1.2.4. Задания

1. Изучить библиотеку базовых элементов.

2. Для схемы:

2.1. Получить зависимость коэффициента передачи этой схемы в диапазоне частот 50-100 МГц.

2.2. Найти диапазон частот, в котором КСВН этой схемы находится в диапазоне значений 1-3.

Добротность всех емкостей 500. Добротность всех индуктивностей 200.

3. Для схемы:

3.1. Получить зависимость коэффициента передачи этой схемы в диапазоне частот 20-140 МГц.

3.2. Найти диапазон частот, в котором КСВН этой схемы находится в диапазоне значений 1-2.5.

Добротность всех емкостей 800. Добротность всех индуктивностей 250.

4. Для топологии:

, ,

Симметричная полосковая линия с расстоянием между внешними заземлёнными проводниками b = 4 мм. Толщина центрального проводника 1 мм.

0. 4.1. Получить зависимость коэффициента передачи этой схемы в диапазоне частот 1.1-1.35 ГГц.

1. 4.2. Найти диапазон частот, в котором КСВН этой схемы находится в диапазоне значений 1-3.

5. Для топологии

выполнить анализ АЧХ в диапазоне 1-5 ГГц.

6. Выполнить ЭМ моделирование предложенную преподавателем микроволновую конструкцию

1.3. Настройка и оптимизация электронной схемы

1.3.1 Настройка электронной схемы

Многие методы расчёта электронных схем изначально является неточными и поэтому на практике последующий после синтеза подбор значений их параметров является часто актуальной задачей. Покажем на примере порядок реализации этого механизма в MWO.

Введите формализованное задание для фильтра, показанное на рис. 1.47, АЧХ которого в полосе пропускания представлена на рис. 1.48. Попытаемся, меняя параметры элементов фильтра, несколько уменьшить величину потерь (на рис. 1.48 потери составляют 0.9 дБ).

Для достижения желаемого:

• Активизируете ЛКМ схему фильтра (рис. 1.47).

• ЛКМ щёлкните по иконке Tune Tool (инструмент настройки) в панели инструментов. Курсор мыши после этого приобретёт вид отвёртки.

• ЛКМ выполните последовательные щелчки по номиналам элементов, обозначенных в схеме фильтра как S1, S7 и L (см. рис. 1.47). При этом их цвет изменится с чёрного на синий.

• Активизируйте график результатов расчёта (рис. 1.48) и щёлкните ЛКМ по иконке Tune (настройка) в панели инструментов. Откроется окно Variable Tune (переменные настройки), показанное на рис. 1.49. В нём, как видно, имеются наши, выделенные ранее, параметры. “Взявшись” ЛКМ за движки и подвигав их, можно заметно изменить вид АЧХ – см. рис. 1.50.

Рис. 1.47. Формализованное задание для встречно-стержневого фильтра

Рис. 1.48. АЧХ встречно-стержневого фильтра

Рис. 1.49. Окно Variable Tune

Рис. 1.50. АЧХ встречно-стержневого фильтра после подстройки

1.3.2. Оптимизации электронной схемы

Процесс улучшения электрических характеристик может быть значительно ускорен, если вместо, описанного выше, “ручного” подбора более оптимальных значений параметров, использовать, заложенную в MWO, процедуру оптимизации. Рассмотрим порядок оптимизации на предыдущем примере. На рис. 1.51 представлена исходная зависимость КСВН от частоты для схемы, АЧХ которой показана на рис. 1.50. Требуется уменьшить, насколько это возможно, значение КСВН в диапазоне частот от 1.428 ГГц и до 1.563 ГГц, причём допускается изменять лишь значения зазоров (S1, …, S7) между полосками фильтра.

Рис. 1.51. Зависимость КСВН встречно-стержневого фильтра

Порядок решения поставленной задачи следующий:

• Выбираем Project > Add Opt Goal… . Откроется окно, показанное на рис. 1.52. В нём следует установить:

• В окошечке Measurement: Wstrech:VSWR(1) – оптимизируемая характеристика;

• Goal Type: Meas < Goal – критерий оптимизации;

• Range: 1.428 GHz для начальной частоты диапазона анализа, 1.563 GHz – для конечной частоты диапазона анализа;

• Start Goal: 1.2 – начальное значение цели оптимизации.

• Установку условий заканчиваем щелчком ЛКМ по кнопке OK.

Рис. 1.52. Диалоговое окно оптимизации

• В меню Simulate выберите пункт Optimize. Откроется окно, показанное на рис. 1.53, в котором установите:

• Флажки Show all iterations (показывать все итерации) и Stop at min (остановиться при достижении цели);

• Maximum Iterations: 2000 – максимальное число итераций равно 2000;

• В ниспадающем списке окошечка Optimizations Methods (методы оптимизации) выберите пункт Simplex Optimizer (симплексный метод оптимизации – один из многих – правильный выбор метода оптимизации является непростой задачей);

• ЛК щёлкаем по вкладке Variables (переменные) внизу окна. Откроется окно Variables, показанное на рис. 1.54, в котором необходимо в столбике Optimize установить флажки напротив элементов, значения которых допустимо при оптимизации менять, как показано на рис. 1.54, выбрать кнопку Curent List и последовательно щёлкнуть ЛКМ по кнопке Apply и вкладке Optimizer – для возврата в окно оптимизатора (рис. 1.53).

Рис. 1.53. Окно оптимизатора

• В окне оптимизатора ЛКМ следует щёлкнуть по кнопке Start – для запуска вычислительного процесса. При этом в окне выходного графика (рис. 1.51) можно контролировать процесс оптимизации. Если выбранный метод или установленные условия оптимизации не привели к удовлетворительному результату, то их можно изменить и повторить вычислительную процедуру. Полученные результаты показаны на рис. 1.55 и 1.56. И хотя, как видно, заданная цель (КСВН<1.2) не была достигнута, полученный результат (КСВН=1.215) заметно лучше исходного. Из сравнения рис. 1.47 и 1.56 видно, что изменению подверглись только величины зазоров между полосками фильтра.

Рис. 1.54. Окно Variables

Рис. 1.55. Итоговая зависимость КСВН встречно-стержневого фильтра

Рис. 1.56. Итоговое формализованное задание для встречно-стержневого фильтра