработки новых вариантов программных средств, обеспечивающих большие функциональные возможности, более высокую точность и быстродействие, а также в направлении более углуб­ленной проработки теоретических основ САПР. Значительные результаты за рубежом достигнуты в области разработки моделей СВЧ-элементов (в частности, моделей СВЧ-транзисторов и диодов).

Применение САПР СВЧ может дать значительный экономический эффект при разработке и производстве СВЧ-устройств после создания адекватных моделей отечественных СВЧ-элементов. Другой необходимой предпосылкой успешного применения САПР СВЧ является подготовка специалистов, достаточно хорошо разбирающихся как в вопросах вычислительной техники, так и в вопросах теории и техники СВЧ.

Хотя наиболее перспективные системы ADS, Serenade v.8 и Microwave OfHce-2002 разработаны для решения практически одних и тех же задач и их возможности приблизительно одинаковы, тем не менее каждая из них имеет свои положительные и отрицательные особенности.

Система ADS представляется наиболее развитой, обладающей большим числом моделей СВЧ-транзисторов и диодов, и наиболее адаптированной к измерительной технике. В то же время она является достаточно сложной и при ее освоении рядовым инженером могут встретиться определенные трудности. Кроме того, при ее эксплуатации предъявляются повышенные требования к вычислительной технике, а ее стоимость существенно выше стоимости других систем.

Система Serenade v.8 также имеет хорошо развитый интерфейс. В состав ее включены некоторые модели, отсутствующие в других системах (например, модели волноводно-щелевых линий передачи). Однако по числу моделей транзисторов она уступает предыдущей системе.

Система Microwave Office-2000, как уже отмечалось выше, была разработана в более позднее время. Объектно-ориентированный подход и более глубокая проработка вопросов нелинейного анализа позволили повысить быстродействие, уменьшить время на выполнение задач моделирования, расширить область применения подстройки параметров в процессе моделирования и тем самым упростить ее эксплуатацию. Обеспечиваемый фирмой AWR более свободный доступ к ознакомлению с системой Microwave Office, а также отсутствие высоких требований к вычислительной технике и относительно невысокая ее стоимость делают предпочтительным использование этой системы, особенно на начальных этапах внедрения технологии САПР.

В ряде случаев между упомянутыми выше системами обеспечивается интерфейс, что дает возможность во время эксплуатации одной системы использовать при необходимости положительные особенности другой системы.

ЛИТЕРАТУРА К РАЗДЕЛУ 1.

1.1 Автоматизация проектирования СВЧ-устройств // Совещание-семинар. Красноярск. Материал изложен в ИВУЗ. Радиоэлектроника, 1983.-Т.26.-Вып.6-.С.96.

1.2. Опыт применения автоматизации проектирования интегральных приборов СВЧ // Конференция. Пригласительный билет и программа.-Киев: РДНТП, 1988.

1.3. Автоматизация проектирования устройств СВЧ // Конференция. Программа. - Киев: РДНТП, 1990.

1.4. Совещание-семинар по вопросам автоматизированного проектирования нелинейных СВЧ-устройств. Программа совещания. Протва, 18-19 сентября, 1991.

1.5. 2-я Крымская конференция "СВЧ- техника и спутниковый прием" // Материалы конференции - Севастополь, 8-10 октября 1992.-576 с.

1.6. 3-я Крымская конференция "СВЧ- техника и спутниковый прием" // Материалы конференции в 6 томах - Севастополь; 20-23 сентября 1993.-854 с.

1.7. 4-я Крымская конференция "СВЧ- техника и спутниковый при­ем" // Программа конференции - Севастополь, 26-29 сентября 1994.-50 с.

1.8. Разработка и применение САПР ВЧ и СВЧ электронной аппаратуры // Труды Всероссийской научно-технической конференции с между­народным участием. - Владимир. - 1994. -128 с.

1.9. Разработка и применение САПР ВЧ и СВЧ электронной аппаратуры // Всероссийская научно-техническая конференция - Пригласительный билет и программа. - Владимир, 1994.

1.10. 5-я Крымская конференция "СВЧ- техника и спутниковые телекоммуникационные технологии" // Материалы конференции в 2 томах -Севастополь,25-27 сентября 1995.-592 с.

1.11. Proceedings 5th International Symposium on Recent Advances in Microwave Technology. - Kiev, Ukraine,September 11-16,1995, Vol. 1,2,3

1.12. 5-я Международная НТК. Математическое моделирование и САПР систем сверхбыстрой обработки информации на объемных интегральных схемах (ОИС) СВЧ и КВЧ. Тезисы докладов Сергиев Посад, 1995г. -180 с.

1.13. 6-я Международная крымская конференция "СВЧ- техника и телекоммуникационные технологии" // Материалы конференции. - Сева­стополь, 16-19 сентября, 1996.-536с.

1.14. 7-я Международная крымская конференция "СВЧ-техника и телекоммукационные технологии" // Материалы конференции в 2 томах - Севастополь, 15-18 сентября, 1997.-707с.

1.15. 8-я Международная крымская конференция "СВЧ- техника и телекоммукационные технологии" // Материалы конференции - Севастополь, 14-17 сентября,1998.

1.16. 9-я Международная крымская конференция "СВЧ- техника и телекоммукационные технологии" // Материалы конференции - Севастополь 13-16 сентября,1999.

