МОДЕЛИРОВАНИЕ НЕОДНОРОДНОСТЕЙ ПЛАНАРНЫХ СВЧ-УСТРОЙСТВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МЕТОДА КОМПЕНСАЦИИ ПОЛЕЙ ВЫСШИХ ТИПОВ ВОЛН

June 30, 2012 by admin Комментировать »

В. В. Радченко ЗАО «Митех», 141120, г. Фрязино, Московской обл., ул. Вокзальная, 2а тел. (095) 465-86-95, e-mail:optimizer@yandex.ru


Аннотация — Предлагается метод компенсации при расчетах полей высших типов волн, распространяющихся за границами неоднородностей. Реализованная на его основе модель планарного резонатора позволяют расширить в сторону верхних частот область применимости квазистатических моделей планарных линий передач, используемых в системах компьютерного моделирования.

1.                                           Введение

Для анализа и синтеза (определении топологических размеров) планарных СВЧ-устройств в широкой полосе частот традиционно используют различные численные методы — электродинамический метод, спектральный метод, метод конечных элементов и др. Все эти методы имеют один общий недостаток — высокую трудоемкость вычислений, что затрудняет их применение при оптимизации характеристик проектируемых СВЧ-устройств.

В качестве альтернативы используют быстрые методы расчета планарных компонентов, основанные на квазистатических методах, которые пригодны для определения параметров планарных линий передач (ПЛП), и вычислении матриц СВЧ-устройств в целом на основе телеграфных уравнений и теории длинных линий.

Приближение длинных линий оперирует с параметрами распространяющихся в ПЛП квази-Т волн и не учитывает затухающих полей высших типов волн, возникающих на неоднородностях, в местах стыков линий различных сечений, их изгибов или разветвлений. Если электрическая длина неоднородности становится сравнимой с длиной подводящих ПЛП, то влиянием неоднородности на рассчитываемые характеристики пренебречь нельзя.

Для расширения области применения метода длинных линий в сторону более высоких частот можно использовать модели планарных резонаторов простой геометрической формы (прямоугольной, треугольной, круглой и др.), для которых известны аналитические функции Грина [1]. Представление таких элементов эквивалентными плоскопараллельными волноводами позволяет учитывать в них возникновение и распространение высших типов волн.

2.    Теория

Рис. 7. Расчет потерь пропускания ФНЧ, выполненный с учетом связи между резонаторами

Общее время расчета характеристик (160 частотных точек) составляло 10 — 15 сек на ЭВМ с тактовой частотой 1,5 ГГц, что позволяло использовать разработанную модель совместно с программами оптимизации характеристик СВЧ-цепей.

Расчет ФНЧ (см. рис. 8) с использованием программы, в которой реализован метод конечных элементов, не показывает каких-либо преимуществ по сравнению с предложенным методом. Время расчета составило 30 минут.

Рис. 8. Расчет потерь пропускания ФНЧ, выполненный методом конечных элементов

Fig. 8. Calculation of transmission loss of LPF, designed using finite element technique

4.    Заключение

Результаты проверки разработанного способа моделирования неоднородностей в планарных СВЧустройствах, позволяющего компенсировать при расчетах затухающие поля высших типов волн, распространяющихся за границами неоднородностей, показали его высокую эффективность при расчете микрополосковых фильтров в сантиметровом диапазоне длин волн.

5. Список литературы

[1]    .       Гупта К., ГарджР., Чадха Р. Машинное проектирование СВЧ-устройств: Пер с англ./Под ред.

В. Г. Шейнкмана.— М.: Радио и связь, 1987.— 432 с.

[2]    .       Gupta К. С., Abouzahra М. D. Planar Circuit Analysis//Numerical Methods for passive Microwave and Millimeter Wave Structures. Ed. Sorrentino R. — IEEE Press.

—     1989.— pp. 214—233.

[3]    .       Сергеев А. А., Бахарев С. И., Смирнов В. П. Неоднородности и узлы в многослойных полосковых и щелевых линиях. Методическое пособие разработчика СВЧустройств// ГОНТИ. 1989,С. 182-198.

[4]    .       Радченко В. В. Анализ и оптимизация характеристик активных и пассивных микрополосковых СВЧустройств на персональных ЭВМ // Электронная техника. Сер. 1 Электроника СВЧ, 1995, вып. 2, с.45-53.

SIMULATION OF MICROWAVE DEVICES DISCONTINUITIES

V.                                     V. Radchenko "Mitec" Com Ltd.

2a, Vokzalnaya St., Fryazino, 141120,

Moscow Region, RUSSIA tel. (095) 465-86-95, e-mail:optimizer@yandex.ru

Abstract Presented in this paper is the compensation technique for calculation of high types of the waves, propagated out of discontinuities boundaries. Planar resonator model, designed on its basis allows to widen the applicability of quasi static models of planar lines used in CAD.

Источник: Материалы Международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии», 2003г.

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