НОВЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО и КОНСТРУКТОРСКОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ДИАЛОГОВОЙ ПРОГРАММЫ ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ ДЛЯ СИСТЕМЫ СКВОЗНОГО ЦИКЛА ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПОЛОСКОВЫХ УСТРОЙСТВ СВЧ

April 28, 2012 by admin Комментировать »

Сергеев А. А., Данилочкина Е. Н., Пронина Г. А. ОАО “НПО “АПМАЗ” имени академика А. А. Расплетина Москва – 125178, Россия Тел.: (095) 9439203; e-mail: sergalal@mtu-net.ru Надеждин Б. Б., Поляков Г. Б.

ФГУП ЦНИРТИ, Москва – 105066, Россия Тел.: (095) 2639800; e-mail: bornad@ok.ru

Аннотация – В московском ОАО “НПО “АЛМАЗ” имени академика А. А. Расплетина” продолжается разработка Систем Автоматизированного Проектирования устройств СВЧ. Система Сквозного цикла проектирования полосковых устройств (МПП), представляющая собой одну из четырех Систем проектирования Интегрированного программного комплекса ЛЯМБДА+ [1], позволяет проектировать устройства, реализуемые на различных типах полосковых линий и их комбинациях.

I.  Введение

Традиционно для проектирования полосковых СВЧ-устройств в Системе МПП пользователем должно было быть составлено Формализованное Задание (ФЗ), описывающее конструкцию платы, диапазон моделирования, а также состав (топологию) устройства в терминах Функциональных и Конструктивных Базовых Элементов (ФБЭ и КБЭ) и схему соединения их в устройстве. В составе библиотеки Базовых Элементов Системы МПП в настоящее время насчитывается более 150 ФБЭ (многополюсники СВЧ, включая элементы с синтезируемыми размерами), для которых рассчитывается матрица рассеяния и формируется описание рисунка, и более 30 КБЭ.

При использовании Диалоговой Программы Пользователя (ДПП МПП) [2] при составлении ФЗ можно применить Текстовый или Графический редакторы. Для составления раздела “ТОПОЛОГИЯ” пользователю предлагается выбрать требуемый БЭ из каталога библиотеки Системы МПП, задать числовые значения параметров элемента и указать данные для размещение на плате выбранного БЭ или требование на соединение выбранного элемента со свободными входами создаваемого устройства, на удаление элемента из схемы и т.п.

В процессе обработки ФЗ основными Программными модулями Системы МПП (Расчет ФЗ) производится синтез размеров отдельных ФБЭ, моделирование (расчет матрицы рассеяния) и оптимизация требуемых инженерных характеристик, а также формируется послойное описание рисунка топологии СВЧ-устройства в целом (в формате языка ЯГТИ). По результатам моделирования пользователь Системы МПП может получить таблицы и графики требуемых характеристик, а описание рисунка топологии используется далее на этапе технического проектирования.

II.  Основная часть

В последней версии системы МПП состав выводимых в табличной форме характеристик расширен (добавлены нормированные входные сопротивления, а также модули и фазы элементов матрицы рассеяния). Отметим, что требования на состав выдаваемых в табличной форме инженерных характеристик задаются в ФЗ, а сами таблицы формируются автоматически при Расчете ФЗ.

Новая возможность представления частотной зависимости комплексных инженерных характеристик (нормированные входные сопротивления и элементы матрицы рассеяния) в виде кривых на круговой диаграмме Вольперта-Смита появилась в связи с включением в ДПП МПП диалоговой программы Smith.

Входными данными для программы являются файлы с результатами моделирования, сформированные в процессе Расчета ФЗ при работе в Графическом или Текстовом редакторе ДПП МПП и сохраняемые после выхода из системы. Открытие файла с данными в меню программы Smith сопровождается появлением на диаграмме кривых частотной зависимости нормированных входных сопротивлений всех входов устройства и элементов матрицы рассеяния.

Рис. 1. Пример отображения на диаграмме Смита инженерных характеристик. Увеличенное изображение панели инструментов.

Fig. 1. Electrical characteristics of some device on Smith chart (example). Panel of instruments (enlarged)

Используя кнопки панели инструментов окна «DrmSmit» (рис. 1), можно менять состав выводимых на диаграмму кривых. Кроме того, с помощью специального переключателя, расположенного слева от названия каждой линии в списке отображаемых линий, можно удалить или восстановить изображение любой линии на диаграмме. Нажатие определенной кнопки приводит к упорядочению нумерации входов по независимым трактам (в соответствии с нумерацией входов, приведенной в протоколе расчета устройства системой МПП).

Каждая линия отображается на диаграмме своим цветом и обозначается определенным маркером в точках излома. Начало линии, соответствующее нижней частотной точке, отмечено квадратным маркером цвета линии. Список линий с названиями отображаемых инженерных характеристик располагается в специальном окне (панель «ЛЕГЕНДА»), Название характеристики формируется с учетом номера входа устройства для нормированного входного сопротивления и с учетом номеров двух входов устройства для элементов матрицы рассеяния: вх. сопр. N или S(N1,N2). Одна из кнопок панели инструментов позволяет скрыть/показать диалоговое окно панели «ЛЕГЕНДА».