1.17.10-я Международная крымская конференция "СВЧ-техника и телекоммукационные технологии" // Материалы конференции - Севастополь 11-15 сентября, 2000.-593 с.

1.18.Сестрорецкий Б.В., Кустов В.Ю. Проблемы создания систем проектирования сложных СВЧ- устройств на электродинамическом уровне // Доклад на конференции "Автоматизация проектирования уст­ройств СВЧ" - Киев, 1990.                                   

1.19. Средства проектирования устройств СВЧ / Шелковников Б.Н., Головко Г.А., Колчанов О.В. и др. // Материалы конференции. - Севастополь, 8-10 октября 1992. C.I 85-188.

1.20. Бушминский И.П. Автоматизация проектирования микросхем СВЧ // Материалы конференции в 6 томах.- T.I. - Севастополь, 20-23 сентября 1993. -С.13-17.

1.21.Казанджан Н.Н. Состояние и перспективы развития САПР СВЧ интегральных схем с учетом технологического разброса допусков. // /1.9/.-С.16.

1.22. Седлецкий Б.В. Проектирование СВЧ- устройств на МИС // Всероссийская научно-техническая конференция. Пригласительный билет и программа. - Владимир, 1994. -C.I 1.

1.23. Ланцов В.Н. Теория и методы построения математического и программного обеспечения систем автоматизации проектирования нелинейных радиотехнических устройств: Диссертация доктора техн. наук.-М.: МАИ, 1991.

1.24. Ланцов В.Н. Методы и программное обеспечение САПР нелинейных ВЧ- и СВЧ- устройств // Всероссийская научно-техническая конференция. "Разработка и применение САПР ВЧ СВЧ электронной аппаратуры" // Труды Всероссийской научно-технической конференции с международным участием.-Владимир,1994.-С.З.

1.25. Besser Lao. Computer-aided design for the 1980.- IEEE MTT's Int. Symp Dig., 1981,-P. 51-53.

1.26. Jansen R.H. Computer aided design of hybrid and monolithic microwave integrated circuits-state of the art, problems and trends // Proc. 13th Eur. M-ve Conf., 1983, -P. 67-78.

1.27. Sobhy M.I., Jasticbsky. Computer-Aided Design of Microwave Integrated Circuits // Proc. 14th Eur. M-ve Conf., 1984, -P.705-710.

1.28. Hoffman G.R. Introduction to the Computer Aided Design of Microwave Circuits- Там же, -Р. 731-737.

1.29. Pucel R.A. MMIC's Modelling and CAD-Where do we go from here // Proc 16th Eur. M-ve Conf., 1986, -P.61-70.

1.30. Gardiol F.E. Microsip Computer-Aided Design in Europe. - IEEE Trans., 1986, -Vol. MTT-3, № 12, -P.1971-1975.

1.31. Gardiol F.E. Design and Layout of microstrip structures (IEE Re­view). - IEE Proc., 1988,-VoL35, Pt Н, №3. -P.145-157.

1.32. The Software Selector.- Microwaves and RF. 1984, v.23, № 13. -P. 70-73,74,77-79, 80-83, 86-88, 91-91, 95.

1.33. Brown J. Rounding up the latest computer design programs.- Micro­waves and RF, 1984, -Vol.23, № 8. -P.161-162.

1.34. Бобровников И.Д., Лынлин А.И., Пекелис М.А. Обзор и сравнительный анализ систем автоматизированного проектирования устройств СВЧ // Труды АН СССР, -1981, № 43.-С.З-14.

1.35. Rizzoly V, Nery A. State of art. and present trends in nonlinear microwave CAD techniques Trans.-IEEE, 1988. Vol. MTT-36, №2. -P. 334-365.

1.36. Besser L. High-frequency CAD comes out of the lab and on to the shelf/Microwaves and RF, 1984, -Vol.23, № 12. -P.65-95

1.37. Pengelly R.S. CAD for MMIC Implementation. Microwave Journal, 1990. -Vol.33.-№ 8.-P.28-40.

1.38. Силаев М.А. Системы автоматизированного проектирования СВЧ-устройств на IBM-совместимых персональных компьютерах (Обзор) // Экспресс информация. Радиотехника, электроника и связь. Вып. 4. -С. 15-25 и Вып 5. -С.2-19, М.: ВИНИТИ, 1997.

1.39. Special Issue on Computer Oriented Microwave Practices. - IEEE Trans., 1974, -Vol. MTT-22, № 3.

1.40. Special Issue on Computer Aided Design. IEEE Trans., 1988, -Vol. MTT-36, №2.

1.41. Специальный выпуск по CAD. IEEE Trans., 1992. -Vol. MTT-40, №7.

1.42. Электродинамические основы автоматизированного проектирования интегральных схем СВЧ / Под. ред. Е.И. Нефедова. - М.: Изд-во ИРЭ АН СССР, 1981.

1.43. Автоматизированное проектирование устройств СВЧ / Никольский В.В., Орлов В.П., Феоктистов В.Г.и др. / Под ред. Никольского В.В. -М.: Радио и связь, 1982.- 272с.

1.44. Шумков Ю.М., Эйдельнант В.М. Программное обеспечение автоматизированного проектирования радиоэлектронных схем. - Киев: Техника, 1994.-13 5с.

