Анализ частотных характеристик
Выполните анализ частотных характеристик: Simulate\Analyze (рис. 3.63).
Рис. 3.63. Рассчитанные частотные характеристики
Просмотр макета схемы и размещения элементов в нем
Для того чтобы представить вид печатной платы, следует в меню View выбрать строку View Layout (рис. 3.64). Получим макет усилителя (см. рис. 3.65).
Рис. 3.64. Вызов просмотра
Рис. 3.65. Первоначальный плоский вид виртуального макета
Если при этом расположение элементов на печатной плате окажется нарушенным (рис. 3.65), необходимо в командной строке нажать кнопку « 
» и получить упорядоченный вид печатной платы (см. рис. 3.66).
Рис. 3.66. Плоский вид виртуального макета
Оптимизация усилителя
Определение целей оптимизации
Выполните следующие действия:
– перейдите на вкладку Менеджер проекта, щелкнув по ярлычку Project;
– выделите узел Optimizer Goals;
– отобразите контекстное меню щелчком правой клавишей мыши;
– выберите Add Optimizer Goal (рис. 3.67).
Рис. 3.67. Контекстное меню узла целей оптимизации
Появится окно диалога постановки задачи New Optimization Goal
(см. рис. 3.68).
Рис. 3.68. Окно постановки задачи оптимизации
Выберите в окне диалога строку «Schematic 1:DB(|S[2,1]|)» в поле Measurement. Выберите селектором Meas = Goal в области Goal Type, снимите выделение в квадратике Max в области Range и установите в ставшем активным поле Stop значение «6.1» GHz, в поле Min — значение «5.9» GHz, а в поле Goal введите «18», затем нажмите кнопку OK.
Повторите вызов New Optimization Goal, но выберите строку
«Schematic 1:DB(|S[1,1]|)» в Measurement. Далее выберите селектор Meas < Goal в области Goal Type, снимите выделение с квадратика Max в области Range и установите в ставшем активным поле Stop значение «6.1» GHz, в квадратике Min — значение «5.9» GHz, значение «-20» в поле Goal и нажмите кнопку OK.
Повторите вызов New Optimization Goal, но выберите строку
«Schematic 1:DB(|S[2,2]|)» в Measurement, и повторите действия, аналогичные строке «Schematic 1:DB(|S[1,1]|)».
Подготовка переменных к оптимизации
Чтобы переменным L1, L2, G1, G2, D1 разрешить оптимизацию, нажмите на кнопку 
. В контекстном меню Variables проставьте галочки в окнах колонки Optimize напротив строк Schematic 1 после соответствующих значений колонки Value для параметров D1, G2, G1, L2, L1 (см. рис. 3.69).
Рис. 3.69. Подготовка переменных к оптимизации
Выбор метода оптимизации
Затем в левом нижнем углу того же окна (рис. 3.69) нажмите кнопку Optimizer. Откроется окно диалога Optimize (см. рис. 3.70).
В области Optimization Methods выберите из раскрывающегося списка методов поиска экстремумов метод Random (Local), а Maximum Iterations установите равным 500. Нажмите кнопку Start, чтобы запустить процесс вычислений.
Процесс оптимизации характеристик наблюдается в реальном времени. Графики характеристик изменяются буквально на глазах, и пользователь видит ход процесса, может его останавливать и запускать снова. Полученные после оптимизации графики показаны на рис. 3.71. Окончательная конструкция и изменение размеров при оптимизации приведены соответственно на рис. 3.72 и в таблице «Параметры усилителя».
Рис. 3.70. Окно оптимизации
Рис. 3.71. Оптимизация завершена. Выполнены все итерации
Рис. 3.72. Конструкция после оптимизации
Параметры усилителя
| до оптимизации | после оптимизации |
| L1=2.15 L2=3.5 G1=16 G2=15 D1=3.22 | L1= 1.26 L2=5.55 G1=17.62 G2=26.84 D1=4.8 |
Условия оптимизации: Range: 5.9...6.1 GHz, Goal: 18 (S21) - 20 (S11, S22).
Вид платы показан на рис. 3.73, а полная схема на рис. 3.74, 3.75.
Работа по оптимизации фильтра завершена, можно сохранить проект и далее закрыть его.
Рис. 3.73. Вид платы в «изометрии»
Рис. 3.74. Вариант полной схемы усилителя (начало)
Рис. 3.75. Вариант полной схемы усилителя (продолжение)
Экспорт макета
Макет объекта можно сделать доступным для других компьютерных программ проектирования технологических процессов и конструирования технологических масок.
