- •С.А. Бахвалова, в.В. Курганов Исследование свч-устройств с помощью пакета программ Microwave Office Лабораторный практикум по курсу «Приборы свч»
- •Введение
- •Микрополосковая линия передачи
- •Связанные мпл
- •Материалы подложек и проводников
- •Фильтры
- •Микрополосковые фильтры
- •Изучение свч устройств с помощью программы Microwave Office Краткое описание интерфейса и основных операций программы Microwave Office
- •Компоненты среды проектирования awr
- •Создание, открытие и сохранение проектов
- •Создание электрической схемы
- •Введение в схему микрополосковых элементов
- •Создание топологии в mwo
- •Представление результатов моделирования схемы
- •Проведение моделирования
- •Настройка схемы
- •Расчет характеристик мпл с использованием программы Microwave Office
- •Экспериментальная часть
- •Лабораторное задание
- •Методика выполнения работы
- •Требования к отчету
- •Контрольные вопросы
- •Формулы для расчета параметров транзистора и мшу
- •Изучение мшу с помощью программы Microwave Office
- •Основные операции при создании схемы мшу
- •Представление результатов моделирования
- •Экспериментальная часть Описание схемы мшу
- •Выбор материала подложки и толщины проводящего слоя проводится в соответствии с заданным вариантом согласно табл.1. Частота f0 указана в той же таблице.
- •Варианты заданий
- •Лабораторное задание
- •Методика выполнения работы
- •Требования к отчету
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Лабораторная работа №3 Исследование транзисторного усилителя мощности
- •Теоретические сведения
- •Цепи согласования
- •Цепи питания и смещения
- •Режимы работы активного элемента
- •Нелинейное моделирование в программе Microwave Office Модель полевого транзистора
- •Метод гармонического баланса
- •Экспериментальная часть Описание схемы ум
- •Методика расчета согласующих цепей
- •Лабораторное задание
- •Методика выполнения работы
- •Параметры модели Ангелова
- •Требования к отчету
- •Контрольные вопросы
- •Петлевой фазовращатель
- •Моделирование петлевого фазовращателя с помощью программы Microwave Office Модель pin-диода
- •Синтаксис уравнений в Microwave Office
- •Правила записи уравнений
- •Глобальные уравнения
- •Встроенные уравнения
- •Редактирование уравнения
- •Описание модели фазовращателя
- •Экспериментальная часть Описание изучаемой схемы фазовращателя
- •Вход и выход фазовращателя нагружены на сопротивление 50 Ом. Длины отрезков мпл l3 - l6 могут изменяться в процессе настройки. Ширина линий w3 - w6 также может изменяться.
- •Параметры диода hsmp3890
- •Выбор рабочей частоты f0 и электрической длины петли φ1 проводится в соответствии с заданным вариантом согласно табл.3. Частота указана в той же таблице. Лабораторное задание
- •Методика выполнения работы
- •Требования к отчету
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Содержание
Параметры модели Ангелова
P1 |
P3 |
VPK |
ALPHA |
IPK |
CGS0 |
CGD0 |
RI |
RDSF |
CDS |
0,3 |
0,03 |
7,1 V |
0,1 |
1е4 mA |
49 pF |
1 pF |
1,36 Ohm |
1е10 Ohm |
26,5 pF |
Параметры модели ISG, RG, RS, RD и RGD0 принять равными нулю.
Добавьте в вашу схему конденсаторы и катушки индуктивности, выбрав в дереве подключенных библиотек Circuit Elements → Lumped Element, где в разделах Capacitor, Inductor выберите модели соответственно CAP, IND. В свойствах этих элементов укажите их номиналы в соответствии с вашим вариантом из табл.2 и результатами расчета, а также присвойте разделительным емкостям , номинал 47,5 pF, а блокировочным катушкам , - 12,5 nH.
Добавьте в вашу схему источники постоянного напряжения. Для чего выберите в дереве подключенных библиотек Circuit Elements → Sources → DC модель DCVS. В свойствах источников укажите их номиналы: для источника питания ( ) V=26 V, а для источника смещения ( ) V=3,8 V. Поставьте последовательно с источниками резисторы, выбрав в дереве подключенных библиотек Circuit Elements → Lumped Element, где в разделе Resistor выберите RES. В свойствах резисторов укажите их величину R = 1 Ohm. Не забудьте добавить в схему земли, нажав кнопку GND на панели инструментов.