1.45. Системы автоматизированного проектирования: Учеб. пособие. / Под ред. И.П.Норенкова и др/ М.: Высш. школа, 1986,-Кн. 1-9.

1.46. Гупта К., Гардж Р., Чадха Р. Машинное проектирование СВЧг устройств / Пер. с англ. - М.:Радио и связь, 1987.- 432с.

1.47. Силаев М.А. Численные методы расчета СВЧ- устройств на основе электродинамики // Обзор, М.: НИЭМИ, 1988.-121с.

1.48. Автоматизированное проектирование антенн и устройств СВЧ.: Учеб. пособие для вузов / Воскресенский Д.И., Кременецкий С.Д., Гринев А.Ю. и др/ - М.: Радио и связь, 1988.

1.49. Фуско В. СВЧ-цепи. Анализ и автоматизированное проектирование / Пер.с. англ.- М.:Радио и связь, 1990. -288с.

1.50. Яншин Л.А., Кендлин В.В., Плотников Л.Н. Проектирование объемных многофункциональных модулей СВЧ и КВЧ диапазона / Под ред. проф. Е.И.Нефедова -М.: НТЦ "Информатика", 1992.-350с.

1.51. Cuthert T.R. Circuit Design Using Personal Computers.-NY:Wiley, 1983. -494с.

1.52. Вah1 I., Bhartia P. Microwave solid state circuit design.-rn.l4 Computer-Aided Design. -P.754-780,N.Y.Willey, 1988,914р.

1.53. Root D.E., Kerwin K..Y., CAD for Microwave. -Marcel Decker, 1991

1.54. Справочник по волноводам / Пер с англ. под ред. Я.Н.Фельда // Изд. Сов. Радио, М.: 1952. -431 с.

1.55. Нейман М.С. Обобщение теории цепей на волновые системы ГЭИ.М.-Л.: 1955.-192 с.

1.56 . Тuinenga P.W. SPISE: A guide to circuit simulation using PSpice.- Prentice Hall, 1988.-200 p.

1.57. Pазевиг В.Д. Применение программ P-CAD и P-Spice для схемотехнического моделирования на ПЭВМ. М.: Радио и связь, 1992.- вып.4.-72с.

Вып.1. Общие сведения. Графический ввод схем.-72 с. 
Вып.2. Модели компонентов аналоговых устройств.-64 с. 
Вып.З. Моделирование аналоговых устройств.-120 с. 
Вып.4. Моделирование цифровых и смешанных устройств.-71 с.

1.58. Архангельский А.Я. PSpice и Design Center 4.1. Схемотехническое моделирование. -М.:МИФИ, 1996.

1.59. Архангельский А.Я. PSpice и Design Center. 4.2. Модели цифровых и аналого-цифровых устройств. Идентификация параметров моделей. Графические редакторы. -М.:МИФИ, 1996.

1.60. Разевиг В.Д. Система схемотехнического моделирования и проектирования печатных плат Design Center (PSpice).-M.:CK Пресс,1996.

1.61.Разевиг В.Д. Система сквозного проектирования электронных устройств Design Lab 8.0/-M.: Солон, 1999. -698с.

1.62. Реклама фирмы "Родник СОФТ". Or CAD 9.х-система сквозного проектирования ЭУ // САПР электронных устройств EDA, 1999. -С. 12-14.

1.63. Разевиг В.Д. Система схемотехнического моделирования Micro-Cap V.-M.: Солон, 1997. -273с.

1.64. Кубицкий А. Программа моделирования электронных устройств Micro-CAPV // САПР и графика, -1998, №7. -С.12-16.

1.65. Реклама Фирмы "Родник СОФТ". ACCEL EDA 15.x - последняя версия P-CAD для Windows // САПР электронных устройств EDA. -1999. -С.2-5.

1.66. Сучков Д.И. Адаптация САПР P-CAD к отечественному технологическому оборудованию: Программирование в САПР PCAD.- 06-нинск: Призма, 1993. -460с.

1.67. БергхаузерТ., Шпив П. Система автоматизированного проектирования Auto-CAD/ Пер.с англ.-М.: Радио и связь, 1989.-256с.

ЛИТЕРАТУРА К РАЗДЕЛУ 2.

2.1. Комплекс средств автоматизированного проектирования для разработчиков СВЧ-схем и устройств // Электроника, М., 1991, № 7. / Пер. с англ. из журнала Electron Devices. -1991, № 7. -P. 146.

2.2. Touchstone and Libra Reference. Vers. 3.5, Jan. 1992.

2.3. ACADEMY Schematic Editor and Layout for Touchstone and Libra, Vers.3.5,Nov.l991.

2.4. ACADEMY Menus and Commands. Vers. 3.5, Dec. 1991.

2.5. Touchstone and Libra Utilities, Vers. 3.5, Dec. 1991.

2.6. Курушин А.А., Подковырин С.И. Программа анализа и проектирования СВЧ-схем TOUCHSTONE/DOS. Учебное пособие.- Московский государственный институт электроники и математики. М.:, 1998.-251с.

2.7. Howard R. A 24 GHz HEMT Microstrip Oscillator using Linear and Nonlinear CAD Technique.-Microwave 1, 1991. -Vol .37, № 5. -P.80, 82-84, 86,88,90,93.