Нажатие кнопки «Печать» меню «Файл» окна «DrmSmit» позволяет распечатать диаграмму на принтере.

В процессе развития Системы МПП серьезное внимание уделяется конструкторско-технологичес- кому проектированию (подготовка информации для выпуска конструкторской документации и технологической оснастки для выпуска фотошаблонов от единого задания на проектирование, предоставляемого разработчиком СВЧ-устройства).

Для визуального контроля проектируемой топологии используется программа Просмотрщика Топологии DV (рис. 2, рис. 4).

Традиционно в состав Системы МПП входят программы формирования управляющей информации для ФНУ типа ЭМ-559, формирования топологии с учетом технологического припуска при напылении или травлении и программа формирования Таблицы координат, которая может содержать разное количество строк на странице и распечатываться на принтере любого типа, определенного в WINDOWS на ПЭВМ пользователя. В последней версии введено упорядочение следования точек контуров топологии (начиная с самой нижней из всех левых). Кроме того, разрешено задавать любой список буквенных обозначений для нумерации контуров в Таблице координат. Информация о координатах точек в контурах (без изображения линий таблицы) может быть выдана в отдельный файл, а затем скомпонована с шаблоном таблицы в текстовом редакторе WORD.

Новой возможностью, названной нами “композиция”, является формирование совмещенного рисунка нескольких топологий, преобразованных графическими операциями масштабирование, параллельный перенос, поворот, зеркаление. Для получения совмещенного изображения сборки из нескольких плат пользователь должен заполнить лишь две таблицы, выбирая нужные файлы топологий и задавая параметры геометрических преобразований. В результате формируется файл с описанием топологии сборки плат, который тут же можно увидеть на экране монитора (рис. 3, рис. 4).

Рис. 3. Композиция: совмещенное изображение сборки из трех плат.

Fig. 3. Composition: superposed images of three printed circuits

Наличие в Системе МПП универсального переко- дировщика графических форматов DJKODJK позволяет обрабатывать описание топологии плат не только в формате ЯГТИ (генерируемом Системой МПП), но и в других форматах (ЯР-4, КПА-1200 и DXF-формате системы AutoCAD 12-ой версии).

За последнее время по заданиям конструкторского и технологического подразделений в систему МПП введены программы трансляторов топологической информации в формат PDF для P-CAD 4.5 и в формат PDF 8.5 для P-CAD 2000. Наличие в Системе МПП таких трансляторов обеспечивает использование описания спроектированной топологии при изготовлении плат на современном зарубежном оборудовании. Примером может служить прецизионный фрезеровальный станок фирмы LPKF, позволяющий получить фрезеровкой металлизированной подложки из специального материала макет полосковой платы с точностью класса А4.

Новые возможности по применению для изготовления шаблонов печатных плат и микросборок на лазерном плоттере LaserGraver4000S PSB (класс печатных плат – до 5-го; разрешение – 508… 10160 dpi) предоставляет программное обеспечение, разработанное в рамках Пакета прикладных программ “TOPAZ” и поставляемое по желанию потребителя автономно или в составе Системы МПП.

Для использования совместно с системой МПП популярных зарубежных систем моделирования и проектирования в систему МПП введены программы формирования входной информации для системы MATH-CAD, разработан аппарат поддержки в качестве разделов библиотеки Задаваемых Базовых элементов СВЧ полосковых узлов произвольной геометрии, рассчитанной программой Microwave Office.

I.    Заключение

За прошедший год Система МПП обрела новое качество, став одной из САПР СВЧ, включенной в программу обучения студентов в четырех Российских университетах. Этот процесс не остается бесплодным и для самой МПП. По желанию ВУЗов их разработки в области программного обеспечения проектирования СВЧ-устройств могут быть включены в состав Системы МПП как целое или могут быть использованы при разработке новых модулей Системы МПП.

Авторы выражают благодарность за участие в совместных работах Вендик И. Б. (ЛЭТИ, Санкт- Петербург), Сычеву А. Н. (ТУСУР, Томск), Касьянову А. О. (ТГРТУ, Таганрог), Мешкову С. А. (МГТУ, Москва), Соркину А. Р. (КГТУ, Красноярск), а также сотрудникам их коллективов, участвовавшим в работах.

II.   Список литературы

[1] Батов П. П., Данилочкина Е. Н., Доброжанская О. П., Калашник И. Е., Орлов В. П., к.т.н., Пронина Г. А., Сергеев А. А., Феоктистов В. Г., к.т.н. Интегрированный программный комплекс ЛЯМБДА+ – корпоративная система математического моделирования и проектирования устройств СВЧ. Часть I. Интегрированная среда разработчика. Системы проектирования волноводных устройств и микрополосковых плат. – Москва, ФГУП ВИМИ, Информационные технологии в проектировании и производстве, №2, 2002

[2] Данилочкина Е. Н„ Пронина Г. А., Сергеев А. А., Разработка и применение графического редактора и диалоговой программы подготовки задания в системе сквозного цикла проектирования полосковых устройств. Труды 58- й научной сессии НТОРЭС им. А.С.Попова, том I, Москва, 2003

