Приложение 2. Проектирование фильтров на основе rc—структур с распределенными параметрами средствами Microwave Office. Введение

Развитие микроэлектроники происходит на протяжении шестидесяти лет с постоянным ускорением: за каждые полтора года размеры ее изделий уменьшаются в два раза. Эту закономерность вывел и опубликовал Мур и она носит название закон Мура. За его простой формулировкой стоит труд многих специалистов, ищущих пути решения сложных проблем создания изделий с высокими показателями качества.

Одним из важных направлений развития микроэлектроники является проектирование частотных фильтров с высокой избирательностью, малыми габаритами и хорошей технологичностью.

Область синтеза частотных фильтров по заданным характеристикам частотным или временным принадлежит к числу насыщенных математикой, требующих громоздких вычислений и многократной перепроверки влияния на характеристики различных факторов. Особого внимания требует вопрос идеализации элементов, т.к. в расчетах всегда фигурируют идеальные L C R, а реальные катушки конденсаторы и резисторы отличаются от них многими параметрами, которых нет у идеальных элементов.

Например, катушки реально имеют частотные характеристики с числом резонансов, явно видимых, не менее одного а, как правило, более десяти. Так оказывается, что только в малой части диапазона частот от нуля до верхней границы, где еще слабо влияет резонанс, катушка более-менее похожа на ее идеальный заменитель L. Аналогичные несоответствия имеют место для R C.

Структуры с распределенными RC параметрами тоже подвержены тем же несоответствиям. Модель "длинной линии" введена в теории, как метод уменьшения объема вычислений. Считается, что поперечный размер провода пренебрежимо мал по сравнению с другими размерами, прежде всего длиной линии. Микроэлектронное исполнение провода обычно требует достаточно большой ширины проводника при малой его толщине. Размерные эффекты в этой ситуации делают частотные характеристики "неидеальными".

Аналитические расчеты RC структур с распределенными параметрами приводят к сложным уравнениям. Решение этих уравнений, в конечном счете, переносится на компьютеры.

Современный этап компьютерных вычислений в области радиотехники и электроники характеризуется внедрением специализированных программ и программных продуктов с графическими средствами программирования.

Одним из программных продуктов для автоматизации моделирования и проектирования радиоэлектронных средств является "Microwave Office". Его богатые библиотеки элементов и обширный арсенал инструментов расчета, а также возможности оптимизации и статистического анализа проектируемых цепей привлекли внимание специалистов многих ведущих фирм.

Использование программного продукта "Microwave Office" для расчета цепей, содержащих элементы с распределенными и сосредоточенными RLC параметрами, предусмотренное заданием, позволяет получить результаты менее "идеализированные". Имеется возможность учесть ширину и толщину проводника, толщину и диэлектрическую проницаемость диэлектрической подложки.