2.8. Hewlett Packard Test and Measurement Catalog -1991/ -P.646, 661.

2.9. Howard A. Higher Manufacturing Yields using DOE.- Microwave JL, 1994,-Vol.37, № 7. -P.92.94,97,98,100, 104,107, 108, 110.

2.10. Hewlett Packard Overview of Series IV. High-Frequency Design Software from HP-EEsof.. 1994. -35p. 2.11. Pleasant D. Simulation Technology for Components, Circuit and Systems // The HP EEsof High-Frequency Design Seminar Technical Papers. -1994. -P.3-33

2.12. Hewlett Packard HP 85180A High-Frequency Structure Simulator Release 2.0. Practical electromagnetic for analysis and visualization. -1992. - 8p.

2.13. Hewlett Packard HP 85180A. High-Frequency Structure Simulator Release 3.0 High-Frequency Design Software from HP Eesof. -1994. -2p.

2.14. Kisling K. Practical Applications of Electromagnific Tools // The HP- EEsof High-Frequency Design Seminar. Technical Papers, -1994. -P.61-84.

2.15. Силаев М.А. Численные методы расчета СВЧ-устройств на основе электродинамики (Обзор) -М.: НИЭМИ, 1998. -121с.

2.16. Anger A. Software Computers Maxwell's Equations-Microwave J, -1990. -T.33, № 2. -P. 170,172,174,176-178.

2.17. Baprawski t, KanaglekorN. Omnicys: Simulator for the Microwave System Designer-Microwave., J, -1998. -Vol. 31, № 5. -P.379-382, 384, 386, 387.

2.1б. Hewlett Packard. New in Series ГУ Version 6.0, -1995. -8р.

2.19. Hewlett Packard. New RF and Microwave Design Software Solutions for Your PC from HP Eesof. -1995. -4p.

2.20. Solutions from HP Eesof. Series IV / PC, 1995, 4p.

2.21. Solutions from HP EEsof. HP Advanced Design System. Release L0.-1998.-48p.

2.22. HP EEsof Design Technology. HP Advanced Design System. -1997. -8p.

2.23. Agilent Technologies Test and Measurement News. -Spring 2000, Issue 60. -P.5.

2.24. Agilent Technologies Test and Measurement Catalog. -2000.-P. 548, 549.

2.25. HP EEsof Design Technology, HP RFIC Designer. -1997. -8p.

2.26. HP EEsof Design Technology, HP RF Board Designer. -1997. -8p.

2.27. HP EEsof Design Technology. Photonic System Designer. -1998, -8p.

2.28. Hewlett Packard HP 85153C EEsof Netlist Translator. -1991. -Ip.

2.29. Solutions from HP EEsof. HP Momentum E8921A/AN. HP Momentum Circuit Designer Suite E 8919A. -1998. -8p.

2.30. Solutions from HP EEsof. HP High Frequency Structure Simulator. Release 5.0-HP 85180A.

2.31. HP Active Physical Device Simulator. Release 1.0. HP 85290A Deice Suite.-1998.

2.32. App CAD Version 1.02 Hewlett Packard Go. HP Part No. HAPP-0001. Application Engineering Staff Microwave Semiconductor Division. -1990.

2.33. SUPER-COMPACT. User's Manual, Compact Software Inc., Patterson N.Y.,.No 1 075046, Apr. 1987.

2.34. Vacation School on "Radio Frequency Techniques" Univ. Bradford. 19-24 July 1987. -p.4 /1-4/13.ГПНТБ: И-84609-89. 

2.35. Lovelace D., Comillari N., Kannell G. Silicon MMIC Inductor Modeling for High Volume Low Cost Applications.- Microwave 1, -1994. -VoU7, № 8. -P.60,'64, 66, 78,71.

2.36. Microwave Harmonica PC. -Vol.4.1. Users Guide. -1991. (В двух томах).

2.37. Super-Spice. Compact Software Launches a Powerful New Simulator.- Microwave 1 -1994. -Vol.37, № 3. -P.21.

2.38. Super-Spice. New Windows Version -Microwave J, -1994. -Vol.37, №5.-P.21.

2.39. Кругов А.В., Митлин В.А., Ребров А.С. Исследования амплитудных и фазовых шумов усилителей СВЧ с помощью пакета программ нелинейного анализа  // Материалы конференции. Севастополь, 11-15 сентября,2000.-С. 124-126.

2.40. Гармаш С.В., Кищинский А.А., Лапин В.Г. Квазимонолитный широкополосный контрольный детектор // Материалы конференции. Се­вастополь, 11-15 сентября, 2000. -С. 152-153.

2.41. Serenade PC for Windows.- Microwave J, -1994. Vol.37, № 3. -P.82,83.

2.42. Курушин А., Разевиг В. Современное программное обеспечение для проектирования электронных устройств СВЧ. САПР и графика, -1998. №7.-С.6-11.

2.43. Курушин А.А., Петров А.С. Проектирование СВЧ- устройств с помощью MMICAD. Методическое пособие. - Московский государственный институт электроники и математики. -М.: -1999. -182с.

2.44. Потапов Ю.В. Офис для проектирования устройств СВЧ // PC Week/RE,-1999^4.

