Однопроводная линия над проводящим слоем
Вторая возможность моделирования распределенных RC-структур, так называемых микрополосков связана с использованием готовых элементов из библиотеки Microwave Office. Слой нулевого потенциала у микрополосков сплошной и к нему нет внешнего доступа. Сделать его доступным можно следующим образом.
Базовая схема используется как элемент других схем
Прежде всего, построим модель, содержащую микрополосковую линию и диэлектрическую подложку. Эта модель показана на рисунке 10.
Рис. 10
Заземляющий слой металлизации под всей диэлектрической подложкой охватывает всю подложку, имеет строго нулевой потенциал и все, что будет присоединено к нему, окажется заземленным. Чтобы сделать нижний слой доступным для внешних соединений, используется базовая схема в качестве подсхем в других схемах.
Заземление подсхемы в схеме
Узел заземления добавлен к подсхеме при ее установке в схему. Две схемы содержат одну и ту же подсхему с добавленным к ней заземлением. Добавленное заземление заземлено в одной схеме, а в другой схеме оставлено свободным "висячим".
Схема 1 |
Схема 2 |
|
|
Результаты расчетов характеристик трех схем показывают, что добавленный узел надо заземлять, чтобы получить характеристику, совпадающую с исходной.
Третий узел подцепи, полученный из базовой схемы, подключим к порту и исследуем его входное сопротивление. Входные или правильные узлы ее заземлим, но сделаем это двумя различными способами. В одной схеме будет заземлен только один из концов линий, а в другой схеме заземлим оба его конца, как показано на рисунке 3.
|
|
Схема А |
Схема Б |
Исходная линия не изменилась, но измеряем теперь входное сопротивление со стороны добавленного заземления. Характеристика схемы А соответствует четвертьволновой линии, а у схемы Б – полуволновой.
На рисунке видно тождественное совпадение двух характеристик из трех и видны резонансы в линии, позволяющие говорить об их длине.
Заметим, что схемы без заземления не моделируются; сообщение говорит об ошибке заземления.
В области низких частот поведение трех схем различается меньше, что можно видеть на рисунке 15.
Рис. 15. Входное сопротивление исходной схемы и подцепей на ее основе.
Составные или гибридные rc-структуры и lc-цепи
На рисунках 16-18 представлены три составные схемы. Они различаются тем, что 3 узел базовой схемы заземлен через резистор, резистор и конденсатор, резистор, катушку и конденсатор.
Схема 2.
Схема 3.
Схема 4.
Результаты расчета входных сопротивлений трех схем 2, 3 и 4 даны на рисунках 19, 20.
Частотные характеристики передачи из порта 1 в порт 2 показаны на рисунках 21 и 22.
Рис. 21. Частотные характеристики передачи для первых трех схем
Передача
Рис. 22. Частотные характеристики передачи для исходной и 4 схем.
Локальные экстремумы
Базовая схема с настроенными значениями параметров
Рис. 23. Результат проектирования для базовой схемы.
Четвертая схема с параметрами
Рис. 24. Результат проектирования для схемы 4.
Рис. 25. Первая схема с параметрами
Характеристики передачи четырех схем представлены на рисунке 26.
Рис. 26. Характеристики передачи четырех схем.
Четвертая схема обнаруживает узкий пик режекторного фильтра около 1 ГГц.
Рис.27. Схема без конденсатора
Схема без конденсатора тоже обнаруживает узкий резонанс.
Рис. 28. Характеристики передачи для схемы без конденсатора.
Заметно большую глубину резонансного провала дает схема рис.29, характеристики передачи которой представлены на рисунке 30.
Рис. 29. Схема с найденными значениями параметров.
Рис. 30. Характеристики передачи схемы рисунка 29.
Настройка весьма критична: малые изменения параметров вызывают большие изменения глубины режекции.