10.3.3 Моделирования конструкции усилителя

Виртуальный макет отображает электромагнитные свойства материалов и геометрические размеры элементов, свойства диэлектрических подложек

Возможный вариант принципиальной схемы усилителя для моделирования приведен на рис. 10.33.

Рис. 10.33 Схема усилителя

В схему усилителя на рис 10.33 введены по сравнению со схемой рис. 10.32 добавочные элементы, которые учитывают элементы СВЧ конструкции. Например, отрезки линий Z₁с волновым сопротивлением 50 Ом слева и справа от конденсаторовС_Р. В реальной СВЧ конструкции конденсаторыС_Рне могут подсоединяться непосредственно к СВЧ соединителю или к выводу транзистора, а должны впаиваться в разрыв линии со стандартным сопротивлением, так чтобы не вносить в схему неучтенную неоднородность соединения — паразитные емкость или индуктивность. Для этого их геометрические размеры должны быть согласованы с шириной линии, в которую они впаиваются. В некоторых случаях неоднородность устранить не удается, например, при соединении линии с сопротивлением 50 Ом и низкоомного шлейфа. Возникающую при этом неоднородность в расчетах приходится учитывать введением элементов «Э». Структура входной цепи содержит:

- отрезки линий Z₁с волновым сопротивлением 50 Ом. В один из них впаивается входной вывод транзистора, другие служат для подключения к стандартному порту с сопротивлением 50 Ом;

- «отрезки» (Э), которые «учитывают» неоднородности возникающие в местах изменения волнового сопротивления, например в месте соединения линий Z₁иZ_шл1;

- отрезок линии Z_шл1выполняющей роль шлейфа;

- отрезок линии длиной /4 с высоким волновым сопротивлением и «конусообразный» отрезок линии длиной/4 образующие цепь смещения.

Элементы коллекторной цепи имеют аналогичное назначение.

Микрополосковый элемент, являющийся трансформирующей линией Z₁, на рис. 10.34 отображен элементом MLIN библиотекиAWR. Этот элемент соединен с узлом 1 транзистораfsx017wr.

Рис. 10.34 Установка трансформирующей линии

Элемент MSTEP(рис. 10.35) выполняет роль отрезка «Э» на рис. 10.33.

Рис. 10.35 УстановкаMSTEP

Самый левый элемент MLINна рис. 10.35 после редактирования его размеров будет играть роль шлейфаZ_шл1.

Полная схема усилителя изображена на рис. 10.36.

Рис. 10.36 Вариант полной схемы усилителя

10.3.4 Анализ частотных характеристик

Рис. 10.37 Рассчитанные частотные характеристики

Рис. 10.38 Плоский вид виртуального макета

10.3.4 Оптимизация усилителя

Так как частотные характеристики отличаются от требуемых, необходимо выполнить оптимизацию усилителя. На практике это означает подгонку величин длин линий, их волновых сопротивлений, что часто связано с разработкой новых печатных плат, потерей времени и материальных затрат. AWRпозволяет упростить этот процесс выполнив оптимизацию на компьютере.

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. 10.39. Окончательная конструкция и изменение размеров при оптимизации приведены соответственно на рис. 10.40 и в таблице «Параметры усилителя».

Рис. 10.39 Оптимизация завершена. Выполнены все итерации

Рис. 10.40 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

Рис. 10.41 Вид платы в «изометрии»

Литература

1 Херреро Д. и Уиллонер Г. Синтез фильтров. Пер. с англ., под. ред. И.С. Гоноровского. М., изд-во «Советское радио», 1971, стр. 232, ил.

2 Атабеков Г.И. Основы теории цепей. Учебник для вузов. М., «Энергия», 1969. 424 с., ил.

3 Лондон С.Е., Томашевич С.В. Справочник по высокочастотным трансформирующим устройствам. — М.: Радио и связь, 1984. — 216 с., ил

4 Проектирование радиопередающих устройств: Учеб. Пособие для вузов /В.В. Шахгильдян, В.А. Власов, В.Б. Козырев и др.; Под ред. В.В. Шахгильдяна. 3-е изд., перераб. И доп. М.: Радио и связь, 1993 —512 с.: ил.

5 Алексеев О.В., Грошев Г.А., Чавка Г.Г. Многоканальные частотно-разделительные устройства и их применение. М.: Радио и связь, 1985. 200 с.

6 Нестеренко И.И., Жужевич А.В. Выбери антенну сам. Издательство «Солон», Москва, 1998. 255с., ил.

7 Лондон С.Е. Широкополосные радиопередающие устройства. Л.: Энергия, 1970. 152 с.

8 Ханзел Г.Е. Справочник по расчету фильтров. / Под. ред. А.Е. Знаменского. М.: Сов. Радто. 1974. 288 с.: ил.

9 Разевиг В.Д. Система схемотехнического моделирования и проектирования печатных плат DesignCenter(Pspice). — М.: СК Пресс, 1996. — 272 с., ил.

10 Моделирование электронных схем в OrCAD9.1: метод. указания к лаб. работам / сост. Б.В. Гусев, Е.В. Лагунов. Екатеринбург: УрФУ, 2010. 32с.

11 Устройства генерирования и формирования радиосигналов: Учебное пособие/Б.В. Гусев. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2002. 138 с.

12 Белецкий А.Ф. Основы теории линейных электрических цепей. М.: Связь, 1967. 608 с.:ил.

93