2.45. Потапов Ю.В. Microwave Office для СВЧ- инженеров // САПР и графика, -1999, март, -С.29-33.

2.46. Потапов Ю.В. Пакет проектирования СВЧ устройств Microwave Office -2000 // Материалы конференции. Севастополь, 11-15 сентября, 2000.-С.13-16.

2.47. Электромагнитное моделирование систем СВЧ (Applied Wave Research) // Рекл. сообщение фирмы Родник Софт. -1998. -С.13-16

2.48. The "Microwave Office" Design Suite / Рекламное сообщение фирмы AWR. -1998. -2л.

2.49. Microwave Office. Open your mind to a new generation of Windows Based RF and Microwave Design Software // Рекламное сообщение фирмы AWR. -1998. -2л.

2.50. Стивен Маас. Нелинейный анализ в СВЧ- проектировании (По материалам фирмы AWR). // Инженерная микроэлектроника. -1998. -Де­кабрь, № 2. -С.30-34.

2.51. Потапов Ю.В. Электромагнитные моделирования систем СВЧ // PC Week / RE. -1998. № 4. -C.27.

2.52. Модули Microwave Office 2000 // Рекламное сообщение фирмы Родник Софт Электронные устройства EDA. -2000. -С. 15-18.

2.53. An Advanced Integrated Layout Editor // Microwave J, -1999. -Vol. 42, № 7.

2.54. Maas S. A. Designing Oscillators vith Voltaire X.L. Фирма AWR. App.Note.-2000.-10p.

2.55^ Автоматизированный комплекс расчета и настройки СВЧ-фильтров / Рекламное сообщение фирмы "Родник Софт". -2000. -1л.

2.56. Compton R.C., Williams W.L., Rutlege D.B. Puff an Interactive Microwave Computer Aided Design Program for Personal Computers. -IEEE MTT's Int. Symp. Dig. -1987. -P.707, 708.

2.57. TUCOM Sofrware Package of Microwave Circuit Design // Реклама университета Tsinghua, КНР, Пекин.

2.58. Jansen R.H. LINMIC: A CAD Package for the Layout-Oriented Design of Single and Multileier MICs / MMICs up to mm-Wave Frequencies.-MicrowaveJ,-1986.29,.Ns2.-P.151, 152, 154,155, 156, 158, 160, 161.

2.59. More reasons for OSA'c CAD// Реклама фирмы Optimization System Associated Inc. (Президент J. Bandler), -Microwave 1 -1994. -T.37, №4.-С.133

2.60. El-Rabaie S.A CAD Package for Microwave Integrated Circuit Design- Microwave 1, -1990. -Т. 33, № 4. -Р.275,276,278,280,282.

2.61. Artech House: Powerful circuit analysis and optimization now made affordable С / NL2 for Windows // Реклама фирмы Microwave J. -1994. -T.37, №3.-Р.Ю2.

2.62. Ребров А.С. Обзор коммерческих программных комплексов автоматизированного проектирования твердотельной электроники СВЧ // Материалы конференции.- Севастополь, 11-15 сентября, 2000. -С. 145-147.

2.63. Maas S. Nonlinear Microwave Circuits. IEEE Press, N.Y., 1996.

2.64. Wadel B.C., Brian C. Transmission Line Design Handbook. Artech House,1991.

2.65. New Features for Microwave Office 4.0. -200  -4р.

2.66. Microwave Office. -Vol.4. Quick Start Guide. -2001. -106 p.

2.67. Integrating System and Circuit Simulation Capabilities Microwave 1, 2001. -Vol.44, №8. -P. 146,152, 156.

2.68. What's new. -2002. -36р.

2.69. Sonplot for Microwave Office - Demonstration Toolkit -v.l. Web site: http: //www. softplot. Com/mwoffice. -2001.

2.70. Фирма AWR. Sonplot Data sheet. -2001. -2p.

2.71. Sonnet Tutorial/ Version 6,0.

2.72. Потапов Ю.В. СВЧ-моделирование с помощью программы CST Microwave Studio, Electronic Design Automation. EDA Express. -2000. №2. -C.12-14.

2.73. Шелковников Б.Н. Шелковников А.Б. Программное обеспечение проектирования беспроводных широкополосных систем // Материалы 11-й Международной конференции "СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии. -Севастополь. -2001. -С. 45-49.

2.74 Потапов Ю.В. Многоуровневая среда проектирования телекоммуникационных систем. Electronic Design Automation EDA Express. -2000. -С. 8-10.

ЛИТЕРАТУРА К РАЗДЕЛУ 3

3.1. МПП. Пакет программ сквозного цикла проектирования микрополосковых плат СВЧ // Реклама ЦИТ "Алмаз-42".

3.2. Бахарев С.И, Сергеев А.А, Смирнов В.П. Элементы и узлы объемных интегральных схем. - М.: ГОНТИ. -1990.-Ч. 1,2,3.

3.3. ВФ. Пакет программ автоматизации проектирования волноводных и волноводно-ферритовых СВЧ-устройств. // Рекл. ЦИТ "Алмаз-42".

3.4. Батов П.Д., Дображанская О.Л., Калашник И.Е., Орлов В.П. Пакет прикладных программ WF - инструмент инженера-разработчика волноводных и волноводно-ферритовых устройств СВЧ // Радиопромышлен­ность.-1996. Вып.4. -С.58-67.

