1.2 Awr Design Environment. Описание программы

Американская компания Applied Wave Research (AWR) в 1994 г. начала разработку новой системы проектирования высокочастотных и сверхвысокочастотных радиоэлектронных устройств. Исходной предпосылкой ее создания было то, что большинство известных программ были разработаны в 70-х и 80-х гг. XX века, и к настоящему времени они претерпели лишь незначительные изменения. Кроме того, эти программы разрабатывались для компьютерных систем на базе ОС Unix, и поэтому, будучи перенесенными на персональный компьютер (ПК), они работают достаточно медленно и трудны в использовании, С появлением новой версии каждой такой программы ее ядро оставалось прежним, модификация же, как правило, сводилась к добавлению вспомогательных процедур для решения узких задач проектирования, а также к разработке пользовательского интерфейса, пытающегося догнать возможности очередной версии Windows.

Компания AWR начала разработку своих продуктов с создания принципиально новой среды проектирования, которая опиралась бы на аппаратную платформу ПК, операционные системы Windows 95 и NT. а также использовала методы объектно-ориентированного программирования. Первый продукт компании выпущен в начале 1998 г. — это система трехмерного электромагнитного моделирования многослойных структур EMSight, затем была разработана программа анализа нелинейных схем и систем VoltaireXL. Следующий продукт, носящий название Microwave Office, органично объединил в себе пакеты анализа СВЧ устройств EMSight и VoltaireXL.

Microwave Office (MWO) представляет собой полностью интегрированный пакет программ, предназначенный для разработки устройств СВЧ. Набор программ включает модуль VoltaireLS для линейного моделирования схем в частотной области, модуль VoltaireXL для нелинейного моделирования схем со значительной нелинейностью методом гармонического баланса и слабо нелинейных схем методом рядов Вольтерра, и модуль EMSight для трехмерного электромагнитного моделирования многослойных структур, а также разработанный позже модуль Aristan для проектирования печатных конструкций и топологии ИС. Последний продукт VSS (Visual System Simulator), выпушенный в начале 2002 г., позволят выполнять моделирование систем связи на основании библиотек, состоящих более чем из 700 элементов устройств аналогово-цифровой обработки сигналов (эта программа перенесена из системы ACOLADE). MWO2002 работает под управлением Windows 98/Ме и Windows NT/2000/VP.

Microwave Office обеспечивает беспрецедентную высокую производительность и имеет весьма легко осваиваемый интуитивно понятный интерфейс. Этот пакет переводит технологию проектирования интегральных схем на современный уровень и дает возможность инженерам моделировать линейные и нелинейные схемы различной сложности одновременно с использованием результатов многомодового анализа электромагнитного поведения отдельных частей проекта (ЕМ-анализа), а также с учетом наличия цифро-аналогового функционального устройства обработки сигналов.

В настоящее время пакет Microwave Office включает одночастотный и многочастотный методы гармонического баланса для анализа нелинейных схем, анализа схем с малой нелинейностью методом на основе рядов Вольтера, различные методы анализа шумов, в том числе и фазовых, анализ устойчивости усилительных схем и анализ генераторов.

Многие из возможностей пакета Microwave Office недоступны в существующих системах моделирования. Например, метод рядов Вольтера, являющийся самым быстрым методом анализа интермодуляционных искажений (IM) в схемах со слабой нелинейностью, позволяет увеличить скорость анализа в 10...100 раз по сравнению с методом гармонического баланса. Более того, анализ на основе рядов Вольтера легко интегрируется с методом линейного анализа, что позволяет производить оптимизацию коэффициента шума и таких линейных характеристик, как коэффициент передачи и КСВ одновременно с уровнем интермодуляционных искажений.

Реализация многочастотного метода гармонического баланса, использованная в пакете, является и настоящее время самой быстрой, благодаря использованию моделей, специально предназначенных для моделирования СВЧ устройств, современной технологии моделирования и программирования. Высокая скорость анализа является следствием объектно-ориентированного подхода к программированию, а также того, что система уравнений формируется непосредственно из схемного представления без промежуточного преобразования в файл списка соединений. В результате инженеры получили возможность настраивать и оптимизировать схемы с помощью инструмента Tuner, не имеющего аналога в других программах.

Для проектирования схем имеется обширная библиотека моделей сосредоточенных и распределенных, линейных и нелинейных, идеальных и неидеальных элементов. Сюда входят полосковые, микрополосковые и копланарные линии передачи, а также многие другие распространенные элементы. Имеется функция поиска нужных элементов и их моделей в Интернете. В случаях, когда правильная модель используемого устройства отсутствует или эффект близкого расположения элементов уменьшает точность модели, пользователи могут обратиться к модулю полного электромагнитного анализа EM-Sight. Он включает в себя собственный графический редактор и механизм моделирования топологических структур методом моментов. Он позволяет производить расчет характеристик антенн в дальней зоне, а также получать их эквивалентную схему замещения в формате SPICE.

Пакет включает в себя также специальный редактор топологий Aristan для схемотехнических модулей, позволяющий синтезировать топологию СВЧ устройства непосредственно по его принципиальной схеме, видоизменять ее и отслеживать изменения характеристик.