Для экспорта макета объекта необходимо выполнить следующие действия:
– определите файлы слоев, которые должны быть выведены за пределы среды проектирования AWR командой Drawing Layers из главного меню Options. Команда открывает окно диалога Layer Setup;
– выделите вкладку Export Mapping, щелкнув по ее ярлычку наверху вкладок;
– выделите на этой вкладке вкладку DXF, пользуясь нижним ярлычком окна диалога, на выделенной вкладке снимите выделение со всех слоев за исключением слоя меди в столбце Write Layers и щелкните кнопку OK;
– подайте команду Layout\Export Layout. Окно диалога Save As сохранения файла требует ввода имени и указания формата;
– выделите DXF(Flat*.dxf) в поле Save As Type.
Содержание отчета
1. Принципиальные схемы усилителя.
2. Обоснование выбора транзистора.
3. Расчет цепей связи.
4. Характеристики, построенные в ходе моделирования.
5. Конструкция усилителя.
6. Краткие выводы по результатам работы.
3.10. Контрольные вопросы и задания
1. Какие параметры характеризуют проходные свойства транзистора?
2. Объясните отличие расчетных и полученных после оптимизации значений?
3. Какие физические параметры определяются при установке подложки?
4. Как изменятся размеры элементов схемы при увеличении или уменьшении частоты сигнала?
Библиографический список
1. Разевиг В.Д. Проектирование СВЧ устройств с помощью Microwave Office / В.Д. Разевиг, Ю.В. Потапов, А.А. Курушин; под ред. В.Д. Разевига.
М.: СОЛОН-Пресс, 2002. – 496 с.
2. Ханзел Г.Е. Справочник по расчету фильтров / Г.Е. Ханзел; пер. с англ. под ред. А.Е. Знаменского. М.: Сов. радио, 1974. – 288 с.
3. Русяев Н.Н. Уроки 1–6 Проектирование в среде AVR (ЭлекТрейд) / Н.Н. Русяев. Режим доступа: http://www.eltm.ru/index.sema?a=pages&id=235
4. Шварц Н.З. Линейные транзисторные усилители СВЧ / Н.З. Шварц.
М.: Сов. радио, 1980. – 368 с.
5. Белецкий А.Ф. Основы теории линейных электрических цепей /
А.Ф. Белецкий. М.: Связь, 1967. – 608 с.
Словарь
Microwave Office Микроволновый офис
AWR Design
Environment Среда проектирования AWR
Add Measurement Добавить измерения
Add Schematic Добавить схему
Add Equation Добавить уравнение
Add Opt Goal Добавить цель оптимизации
Artwork cell Конструкторская ячейка
Apply Применить
Angle Угол (в градусах или радианах – Deg, Rad)
Capacitance Емкость (fF, pF, nF, uF, mF, F)
Cell Libraries Библиотеки ячеек
Current Ток (fA, pA, nA, uA, mA, A, kA, MA, GA, TA)
Current Range Текущий диапазон
Data Entry Units Единицы измерения вводимых данных
Database unit size Единица измерения базы данных
Environment Options Параметры окружения
Examples Примеры
Grid Spacing Шаг сетки
GHz ГГц
Import Data File Импорт файла данных
Inductance Индуктивность (fH, pH, nH, uH, mH, H, kH, MH, GH, TH)
From Port Index Индекс порта источника
To Port Index Индекс порта приемника
Layout Макет (виртуальный)
Layout Manager Менеджер макета
Layer Setup Настройка слоев
Length Длина (fm, pm, nm, um, mm, m, km)
Lumped Element Дискретные элементы (элементы с
сосредоточенными параметрами)
Metric Units Метрические единицы измерения
Meas. Type Тип измерений
Microstrip Микрополосковые линии
Modify Range Изменить диапазон
New Schematic... Новая схема
Paste Вставить
Project Options Параметры проекта
Power Linear Мощность в натуральном масштабе (fW, pW, nW,
uW, mW, W, kW, MW, GW, TW)
Power Log Мощность в логарифмическом масштабе (dBm,
dBW)
Plot Properties Свойства графика
Properties... Свойства
Random Случайный
Resistance Сопротивление (fOhm, pOhm, nOhm, uOhm,
mOhm, Ohm, kOhm, MOhm, GOhm, TOhm)
Rectangular Прямоугольный
Replace Заменить
Unit Единица измерения
Single Point Одна точка
Save Project As Сохранить проект как ...