3.5. Никольский В.В. и др. Система машинного проектирования устройств СВЧ - В.кн.: Машинные методы проектирования СВЧ-устройств. Под ред. АС Ильинского и В.В.Никольского. - М.: Изд. МГУ. -1967. -T.I. -C.6-17.

3.6. Феоктистов В.Г. Нахождение матрицы рассеяния устройств по матрицам рассеяния базовых элементов. Там же. -С.49-58.

3.7. Шлепнев Ю.О. Применение метода прямых для математического моделирования планарных элементов интегральных схем СВЧ: Диссертация канд. техн. наук. -Новосибирск, НЭТИ. -1991.

3.8. Сестрорецкий Б.В., Кустов В.Ю, Шлепнев Ю.О. Универсальная электродинамическая программа для моделирования интегральных схем СВЧ с микрополосковыми и навесными элементами. - В кн.: Всесоюзная научная конференция "Интегральная электроника СВЧ" / Краткие тезисы докладов. -Красноярск, 1988-С.58.

3.9. Сестрорецкий Б.В., Кустов В.Ю., Шлепнев Ю.О. Методика анализа микрополосковых устройств на основе универсальной электродинамической программы. //ВРЭ. Сер. ОВР.-1990.-Вып.1.-С.З-12.

3.10. Шлепнев Ю.О., Сестрорецкий Б.В., Кустов В.Ю, Новый подход к моделированию произвольных линий передачи. // Радиотехника и электроника-1997.-Т.42. № 1.- с. 18-22.

3.11. Автоматизированная система проектирования гибридных и монолитных интегральных схем СВЧ- диапазона на IBM PC / Б.Ф. Безродный, К.В. Кулаков, В.М. Красноперкин и др. // Материалы конференции. - Севастополь, 8-10 октября 1992. -С. 13 7-143.

3.12. Система автоматизированного проектирования СВЧ- устройств на ПЭВМ, совместимых с IBM PC.- В кн.: 2-я Крымская конф. "СВЧ- техника и спутниковый прием" / Материалы конференции -Севастополь, 8-10 октября 1992. (Раздел "Рекламы").

3.13. Реклама филиала "Комтех" ГНТЦ "Контракт".

3.14. ВИМИ. Информационный листок № 89-0474. Пакет прикладных программ по расчету характеристик устройств СВЧ на основе плоскопа­раллельных волноводов (ППП SDCHF). -М.: МАИ, 1989.

3.15. Кузнецов Д.И., Нурмеев К.Н., Тюхтин М.Ф. Пакет прикладных программ "Парус" - инструмент для схемотехнического и топологического проектирования ИС СВЧ // Материалы конференции. - Севастополь, 8-10 октября 1992. -С. 144-148. 

3.16. Пакет прикладных программ "Спектр" для электродинамического моделирования элементов интегральных схем СВЧ. -Новосибирск: НЭТИ. Кафедра радиоприемных и радиопередающих устройств.

3.17. Комплекс программ анализа СВЧ на ПЭВМ / Я.К. Трохименко, В.В. Конин, А.И. Рыбин и др. ИВУЗ // Радиоэлектронника.-1991.-Т.34, № 2.

3.18. Мишустин Б.А Автоматизированный анализ линейных радиоэлектронных устройств. -М.: МЭИ, 1995.

3.19. Сазонов Д.М., Гридин А.Н., Мишустин Б.А, Устройства СВЧ. - М.: Высшая Школа. 1981. -295с.

3.20. Комплекс программ общего назначения "Оператор-4" // Руководство пользователя ЕЭ. 00100-01.90 01.- Горький: ГНИЛИ, 1990.

3.21. Зайцев А.Н., Кабанов Д.А., Сутягин В.В. Система анализа микроволновых устройств. - В кн.: Международная конференция и школа молодых ученых и специалистов САПР-92. Новые информационные тех­нологии в науке, образовании и бизнесе / Тезисы докладов. - Воронеж: ВПИ,-1992.-С.41-42.

3.22. Голенкевич Д.Ю. Проектирование устройств СВЧ на персональной ЭВМ в подсистеме "Кактус". - В кн.: Автоматизированное проектирование в электронной и вычислительной технике./ Материалы семинара - Общество "Знание" РСФСР. - М.:МДНТП. 1990. -С.133-136.

3.23. Аникин Г.Р., Карпуков Л.М., Романенко С.Н. Системы автоматизированного проектирования СВЧ- устройств на микрополосковых и щелевых линиях // Всеросийская научно-техническая конференция "Разработка и применение САПР ВЧ И СВЧ электронной аппаратуры". Про­грамма конференции Владимир, 1994. -С. 16.

3.24. Ермоленко О.Н., Путилов П.П. Интерактивная система автоматизированного проектирования пассивных микрополосковых устройств СВЧ // Всеросийск. науч.-техн.конф. "Разработка и применение САПР ВЧ и СВЧ электронной аппаратуры". Программа конференции. -Владимир, 1994.-c.l6

3.25. Садовский Н.В. Комплекс программ моделирования полосковых линий методом статистических испытаний RSL-COMPLEX-2 // Труды Всероссийской научно-технической конференции с международным участием. -Владимир. -1990. - с.91.

