Схемотехнический элемент

Назначение

Схемотехнический элемент предназначен для включения в электродинамическую модель готовых электрических компонентов, характеристики которых описаны с помощью S-параметров.

Вместо построения трехмерной геометрической модели устройство представляется в виде эквивалентной многополюсной схемы, полученной в результате измерений или предварительного моделирования.

Это позволяет учитывать влияние реальных компонентов на характеристики устройства без увеличения сложности электродинамической модели.

Типичные области применения:

• SMD-компоненты;
• фильтры;
• усилители;
• аттенюаторы;
• согласующие устройства;
• коаксиальные переходы;
• соединители.

Физический смысл

Во многих случаях электрические характеристики устройства уже известны и представлены в виде файла S-параметров.

Например, производители СВЧ-компонентов часто публикуют Touchstone-файлы (.s1p, .s2p, .sNp), содержащие измеренные или рассчитанные характеристики изделия. Вместо построения сложной трехмерной модели можно использовать эти данные непосредственно при расчете.

Во время моделирования САПР «ГАММА» учитывает поведение схемотехнического элемента как многополюсника с заданными характеристиками передачи и отражения. Это позволяет совместно моделировать электродинамические структуры и готовые электронные компоненты в рамках одной задачи.

Поддерживаемые форматы

Схемотехнический элемент импортируется из файлов формата Touchstone.

Наиболее распространенные типы файлов:

Формат	Назначение
.s1p	Однопортовое устройство
.s2p	Двухпортовое устройство
.s3p	Трехпортовое устройство
.sNp	Многопортовое устройство

Такие файлы могут быть получены:

• в результате измерений на векторном анализаторе цепей;
• экспортированы из других САПР;
• предоставлены производителем компонента.

Когда использовать

Рекомендуется использовать схемотехнический элемент, если:

• имеется файл S-параметров устройства;
• отсутствует трехмерная модель компонента;
• требуется сократить время построения модели;
• необходимо использовать результаты измерений;
• выполняется совместное электродинамическое и схемотехническое моделирование.

Когда не использовать

Не рекомендуется использовать схемотехнический элемент, если:

• требуется исследование распределения электромагнитного поля внутри компонента;
• необходимо оптимизировать геометрию устройства;
• отсутствуют корректные S-параметры;
• требуется моделирование физических размеров компонента.

Назначение условия в САПР «ГАММА»

Рекомендации по созданию

Схемотехнический элемент назначается на модель только при наличии одного или нескольких Сосредоточенных портов.

Перед назначение Схемотехнического элемента рекомендуется выделить порты в дереве проекта в папке Условия в группе Возбуждения, так осуществится автоматическая привязка. Чтобы выделить несколько портов необходимо зажать клавишу Ctrl.

В ином случае необходимо будет установить свзяи в окне Создание Схемотехнического элемента.

Если необходимо последовательное подключение двухпортового устройства (*.s2p), то необходимо использовать команду Схемотехнический элемент (один порт).

Создание схемотехнического элемента

Для создания элемента необходимо:

1. Открыть вкладку Решение.

   

2. Выбрать команду Схемотехнический элемент.

   

3. В окне Создание Схемотехнического элемента нажать кнопку Выбрать. На рисунке пример, когда порты были выбраны заранее.

   

4. В окне Импорт файла SNP выбрать файл формата Touchstone (*.s1p, *.s2p, .sNp) и нажать Открыть.

   

5. Дождаться завершения импорта.

6. Нажать ОК.

   

Назначенное условие появится в дереве проекта в папке Условия в группе Схемотехничекие элементы. Порты при этом пропадут, так как они теперь заняты.

Особенности условия в САПР "ГАММА"

После завершения расчета можно заменить исходный файл S-параметров, но при условии, что портов будет столько же и ассоциации остануться прежними. В таком случае, чтобы получить результаты для новых S-параметров, не нужно запускать расчет заново, достаточно открыть новые результаты.

Проверка корректности назначения

После импорта рекомендуется убедиться, что:

• выбран корректный файл Touchstone;
• количество портов соответствует моделируемому устройству;
• файл не содержит ошибок структуры;
• импорт выполнен успешно.

Типичные ошибки

Ошибка	Последствие
Импортирован неверный файл S-параметров	Некорректные результаты моделирования
Рабочая частота выходит за диапазон данных	Некорректная интерполяция характеристик
Использование модели с другим волновым сопротивлением	Ошибка согласования
Повторный импорт одного и того же элемента	Избыточные данные в проекте
Использование S-параметров вместо трехмерной модели при необходимости анализа полей	Невозможно исследовать распределение электромагнитного поля внутри компонента

Практические рекомендации

Перед импортом рекомендуется проверить файл Touchstone с помощью специализированного программного обеспечения или убедиться в его корректности по документации производителя.

Если для компонента доступны как трехмерная модель, так и файл S-параметров, рекомендуется использовать:

• трехмерную модель — при исследовании распределения электромагнитного поля, оптимизации геометрии или анализе внутренних процессов;
• схемотехнический элемент — при моделировании готового компонента с известными электрическими характеристиками.

Использование схемотехнических элементов позволяет существенно сократить время моделирования и повысить скорость разработки сложных СВЧ-устройств, сохраняя при этом точность, определяемую импортированными характеристиками.