Добавьте в вашу схему входной и выходной порты. В связи с тем, что необходимо выполнять моделирование в диапазоне мощностей, выберите в дереве подключенных библиотек Circuit Elements → Ports → Harmonic Balance порт PORT_PS1 и поставьте его на входе усилителя. В свойствах порта PORT_PS1 укажите имя P = 1, сопротивление подводящей линии Z = 50 Ohm, изменение входной мощности ( ) PStart = 0 dBm, PStop = 35 dBm, PStep = 1 dB. В качестве выходного порта установите обычный порт, нажав кнопку PORT на панели инструментов. В свойствах выходного порта укажите имя P = 2, сопротивление нагрузки Z = 50 Ohm
Для анализа схемы необходимо получить зависимость выходной мощности от входной и зависимость коэффициента усиления мощности от входной мощности . Для добавления графика вызовите в командном меню Project → Add Graph… или нажмите кнопку <New Graph> на панели инструментов. В появившемся окне задайте имя графика и его тип Rectangular в графе Graph Type. После появления графика перейдите на вкладку Proj. В блоке Graph выберите ваш график и нажмите правую кнопку мыши. В появившемся меню выберите Add Measurement…
а) В появившемся окне в поле Meas. Type выберите Nonlinear Power, а в поле Measurement выберите PCompSP. Эта характеристика как раз и показывает выходную мощность при изменении входной. В поле Data Source Name - имя вашей схемы. В поле Measurement Component - порт, в котором будет измеряться мощность (PORT_2). В полях Harmonic Index и Frequency Swp Index укажите 1, что соответствует основной гармонике (945 MHz). В графе Complex Modifier установите Mag.
б) Для построения второго графика выполните п.4 до п.п.а). Далее в появившемся окне в поле Meas. Type выберите Nonlinear Power, а в поле Measurement выберите PGainSP. С помощью этой характеристики можно построить коэффициент усиления по мощности в зависимости от входной мощности. В поле Data Source Name - имя вашей схемы. В поле Power In Component - порт, на который подается входной сигнал (PORT_1), в поле Power Out Component - порт, в котором будет измеряться коэффициент усиления (PORT_2). В поле Frequency Swp Index укажите 1, что соответствует основной гармонике (945 MHz). В графе Result Type - флаг DB.
Проведите анализ схемы, нажав клавишу <F8> или кнопку <Analyze> на панели инструментов. В результате вы можете наблюдать построенные графики.
Теперь нужно настроить схему. Для это рекомендуется сначала настроить трансформирующую согласующую цепь (цепь с известными параметрами) (см.табл.1), а затем откорректировать инвертирующую (рассчитанную вами) согласующую цепь. Для удобства и наглядности воспользуемся тюнером. Для каждого элемента настраиваемой цепи откройте его свойства, перейдите на вкладку Parameters и в столбце Tune установите флажок напротив номинала. Теперь выведите на экран график выходной мощности и нажмите клавишу <F9> или кнопку <Tune> на панели инструментов. В появившемся окне вы можете установить начальные (Min), конечные (Max) и номинальные (Nom) значения изменяемых параметров. Перемещая ползунки, вы можете наблюдать изменение графика. Установите пределы изменения параметров примерно
.
Добейтесь, чтобы при входной мощности
,
на выходе
было, согласно описанию на данный
транзистор,
(45 dBm).
Если этого сделать не удается, изменяя
параметры трансформирующей цепи
установите ее параметры, соответствующие
максимальной выходной мощности, а затем
настраивайте инвертирующую цепь. Для
достижения лучшего согласования меняйте
в разном порядке параметры элементов
в согласующей цепи, так как на результат
влияет не оптимальное значение каждого
номинала, а их взаимная комбинация.
Получите зависимость выходного тока транзистора от времени t. В связи с тем, что выходная емкость транзистора сильно искажает форму стокового тока, ее следует вынести из модели транзистора. Для этого надо в параметрах транзистора положить CDS = 0 и добавить конденсатор номиналом 26,5 pF между стоком и истоком транзистора. Для измерения выходного тока надо включить измерительный прибор - амперметр - в стоковую цепь транзистора (между стоком и цепями питания и согласования). Перейдите на вкладку Elem. В дереве подключенных библиотек выберите Circuit Elements → MeasDevice, а там I_METER. Далее выполните п.4 до п.п.а). Затем в появившемся окне в поле Meas. Type выберите Nonlinear Current, а в поле Measurement выберете Itime. Эта характеристика показывает нелинейную зависимость тока от времени . В поле Data Source Name - имя вашей схемы. В поле Measurement Component выберите подключенный амперметр I_METER.AMP1. В поле Frequency Swp Index укажите 1, что соответствует основной гармонике, а в поле Power Swp Index откройте список и выберите индекс, соответствующий входной мощности
.
После чего снова проведите анализ
схемы, нажав клавишу <F8>
или кнопку <Analyze>
на панели инструментов. Затем наблюдайте
график выходного тока транзистора.
