Требования к отчету

Отчет включает в себя рабочий файл проекта схемы в среде ADS, вариант задания, частотные характеристики усилителя: графики выходной мощности усилителя, коэффициента усиления по мощности, КПД усилителя. График зависимости выходной мощности от входной. Спектр интермодуляционных составляющих при воздействии двух сигналов.

Лабораторная работа №5

ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ МИКРОПОЛОСКОВЫХ ФИЛЬТРОВ комплексом программ Ansoft Designer

Цель работы: Изучение программной среды Ansoft Designer, включающего в себя программу синтеза фильтров, программу схемотехнического анализа и программу электродинамического (ЕМ) анализа микрополоскового фильтра.

Инструментарий: компьютерный класс МИЭТ, программа Ansoft Designer SV2.2

Продолжительность работы 6 часов.

Теоретические сведения

Проектирование фильтра состоит из иерархических уровней: на самом высоком уровне реализуется синтез фильтра. Программа синтеза позволяет разработчику на основе заданной частотной характеристики выбрать приближенную структуру фильтра. На схемотехническом уровне проводится схемотехнический анализ и параметрическая оптимизация микрополоскового фильтра, на самом низком уровне (наиболее точным) проводится электродинамический (ЕМ) анализ микрополоскового фильтра.

С математической точки зрения моделирование электродинамического объекта сводится к решению краевой задачи электродинамики, заключающейся в решении уравнений Максвелла в некоторой области V с заданными граничными условиями. В зависимости от формы области V и свойств заполняющей ее среды для решения уравнений Максвелла используются различные методы. В областях простой правильной формы с однородным изотропным заполнением существуют аналитические решения, выражающие напряженности электрического и магнитного полей через известные математические функции координат и времени или ряды из этих функций. Они являются точными в том смысле, что используемые математические функции и ряды можно вычислить с любой заданной точностью, ограниченной только количеством разрядов, используемых для представления чисел.

Для более сложных областей аналитическое решение задачи найти не удается и приходится решать ее численными методами.

В современных программных продуктах наибольшее распространение получили математические модели в виде систем дифференциальных уравнений Максвелла в трехмерном пространстве и интегральная форма уравнений, для которой требуется функция распределения поля в пространстве (функция Грина) [1]. Общим условием является используемая гармоническая функция поля. Результатом дифференциальной формы модели являются амплитуды Е и Н полей в трехмерном пространстве, получившей название модель 3D , результатом интегральной формы модели являются амплитуды токи в металлических проводниках, в случае плоской структуры получившей название модель 2D. Общим для обеих моделей является представление результатов в виде S параметров высокочастотного объекта.

Программа ANSOFT DESIGNER (ANSYS) [4] предлагает разные иерархические уровни проектирования высокочастотных фильтров, включая синтез , схемотехнический анализ и электродинамического моделирования микрополосковых схем. Каждый уровень проектирования позволяет автоматически производить экспорт устройства с одного уровня на следующий.