Методика выполнения работы
Загрузить программу ADS. Создать новый проект File-New Workspace. При создании проекта выбрать размерность длин миллиметр. В процессе создания необходимо указать местоположение проекта. В открывшемся интерфейсе выбрать команду New Schematics Windows и в открытом рабочем поле (Workspace) расставить элементы согласно рисунку 6.
Формирование схемы начинается с выбора нелинейной модели транзистора Добавить в схему нелинейную модель транзистора с помощью библиотеки программы ADS, для чего кликнуть команду Design Kit и выбрать команду Unzip Design Kit, как показано на рисунке 2.
Рис. 2. Распаковка Design Kits.
На диске C:/ в папке Agilent найти папку Oalibs. Далее в папке ComponentLib выбрать RF Transistors Vendor Kit. Распаковать выбранный Design Kit на диск H. Используя команду Insert, как показано на рисунке 3, вызвать библиотеку нелинейных моделей высокочастотных транзисторов, в открывшемся окне библиотеки выбрать транзистор MGF1412 или NE71084, правой кнопкой мыши командой Place Component включить транзистор в схему.
Рис. 3. Добавление нелинейной модели в схему.
Рис. 4. Библиотека нелинейных моделей элементов.
Для частотного анализа схемы необходимо добавить симулятор S-параметров рис.4.
Рис. 4. Вкладка симулятора S-параметров
В данной команде вводятся параметры частотного анализа усилителя: нижняя и верхняя частоты диапазона и дискрет изменения частоты. Для вывода коэффициента ума необходимо в настройках симулятора во вкладке Noise поставить галочку в окне Calculate Noise, как показано на рисунке 5
Рис. 5. Добавление расчета коэффициента шума в настройках симулятора
Для расчета КСВ и коэффициента устойчивости необходимо ввести в схему инструменты StabFact и VSWR из окна Simulation-S_param. Для добавления портов необходимо поставить элемент Term из окна Simulation-S_param.
Микрополоски и подложка находятся в окне TLines-Microstrip. Пример собранной схемы изображен на рисунке 6.
Рис. 6. Электрическая схема МШУ в ADS
Геометрические размеры четверть волновых отрезков элементов смещения и питания необходимо задать через переменные имена. Численные значения присваиваются в команде Var в верхней части экрана. Расчет размеров четвертьволновых отрезков МПЛ производится программой LineCalc, которая находится в окне Tools – LineCalc- Start LineCalc (см. рисунок 7). В открывшемся меню необходимо указать тип линии, диэлектрическую проницаемость и толщину подложки, центральную частоту, величину волнового сопротивления ZO=50 и электрическую длину E_Eff=90 градусов и кликнуть команду Synthezis. Численные значения физических параметров W и L необходимо проставить в блоке Var.
Рис. 7. Окно Line Calc
Частотный анализ схемы, начинается командой Simulate. После окончания симуляции в открывшемся окне появляется блок вывода графиков. Фиксируя правую кнопку мыши и выбирая вкладки Insert->Plot, вызываем частотные характеристики коэффициента усиления по мощности db(S(21)), коэффициента отражения по мощности db(S(11)), КСВ, коэффициента устойчивости. коэффициента шума. Для достижения требуемых величин, заданных в таблице 1, используется команда Tune. Для работы с командой 2 раза кликните по переменной, которую будете изменять, в открывшемся окне поставьте Tune Enabled и укажите пределы изменения величины, как показано на рисунке 8. Режим ручной регулировки схемы начинается вызовом команды Tuning в верхней части экрана, как показано на рисунке 9.
Рис. 8. Включение инструмента Tune в настройках переменной
Для ширины МПЛ диапазон изменения значений от 0.2 мм до 3 мм, для длины – от 1 до 10 мм, проходной резистор в пределах от 1 до 50 Ом, резистор параллельно на землю в пределах от 50 Ом до 1 кОм.
Рис. 9. Вызов команды Tuning
В итоге появляется таблица с регулируемыми параметрами, изменение которых отражается на частотных характеристиках.
Требования к отчету
В результате работы должны быть представлены графики частотных характеристик коэффициентов усиления и отражения, устойчивости, шума и КСВ, соответствующие заданию, указанному в таблице 1.
Лабораторная работа №3
Параметрическая оптимизация микрополосковых схем в программной среде ADS
Цель работы: изучение методов параметрической оптимизации высокочастотного полосового фильтра.
Инструментарий: компьютерный класс МИЭТ, программа ADS, расположенная на сервере удаленного доступа ВЦ МИЭТ.
Продолжительность работы 3 часа.
Теоретические сведения
Программы автоматизированного проектирования включают в себя наряду с ручной регулировкой схем автоматизированную настройку, основанную на методах теории оптимизации [1]. Использование различных методов оптимизации наглядно демонстрируется при проектировании высокочастотных фильтров. Программы синтеза высокочастотных фильтров не обладают достаточной точностью для попадания в требуемый частотный диапазон, ручная регулировка занимает значительное время. Программа оптимизации позволяет добиться необходимой точности на любом иерархическом уровне представления данной модели. В данной работе предлагается проектирование фильтра на связанных микрополосковых линиях, показанном на рисунке 1. В программах автоматизированного проектирования пользователю предлагается несколько методов оптимизации. Выбранный метод оптимизации может быть эффективным для одного устройства и не эффективным для другого. Наиболее распространенный градиентный метод эффективен для задач, содержащих локальный экстремум, другой распространенный метод случайного поиска требует большее количество испытаний, но при этом позволяет определять в много экстремальной задаче глобальный экстремум. Высокочастотный фильтр представлен каскадным включением модели микрополосковой линии, модели скачка ширины линии, модели связанной линии. Количество связанных микрополосковых отрезков определяет количество резонансных контуров и, следовательно, определяет порядок фильтра. Порядок фильтра влияет на затухание частотной характеристики за пределами полосы пропускания.
Рис. 1. Микрополосковый фильтр на связанных линиях