3.26. Пакет прикладных программ для моделирования и проектирования частотно- селективных систем СВЧ и КВЧ диапазонов / А.А. Кириленко, Л.А. Рудь, С.Л. Сенкевич и др. // Материалы конференции в 6 томах. -Севастополь, 20-23 сентября 1993. - Т.6. -С.740-74.

3.27. Лерер A.M., Лерер В.М., Следков В.А. Программы для расчета интегральных линий передачи с периодическими и одиночными неодно-родностями // Программа конференции. -Севастополь, 26-29 сентября 1994.-С.39.

3.28. Программная система CHANES-PC // Реклама, -Киев: КПИ. Ка­федра ТОЭ.

3.29. Maas S.A. Nonlinear Microwave Circuits Norwood M.A.Artech House.-1988. 

3.30. Rizzoli V., Lipparini A., Constanzo A. et al. State of the art har­monic-balance simulation of forced nonlineare microwave circuits by the piecewise technique: IEEE Trans. -1992. -Т. МТТ-40, N1. -Р. 12-27.

3.31. Метод нелинейного спектрального анализа и его применения при моделировании СВЧ устройств / Б.Н. Шелковников, А.В. Микрюков. Г.В. Сердюк и др. // 4-я Крымская конференция "СВЧ- техника и спутниковый прием" // Программа конференции. —Севастополь, 26-29 сентября 1994. -С.297-300.

3.32. Mathematics and software for microwave circuit design. B.N. Shelkovnikov, K.S. Sunduchkov, G.V. Serdyuk, A.A. Mikryukov, O.V. Kolchanov // Proc. of the International Symp. on Signal, System and Electronics (ISSS'92).-Paris. 1992.

3.33. Новые версии программных средства для проектирования СВЧ-систем и устройств/Б.Н. Шелковников, М.Е. Ильченко: Г.А. Головко, Д.Г. Головко, О.В. Колчанов // Материалы 5-й Крымской конференции "СВЧ техника и спутниковые телекоммуникационные технологии". Севастополь. -1995. -T.I. -С. 201-204.

3.34. Система моделирования и проектирования устройств СВЧ в нелинейных режимах / Б.Н. Шелковников, М.Е. Ильченко, О.В. Колчанов, С.Н. Таванец, А.Б. Шелковников // Материалы 7-й Международной Крымской Микроволновой конференции. -Севастополь. -1997. -С.219-221.

3.35. Пакет прикладных программ функционального проектирования гибридно-интегральных и монолитных схем СВЧ ANALIZ-PC // Реклама. - Киев: КПИ. Кафедра ТОЭ.

3.36. Казанджан Н.Н., Сухоруков Н.В. Комплекс программ автоматизированного  проектирования  микроволновых  интегральных  схем (ПРАММИС) для ПЭВМ класса IBM PC // Материалы конференции в 6томах.-Т.4.-С.413-416.

3.37. Казанджан Н.Н., Сухоруков И.В. ПРАММИС-ПК, Комплекс программ проектирования микроволновых интегральных схем на персональных компьютерах типа IBM // Реклама. - Киев, 1992.

3.38. САПР ВЧ и СВЧ электронных устройств / В.Н. Ланцов, И.Е. Жигалов, А.С. Меркутов и др. // Труды Всероссийской научно-технической конференции с международным участием.- Владимир.-1994.-С.98-101.

3.39. АНРУС. САПР аналоговых нелинейных радиоэлектронных устойств ВЧ- и СВЧ-диапазона// Реклама. - Владимир: ГТУ, 1994.-4с.

3.40. Радченко В.В. Анализ и оптимизация характеристик активных и пассивных микрополосковых СВЧ-устройств на персональных ЭВМ // Электронная техника. -Сер.1. -Электроника СВЧ. -1995. -Вып.2. -С.45-53.

3.41. САПР MIC Optimizer (реклама).

3.42. Радченко В.В. САПР активных и нелинейных микро полосковых СВЧ- устройств / 5-ая Международная НТК. Математическое моделирование и САПР систем сверхбыстрой обработки информации на объемных интегральных схемах (ОИС) СВЧ и КВЧ. Тезисы докладов -Сергиев Посад.-1995.-С.131. 3.43. Gridin V.N. Complex integrated radioelectronics CAD. System: system and application support. Та же НТК. Пригласительный билет и про­грамма.-1995.-С. 19.

3.44. Гринберг Г.С., Могилевская Л.Я., Хотунцев Ю.Л. Численное моделирование нелинейных устройств на полевых транзисторах с барьером Шотки. Электронная техника. -Сер.1; СВЧ-техника. -1993. Вып.4. (458).-С. 18-22.

3.45. Галкин В.А., Романюк В.А. Алгоритм анализа нелинейных СВЧ схем с использованием интеграла Дюамеля // Электронная техника. Сер. 10.-1981. Вып.З (27), с.24-27.

3.46. Галкин В.А. Разработка и применение алгоритма анализа нелинейных СВЧ-схем, основанного на сочетании частотных и временнЫх методов расчета. Диссертация канд.техн.наук. -Зеленоград: МИЭТ,1982.

3.47. Программные средства проектирования радиотехнических систем // Реклама.-Рязань, РТИ Кафедра радиотехнических систем. 1993.

