1. Исследование входной цепи согласования ум.

В качестве входного сопротивления транзистора выступают последовательно соединенные резистор и катушка индуктивности, рассчитаем их значения. (См. рис 2.3)

На частоте 610 МГц:

Ом; Ом;

нГн.

Рассмотрим работу схемы в диапазоне частот 606-614 МГц.

В схеме использован 50-омный порт, моделирующий источник возбуждения. Соберем входную схему цепи согласования и проведем анализ (рис.3.1).

Рисунок 3.1 Входная схема цепи согласования.

Построим диаграмму Смита (рис.3.2).

Рисунок 3.2 – Результаты анализа работы цепи согласования

на диаграмме Смита

Рисунок 3.3 – Зависимость действительной части

входного сопротивления от частоты

Результаты анализа позволяют дать количественную оценку степени согласования активного элемента с источником возбуждения в диапазоне рабочих частот.

Рисунок 3.4 – Зависимость мнимой части входного сопротивления от частоты

Из приведенного анализа работы цепи согласования следует, что необходима параметрическая оптимизация элементов схемы. В представленном виде схема неработоспособна, т.к. действительная часть входного сопротивления существенно отличается от 50 Ом. Кроме того, мнимая часть в рабочем диапазоне частот имеет значительное индуктивное сопротивление.

Пакет программ позволяет провести параметрический синтез принципиальной схемы по заданным критериям качества. Вначале необходимо задаться критериями оптимизации и весовыми коэффициентами для каждого из них, т.е. сформулировать целевую функцию многокритериальной оптимизации.

Во-первых, необходимо минимизировать отличие от 50 Ом действительной части входного сопротивления цепи согласования в рабочем диапазоне частот 606…614 МГц. Примем весовой коэффициент для данного критерия оптимизации 0,5.

Во-вторых, необходимо минимизировать отличие от 0 Ом мнимой части входного сопротивления цепи согласования в рабочем диапазоне частот 606…614 МГц. Примем весовой коэффициент для данного критерия оптимизации 0,5.

3.2 Оптимизация входной цепи.

В нижней части главного окна программы Microwave Office активизируем закладку Var (Variable Browser). Далее нажмем Untitled 1. Первые три столбца в окна просмотра позволяют установить назначение переменных и при необходимости ограничение на величину параметров.

Кнопки "T", "O" и "C" используются для того, чтобы включить или отключить Tuning (настройку), Optimization (оптимизацию) и Constraints (ограничения) параметров введенных элементов.

В данном случае для настройки и оптимизации предназначены конденсаторы C1-C3 микрополосковые линии TL1-TL4, поэтому для каждого из них включена кнопка "T", "O" и "C" . Далее вводятся ограничения на параметры снизу (Lower) и сверху (Upper).

В нижней части главного окна программы Microwave Office активизируем закладку Proj. Далее, щелкните правой кнопкой мыши Optimizer Goals, и выберите Add Opt Goal (рис. 3.2.1).

Рисунок 3.2.1– Подготовка к установке цели оптимизации

В главном окне программы откроется диалоговое окно New Optimization Goal .

В окне Measurement выберите измеряемую действительную часть входного сопротивления цепи согласования Untiteld 1:Re(Z[11]), минимум отклонения которой от 50 Ом является критерием оптимизации.

Выберите тип цели (Goal Type) Meas = Goal, т.е. для достижения заданного критерия оптимизации измеряемая величина Meas будет стремиться к заданной Goal при вариации параметров цепи согласования. Заданная цель оптимизации может быть установлена в диапазоне частот в окнах Range. Для этого активизируются окна Start и Stop снятием меток в окнах Min и Max. Устанавливаем в этих окнах частоты 638 МГц и 646 МГц. Устанавливаем в окне Goal start 50. Весовой коэффициент устанавливаем равным 0,5 в окне Weight в соответствии с формулировкой критериев оптимизации цепи согласования .

После установки цели оптимизации в окне New Optimization Goal нажимаем кнопку OK. В результате в закладке Proj вертикальной панели главного окна программы Microwave Office записываются параметры оптимизации .

Алгоритм установки второй цели оптимизации аналогичен рассмотренном выше. Открыв New Optimization Goal, в окне Measurement выберите измеряемую мнимую часть входного сопротивления цепи согласования Untiteld 1:Im(Z[11]), минимум отклонения которой от 0 Ом является критерием оптимизации.

Выберем тип цели (Goal Type) Meas = Goal, т.е. для достижения заданного критерия оптимизации измеряемая величина Meas будет стремиться к заданной Goal при вариации параметров цепи согласования. Заданная цель оптимизации может быть установлена в диапазоне частот в окнах Range. Для этого активизируются окна Start и Stop снятием меток в окнах Min и Max. Устанавливаем в этих окнах частоты 638 МГц и 646МГц.

Устанавливаем в окне Goal start 0. Весовой коэффициент устанавливаем равным 0,5 в окне Weight в соответствии с формулировкой критериев оптимизации цепи согласования.

После установки цели оптимизации в окне New Optimization Goal нажимаем кнопку OK.

В меню Simulate выберемкоманду Optimize (рис. 3.2.2) и нажмем на клавишу мыши. В открывшемся одноименном диалоговом окне Optimize установим флажок Show All Iterations (показать все итерации) и выберем любой из методов оптимизации в раскрывающемся списке Optimization Methods (рис. 3.2.3).

Рисунок 3.2.2 – Подготовка к открытию окна оптимизации

Рисунок 3.2.3 – Диалоговое окно до выполнения

оптимизации

Из списка методов оптимизации выбираем Pointer – Robust Optimization и задаемся максимальным количеством итераций 5000 в окне Maximum Iterations.

Для начала процесса оптимизации необходимо нажать кнопку Start (пуск). За оптимизационным процессом можно наблюдать в окнах Relative Goal Cost (относительная целевая оценка) и Cost History (хронология оценки), а также на построенных ранее графиках (Graph 1-Graph 3). В соответствии с количеством целей оптимизации в окне Relative Goal Cost представлено две диаграммы, дающие оценку близости оптимизируемой действительной и мнимой частей входного сопротивления цепи согласования к цели.

По окончании процесса оптимизации диалоговое окно Optimize представлено на рис. 3.2.4. Результаты оптимизации представлены также на рис. 3.2.5 - 3.2.7 .

Рисунок 3.2.4 – Общий вид диалогового окна по окончании процесса оптимизации.

Рисунок 3.2.5– Диаграмма Смита оптимальной схемы цепи согласования

Рисунок 3.2.6 – Результат оптимизации действительной части

входного сопротивления схемы цепи согласования

Рисунок 3.2.7 – Результат оптимизации мнимой части входного сопротивления схемы цепи согласования

Результатом проведенной оптимизации является схема цепи согласования, представленная на рис. 3.2.8

Рисунок 3.2.8 – Оптимальная схема цепи согласования