Машинное проектирование СВЧ устройств Гупта К., Гардж Р., Чадха Р.

Гупта К., Гардж Р., Чадха Р.
Год: 1987
Издательство: Радио и связь
Город: Москва
Количество страниц: 432
Язык: Русский
Формат: DJVU / RAR

Формат файла: RAR

С появлением СВЧ гибридных интегральных микросхем (ГИС) машинное проектирование стало неотъемлемым этапом разработки СВЧ устройств. Процесс разработки таких устройств а последнее время существенно усложнился из-за появления большого числа разнообразных активных и пассивных СВЧ элементов, возрастания сложности новых систем и необходимости более тщательного и точного проектирования. Вопрос еще более усложняется из-за того, что возможности подстройки и регулировки ГИС СВЧ после изготовления ограничены.
Область машинного проектирования и в том числе машинного проектирования микросхем СВЧ в последние годы стремительно раз вилась. Несмотря на то, что имеется ряд книг но машинному проектированию электронных цепей на низких частотах, в настоящее время нет книги, посвященной машинному проектированию СВЧ устройств Попыткой заполнить существующий пробел является настоящая кии га Она построена таким образом, чтобы дать детальное представление об общих понятиях и технических приемах, используемых при машин ном анализе и проектировании СВЧ устройств.
Любая задача машинного проектирования состоит из трех важных этапов — моделирования, анализа и оптимизации В предлагаемой книге описываются все эти этапы применительно к проектированию устройств СВЧ. Рассматривается моделирование различных компонентов, которые входят в состав устройств СВЧ. Это линии передачи, различные неоднородности, элементы с сосредоточенными параметрами, планарные компоненты и полупроводниковые приборы Предлагаются способы математического описания цепей, удобные для анализа, и обсуждаются методы матричного анализа СВЧ схем. Проводится анализ чувствительности и рассматриваются различные методы оптимизации.
Книга разделена на пять частей. В гл. 1 части 1 описывается эволюция СВЧ техники и вводятся основные понятия машинного проектирования. В гл. 2 приводится обзор некоторых способов математического описания СВЧ цепей.
Основополагающим этапом любого процесса проектирования цепей является моделирование активных и пассивных компонентов. Вопросы моделирования рассматриваются в восьми главах, составляющих часть 11 книги. При разработке схем СВЧ должны быть известны точные характеристики не только компонентов входящих в состав устройства, но и связанных с ними паразитных реактивных элементов. В предлагаемой книге семь глав посвящены описанию характеристик различных передающих структур неоднородностей, сосредоточенных элементов планарных компонентов и полупроводниковых приборов. При анализе допусков и в процессе оптимизации используется информация о чувствительности характеристик отдельных компонентов к изменению различных параметров. Одна из глав книги посвящена исследованию чувствительности передающих структур. Точные характеристики не которых элементов (таких, как полупроводниковые приборы) могут быть получены только путем измерения S-параметров в рабочем диапазоне частот. Измерения обычно производятся автоматически с помощью специальных измерителей. В одном из разделов этой главы рассматривается шестизондовый измеритель
Важнейшим этапом машинного проектирования является анализ цепей. Часть III посвящена различным методам анализа. Анализ СВЧ цепей обычно проводится с помощью S-матриц. Различные главы этой части посвящены расчету S-матриц полной цепи по известным S-матрицам отдельных компонентов, анализу чувствительности, анализу допусков и анализу переходных характеристик цепей. Анализ всех этих характеристик основан на решении матричных уравнений. Методика решения этих уравнений рассматривается в отдельной главе.
Для оптимизации СВЧ цепей могут использоваться различные методы. Здесь применяются как методы прямого поиска, так и градиентные методы. В трех главах части IV рассматриваются основные понятия оптимизации, однопараметрическая и многопараметрическая оптимизация. Здесь обсуждаются следующие методы оптимизации: метод поиска по образцу, метод Розенброка симплексный метод, метод Ньютона — Рафсона, метод Дэвидсона — Флетчера - Пауэлла и метод наименьших квадратов целевой функции.
Часть V состоит из двух глав в которых описываются програм мы машинного проектирования. Описана программа анализа СВЧ устройств, разработанная в Индийском технологическом институте, Канпур. В последней главе, написанной при участии Л. Бессера проводится обзор некоторых известных программ.
В гл. 13, 15—17 приведено несколько алгоритмов. Они записаны на языке типа Алгол Если читатель незнаком с языком этого типа то при первом чтении данные главы могут быть пропущены.
Предлагаемая книга написана на основании курса лекций по машин ному проектированию СВЧ цепей, прочитанных для аспирантов Индийского технологического института в весеннем семестре 1976 года. Часть материалов использовалась впоследствии для курса по СВЧ цепям. Работа по машинному проектированию СВЧ интегральных микросхем, выполненная в Индийском технологическом институте, является частью проекта субсидируемого Министерством электронной промышленности, и составила основное содержание этой книги. Некоторые материалы обсуждались на семинарах, проведенных в Федеративной политехнической школе Цюрих, летом 1979 года.
Предложенная книга предназначена для разработчиков СВЧ устройств и аспирантов, специализирующихся по технике СВЧ Эта книга может использоваться в качестве дополнительной литературы по курсу СВЧ цепей и куpcy машинного проектирования (анализу и сиитезу) Часть V книги, посвященная программам машинного проектирований, может быть прочитана самостоятельно независимо от изучения остальных разделов книги Глава 19 по микропрограммам машинного проектирования может непосредственно использоваться для анализа СВЧ устройств на полосковых и микрополосковых линиях.
Авторы выражают благодарность Л Бессеру, внесшему вклад в написание гл. 20 За плодотворные дискуссии авторы признательны коллегам из Индийского технологического института, Канпур, и Федеративной политехнической школы, Цюрих Они благодарны сотрудникам факультета электротехники Центра разработок электронных систем Индийского технологического института Перепечатка рукописи была осуществлена С. М. Абрахамом, иллюстративный материал под готовлен Р. К. Баджпаи и Л. С. Вермой. Работа над рукописью финансировалась Индийским технологическим институтом.
Благодарность выражается также д-ру X. Е. Грину и издательству Academic Press за разрешение воспользоваться табл. 51 из их публикации.