3.48. Текшев В.Б., Разевиг В.Д., Плигин С.Г. Автоматизированное проектирование микроминиатюрных полупроводниковых узлов СВЧ радиоприемных устройств.- М.: МЭИ, 1987.-100с.

3.49. Гаврилов В.М. Комплекс программ для автоматизированного расчета волноводной ФАР зеркально-интерационным методом // Труды Всероссийской научно-технической конференции с международным участием. -Владимир. -1994. -С.97.

3.50. Брянский Л.Н. Использование систем автоматизированного проектирования в метрологических институтах. // Измерительная техника. -М.-1985,№5.-С.20-22.

3.51. Горбунов П.В., Поздняков Д.Д. Пакет программ и оболочка для автоматизированного проектирования контрольно-измерительных систем // Труды Всероссийской научно-технической конференции с международным участием. - Владимир. -1994. -С.62,63.

3.52. Introducing CAPCAD // Реклама фирмы Dielectric Laboratories/ Microwave 1 -1994. -T.37, № 11. -C.126.

3.53. Adwanced Automated Smith Chart  // Реклама фирмы Artech House-Microwave t -1994. -T.37, № 11. -C.146.

3.54. Powerful Design and Analysis Software  // Реклама фирмы Engineers Club / Microwave J. -1994. -Vol.37, № 7. -P.67.

3.55. Ермоленко О.Н., Путилов П.П. Сервисная интегрированная оболочка САПР СВЧ- устройств // Всероссийская научно-техническая кон­ференция. -Пригласительный билет и программа. -Владимир. -1994. -С.18.

3.56 Надеждин Б.Б, ППП "Топаз"- программный интерфейс между САПР: ПРАМ-0,3" на ЕС ЭВМ и САПР "Auto CAD" на ПЭВМ IBM PC // Труды Всероссийской научно-технической конференции с международным участием. -Владимир. -1994. -С.114-117.

3.57. Чекрыгина И.М., Насыров В.Г., Шимко А.В. Интегрированный банк знаний как средство автоматизации труда разработчиков СВЧ- техники // Материалы конференции. -Севастополь, 20-23 сентября 1993. -C.VIII.     

3.58. Никитенко А.Н., Прохорова Л.А. Автоматизированные информационные системы для САПР активных приборов СВЧ-диапазона // Программа конференции. -Севастополь. 26-29 сентября 1994. -С.40.

3.59. Экспертные системы. / Под ред. Р. Форсайта.- М.: Радио и связь, 1987.

3.60. Барков В.А. Компилятор входного языка встраиваемой экспертной системы // Труды Всероссийской научно-технической конференции с международным уклоном. -Владимир. -1994. -С.69-71.

3.61. Асланянц В.Р. Декомпозиционный алгоритм формирования чертежа планаризованной схемы // Труды Всероссийской научно-техничес­кой конференции с международным уклоном. -Владимир. —1994. -С.87,88.

3.62. Долгов Г.Ф., Евграфов В.В., Талицкая Е.Н. О возможности при­менения конечно-элементной системы "Искра" для расчета динамических характеристик конструкций ЭА // Труды Всероссийской научно-техни­ческой конференции с международным уклоном.- Владимир.-1994. -С.6,77.

3.63. Батов П.Л. Интегрированный программный комплекс Лямбда +. EDA Express. -2001. № 4. -С.24-28.

3.64. Батов П.Л., Данилочкин Е.Н., Доброжанская О.Л., Калашник И.Е., Орлов В.П., Пронина Г.А., Сергеев А.А., Феоктистов В.Г. "Интегри­рованный программный комплекс. ЛЯМБДА + - корпоративная система математического моделирования и проектирования волноводных уст­ройств и микрополосковых плат". / Информационные технологии в про­ектировании и производстве. -2002, №2.

3.65. Интегрированный программный комплекс моделирования и проектирования СВЧ-устройств ЛЯМБДА +.МРР. Система проектирования полосковых и микрополосковых устройств. / Руководство пользова­теля. -М, 2000.

3.66. Данилочкина Е.Н., Пронина Г.А., Сергеев А.А. Диалоговая программа подготовки запуска на расчет и просмотра результатов Формали­зованного Задания для системы МРР сквозного цикла проектирования полосковых устройств СВЧ на базе ПЭВМ. / Руководство пользователя. - М,2002.

3.67. Бахарев С.И., Сергеев А.А.. Многослойные полосковые линии, переходы  между  ними,  неоднородности  /  Радиопромышленность. Спецвыпуск НИИЭИР. -М. -2002. -134 с.

3.68. Сестрорецкий Б.В., Петров А.С., Иванов С.А., Климов К.Н., Королев С.А., Фастович С.В. Анализ электромагнитных процессов на основе RLC и Рт-сеток. М. МГИЭМ, 2000 г., 148 с.

3.69. Климов К.Н., Петров С.А., Сестрорецкин Б.В. Моделирование планарных волноводных устройств во временной области. М. МГИЭМ, 2000 г., 34 с.

3.70. Bogachkov I.V. Microwave CAD System. MEMIA. / Программа конференции. -Новосибирск, September 18-20, 2001. -С.З.

 

 

 

Если Вы хотите получить полное описание программы на русском языке, пошлите e-mail по адресу kurushin@mail.ru.
© 2003 СВЧ проектирование
Последняя модификация: января 17, 2004