Лабораторная работа № 1.1 Анализ пассивных цепей на основе сосредоточенных элементов в среде Microwave Office Задания к работе

В среде Microwave Office создать проект, в нем составить три подцепи с заданными на рис. 1.1.1 параметрами: две в виде параллельного контура (рис. 1.1.1 а и б), одну – в виде последовательного контура (рис. 1.1в); объединить их в анализируемую схему (рис. 1.1.2). Отдельно для используемых подцепей и для всей анализируемой схемы получить их частотные характеристики в полосе частот 0÷150 МГц. Используя оптимизацию, добиться, чтобы коэффициент передачи анализируемой цепи в полосе 50÷100 МГц был не ниже 0.9, а в диапазонах 0÷30 МГц и 130÷150 МГц был не больше 0.1. Принять входное и выходное сопротивление равным 50 Ом.

а) Loop 1	б) Loop 2	в) Loop 3

Рис. 1.1.1. Подцепи в виде контуров для составления анализируемой схемы

Рис. 1.1.2. Конфигурация анализируемой схемы

Пояснения к работе

Перед выполнением данной работы следует ознакомиться с разделом Элементы пользовательского интерфейса программной среды Microwave Office и с разделом Основы работы в Microwave Office.

Для реализации данного задания, прежде всего, необходимо создать проект (командой New Project) в среде Microwave Office и сохранить его в папке 'D:\Stud\Название группы\Фамилия студента' при помощи команды Save Project As…. После этого последовательно вставить (добавить) в проект три новых схемы (командой New Schematic) – для каждой подцепи.

Для каждой подцепи при помощи вкладки Elements окна просмотра проекта вставить необходимые элементы и соединить их между собой так, как это указано в задании. Для выполнения этих действий на вкладке Elements открыть библиотеку Lumped Element, а в ней – раздел Resonators, в котором для подцепей Loop1 и Loop2 выбрать параллельный контур PLC, а для подцепи Loop3 выбрать последовательный контур SLC. Для изменения значений элементов схемы следует открыть соответствующее диалоговое окно двойным щелчком мышки на нужном элементе.

Для проведения анализа к входу и выходу каждой подцепи следует добавить порт. Для размещения порта необходимо выбрать левой кнопкой мыши пиктограмму Port и переместить курсор в окно редактора схем, в котором появится изображение данного схемного элемента, перемещающееся вместе с курсором. Если для удобства расположения порта (как и любого другого элемента схемы) требуется его вращение, то необходимо нажать правую кнопку мыши. При однократном нажатии элемент будет повернут на 90°. Далее следует совместить вывод порта и соответствующий входной или выходной вывод. После нажатия левой кнопки мыши положение порта фиксируется, и их выводы будут соединенными. Для подключения земли на панели инструментов необходимо выбрать пиктограмму Ground, поступая далее как с портом.

В итоге должны быть получены три подцепи Loop1 (ее примерный вид приведен на рис. 1.1.3), Loop2 и Loop3, из которых можно собрать заданную для анализа общую цепь (см. рис. 1.1.2).

Рис. 1.1.3. Примерный вид подцепи Loop1

Для создания общей цепи также следует создать новую схему (командой New Schematic), а затем следует перейти на вкладку Elements и там выбрать библиотеку Subcircuits, из которой в создаваемую схему можно перетащить блоки подцепей Loop1, Loop2 и Loop3. В итоге должна быть получена схема PassiveCircuit, аналогичная приведенной на рис. 1.1.2.

Для отображения анализируемых частотных характеристик следует создать график "Frequency dependency" при помощи команды Add Graph. Чтобы график что-то отображал, необходимо выбрать тип результирующих характеристик и параметров и связать их с графиком. Для этого в окне просмотра проектов Project необходимо щелкнуть правой кнопкой мыши на имени графика Frequency dependency, с которым будет установлена связь. В открывшемся меню левой кнопкой мыши необходимо выбрать команду Add Measurement…, в результате выполнения которой открывается окно Add Measurement. В окне Meas. Type выбирают вид анализа – в соответствии с заданием это Linear/Port Parameters. В окне Measurement выбирается имя рассчитываемого параметра – в соответствии с заданием это S. В окне Data Source Name нужно задать имя моделируемой схемы, а ниже задать To Port Index равным 2 и From Port Index равным 1 (тем самым определяется, что на графике будет выводиться частотная зависимость элемента матрицы рассеяния S₂₁, то есть коэффициента передачи четырехполюсника). Эти действия необходимо повторить четыре раза, изменяя лишь содержимое поля Data Source Name (Loop1, Loop2, Loop3 и PassiveCircuit) и нажимая кнопку Apply, что позволит на одном графике отображать все четыре зависимости.

Перед проведением анализа необходимо задать частотный диапазон анализа. Для установки частот анализа необходимо в окне просмотра проектов перейти на вкладку Project. После этого двойным щелчком левой кнопки мыши на разделе Project Options открыть диалоговое окно с вкладкой Frequencies. В окне Start ввести значение начальной частоты диапазона (0 МГц), в окне Stор – значение конечной частоты (150 МГц) и в окне Step – величину шага по частоте (например, 1 МГц). Для запуска симулятора и отображения результатов на графике (рис. 1.1.4) следует выполнить команду Analyze.

Рис. 1.1.4. Окно графика анализируемой характеристики с заданной целью

Для проведения оптимизации схемы необходимо, прежде всего, задать цели оптимизации (Optimizer Goal) и определить параметры, по которым будет проводиться оптимизация (L и C на схемах Loop1, Loop2, Loop3). Для этого на схемах, параметры которых должны изменяться при оптимизации, необходимо открыть диалоговые окна Свойства: Element Options: (двойным нажатием левой кнопки мышки на изображении элемента), перейти на вкладку Parameters и установить в строке для оптимизируемого параметра галочку в колонке Opt.

Для задания цели оптимизации необходимо вызвать соответствующее диалоговое окно командой Add Opt Goal… (например, правой кнопкой мышки на пункте Optimizer Goals вкладки Project). В диалоговом окне выбрать характеристику (Measurement), по которой будет строиться целевая функция, указать больше или меньше должна быть цель (идеальная характеристика), ее значение (Goal) и в какой полосе (Range). В соответствии с данным заданием эти действия следует выполнить три раза (цель в виде идеальной характеристики задана для трех подполос). Заданная идеальная характеристика (Goal) должна появиться на графике (см. рис. 1.1.4).

После задания целевой функции следует запустить процесс оптимизации командой Optimize… . Данная команда приведет к появлению соответствующего диалогового окна, в котором можно выбрать нужные значения параметров процесса оптимизации и управлять процессом прохождения оптимизации.

Максимальное число баллов за работу