Step Шаг
Simulate Моделировать
Quick Start Быстрый старт
Subcircuits Подцепи
Junctions Сочленения
Substrates Подложки
Variable Tuner Настройка переменных
View Layout Просмотр макета
Variables Переменные
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение. 3
1. Среда «Microwave Office». 5
1.1. Подготовка к работе со средой Microwave Office. 6
1.1.1. Установка размерности физических величин. 6
1.1.2. Установка диапазона частот.. 8
1.1.3. Сохранение проекта. 9
1.2. Пример анализа частотных характеристик фильтра нижних частот на сосредоточенных элементах. 10
1.2.1. Постановка задачи. 10
1.2.2. Создание схемы.. 10
1.2.3. Установка элементов. 12
1.2.4. Редактирование параметров элементов. 14
1.2.5. Добавление графика. 15
1.2.6. Выбор характеристик для расчета. 16
1.2.7. Анализ цепи. 18
1.3. Содержание отчета. 20
1.4. Контрольные вопросы и задания. 20
2. Лабораторная работа № 1. Моделирование АЧХ полоснопропускающих телевизионных фильтров. 21
2.1. Цели работы.. 21
2.2. Задание. 24
2.2.1. Работа, выполняемая при подготовке. 24
2.2.2. Работа, выполняемая в лаборатории. 25
2.3. Содержание отчета. 29
2.4. Контрольные вопросы и задания. 30
3. Лабораторная работа № 2. Проектирование усилителя СВЧ. 31
3.1. Цели работы.. 31
3.2. Расчет СВЧ усилителя. 32
3.3.1. Аналитический способ расчета. 32
3.2.2. Машинный способ расчета транзисторного усилителя. 36
3.2.3. Проектирование одночастотного усилителя СВЧ.. 39
3.3. Установка параметров проекта. 39
3.3.1. Работа, выполняемая при подготовке. 39
3.3.2. Установка размерности величин и диапазона частот.. 40
3.4. Выбор транзистора. 41
3.4.1. Добавление данных транзистора. 41
3.4.2. Проверка устойчивости и максимального коэффициента усиления 42
3.4.3. Установка транзистора. 42
3.4.4. Задание рассчитываемых величин. 43
3.4.5. Анализ цепи. 46
3.5. Расчет или подбор цепей связи. 47
3.5.1. Условия согласования генератора с комплексной нагрузкой. 47
3.5.2. Расчет характеристик цепей связи. 47
3.5.3. Подбор цепи связи. 49
3.6. Пример моделирования конструкции усилителя. 57
3.6.1. Создание проекта моделирования (и оптимизации) конструкции усилителя 58
3.6.2. Настройка виртуального макета схемы цепи. 58
3.6.3. Настройка единиц измерения баз данных и размера сетки. 60
3.6.4. Импорт библиотеки ячеек в формате GDSII 60
3.6.5. Импорт файла данных. 62
3.6.6. Установка элементов схемы.. 62
3.6.7. Назначение конструкторских ячеек элементам схемы.. 70
3.6.8. Редактирование значений параметров элементов. 72
3.6.9. Установка вида подложки. 76
3.6.10. Анализ частотных характеристик. 77
3.6.11. Просмотр макета схемы и размещения элементов в нем. 77
3.7. Оптимизация усилителя. 79
3.7.1. Определение целей оптимизации. 79
3.7.2. Подготовка переменных к оптимизации. 80
3.7.3. Выбор метода оптимизации. 81
3.8. Экспорт макета. 86
3.9. Содержание отчета. 87
3.10. Контрольные вопросы и задания. 87
Библиографический список. 88
Словарь. 89
Учебное издание
Гусев Борис Владимирович
Лагунов Евгений Владимирович
Плохов Сергей Николаевич
МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОННЫХ СХЕМ В СРЕДЕ AWR DE
Редактор Н.П. Кубыщенко
Компьютерный набор авторский
Подписано в печать 2013. Формат 60´90 1/16.
Бумага писчая. Плоская печать. Усл. печ. л. 5,22
Уч.-изд. л. 3,8. Тираж экз. Заказ
Редакционно-издательский отдел УрФУ
620002, Екатеринбург, ул. Мира, 19