Puc. 4. Совмещенное изображение сборки из трех плат. Fig. 4. Superposed images of two printed circuits

[3] Сергеев А. А., Данилочкина Е. Н„ Пронина Г. А., Надеждин Б. Б., Поляков Г. Б. Новые возможности конструктор- ско-технологического проектирования в системе сквозного цикла проектирования полосковых устройств. 13-ая Международная конференция “СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии” (КрыМиКо’2003). Материалы конференции. С. 231-236

NEW POSSIBILITIES OF FUNCTIONAL AND TECHNICAL DESIGN IN FULL-CYCLE MICROWAVE STRIPLINE CAD SYSTEM

Sergeev A. A., Danilochkina E. N., Pronina G. A.

Almaz Scientific Industrial Corporation named after A. A. Raspletin Moscow -125190, Russia Tel.: (095) 9439203, e-mail: sergalal@mtu-net.ru Nadezhdin В. B., Polyakov G. B.

Federal State Unitary Enterprise “Central Research Radio Technical Institute” Moscow – 105066, Russia Tel.: (095) 2639800, e-mail: bornad@ok.ru

Abstract – In article considered some new features of interactive program for the stripline CAD System. This System is only one from four parts of integrated System “LAMBDA+” [1]. Stripline CAD System allows designing circuits, based on different types of microstrip lines and their combinations.

I. Introduction

As a start of a work, user of CAD system must create job for a design of microwave device. Now both Text Editor as well as Graphic Editor may be used for this purpose. There are over 150 Functional Basic Elements and over 30 Constructive Basic Elements in the System’s library. In contrast to Functional Element, Constructive Basic Element also has topologic representation, but has no electrical characteristics. Manipulating with the textual or graphic representations of Basic Elements, user creates complete job for CAD. After hard syntactic and semantic control of such a job the results of simulation of whole device are presented in table and graphic forms. Topological information used for technical design of microwave device.

II. Main part

The CAD under consideration is so-called Full Cycle System. It means that user will get full topologic description of all layers of projected microwave device along with the full set of electrical characteristics of this device in various forms and command files for phototypesetting or any other devices for manufacturing of microwave printed circuits.

Various programs of the CAD are capable to transfer topologic description of layers from one representation to another, to show all the layers or any of them on PC screen, zoom or resize the topology of layers. Compatibility with MATH-CAD, ACAD, P- CAD 4.5, P-CAD 2000 and Microwave Office systems is one of the main features of above CAD. New realized possibility is the file output for Laser Graver device.

III. Conclusion

Since last year CAD under consideration is one of the CAD Systems, affiliated to the programs of education in four Russian Universities. Software for microwave CAD systems developed in higher education institutes can be included to above named CAD System.

Аннотация – Рассчитаны некоторые электрические характеристики прибора на основе пересекающихся под прямым углом квантовых проводов (QW). Показано, что при соответствующем подборе электрофизических и геометрических параметров такая конструкция может реализовать различные функциональные свойства. Предложена конструкция и рассчитан КПД преобразователя энергии на квантовых проводах.

I.  Введение

На рис. 1 схематично показана конструкция электронного прибора (четырехполюсника), состоящего из пересекающихся под прямым углом квантовых проводов QWX и QWY, параллельных осям координат ОХ и 0Y соответственно, и контактных областей СЕ, СС, DE и DC, к которым могут быть приложены внешние напряжения Vce, Vcc, Vde, Vdc- Область пересечения проводов будем обозначать как QWXY.

Рис. 1. Схематичное изображение исследуемой структуры.

Fig. 1. Investigated structure

За границы QWX и QWY с контактами примем области Гсе, Гсс, Гde, Tdc пересечения QWX и QWY с плоскостями, перпендикулярными проводам, то есть плоскости X0Y, и содержащими точки «начала» или «конца» проводов:: хе, хс, уе, ус. Будем полагать, что границы Гсе, Гсс, Гde, Tdc соответствуют контактам с трехмерным металлом. Геометрически область пересечения квантовых проводов QWXY ограничена плоскостями, перпендикулярными плоскости X0Y и содержащими отрезки:

ГХ1 = [(xi,yi),(x-i,y2)], Гх2 = [(x2,yi),(х22)],

ГУ1 = [(Xi,yi),(x2,y-|)], Гу2 = [(Х1,у2),(х22)].

На рис. 2 и 3 показаны потенциальные рельефы QWX и QWY при нулевых приложенных напряжениях. А на рис. 4 представлены вольт – амперные характеристики (ВАХ) квантовых проводов, рассчитанные при различных предположениях.

QWX представляет собой достаточно высокоомный QW, в котором первый разрешенный энергетический уровень находится выше энергии Ферми контактных областей. QWY, напротив, является хорошо проводящим QW, нижние энергетические уровни которого расположены ниже энергии Ферми контактов.

Рис. 2. Потенциальный рельеф и энергия Ферми QWX при нулевом смещении.

Fig. 2. Potential relief and Fermi energy of QWX under condition of zero voltage

Источник: Материалы Международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии»

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты