Согласующие цепи на сосредоточенных элементах

Синтез согласующей цепи (СЦ) начинается с последовательного выбора в диалоговом окне Workspace Tree следующих окон: New Item, Synthesis, Impedance Match. Данный вид синтеза похож на способ проектирования фильтров. После того, как будут последовательно открыты названные выше окна, появится другое окно, в котором следует заполнить строку Name (имя) и загрузить шаблоны для заполнения исходных данных проектируемой цепи:

· Factory Default Values (по умолчанию от производителя);

· Last Saved Values (последний проект).

Далее необходимо нажать ОК. После на экране появятся три окна проектирования согласующей цепи (рис. 7.1).

 

3

2

1

Рис. 7.1. Три окна проектирования согласующих цепей:

1 — окно меню; 2 — АЧХ; 3 — схема фильтра

 

Функциональное назначение окон:

· Match1 Properties — устанавливает параметры согласующей цепи;

· Sch1 — содержит схему согласующей цепи;

· Match1_Design — содержит график частотной зависимости параметров S11 и S22 согласующей цепи.

В окне Match1 Properties находятся четыре вложенных окна (далее в тексте дается описание только для двух окон):

· Settings — параметры настройки СЦ;

· Sections — устройства и секции СЦ;

· Defaults — параметры элементов СЦ по умолчанию;

· Summary — итог проектирования.

В окне Setting вводят диапазон частот (Low Frequency Limit, High Frequency Limit), в котором должно быть обеспечено согласование и число рассчитываемых точек Number of points.

В окне Sections определяют:

· число звеньев СЦ и устройств;  

· тип входной и выходной нагрузок (Type);

· входное и выходное сопротивление или входной и выходной импеданс СЦ.

Нагрузки могут иметь активные и реактивные составляющие. Звенья ВЦ могут иметь различную структуру и устройства, включенные параллельно или последовательно. Согласующие цепи могут быть построены на сосредоточенных (до 200 МГц) и распределенных элементах (свыше 200 МГц). Если СЦ разрабатывают на сосредоточенных элементах, то она состоит из звеньев LC: Pi Network или Tee Network (П- или Т-образно включенные индуктивность и емкость), число таких секций может наращиваться при реализации широкополосных СЦ при нажатии Add Section (добавить звенья). Или СЦ состоит из LC Bandpass (полосовые фильтры) и LC Pseudo Lowpass (низкочастотные фильтры), степень согласования при реализации широкополосных СЦ регулируется числом включенных звеньев определяющих их порядок (Order).

Пример. Необходимо провести синтез СЦ от нижней граничной 100 МГц до верхней граничной 200 МГц частот на сосредоточенных элементах. Входная нагрузка или сопротивление источника 50 Ом, выходное сопротивление или нагрузка — 10 Ом. В таблице Settings окна Match1 Properties вводим диапазон частот и число рассчитываемых точек. В таблице Sections этого окна определим входное и выходное сопротивление, соответственно, 50 и 10 Ом и выберем согласующую цепь, например, LC Pi Network. Прежде чем рассчитать цепь Calculate, необходимо определить критерий синтеза СЦ. Для этого в окне менеджера Workspace Tree находим и нажимаем строку цель согласования (Match_Goal), после этого появляется окно Optimization Properties свойств оптимизации с выпадающими таблицами (рис. 7.2):

· General (Общее);	· Variable (Переменная);
· Goals (Цель);	· Method (Метод).

Рис.7.2. Вкладка Goal окна Optimization Properties

Таблицы и данные вкладок General, Variable, Method оставляем без изменения. В таблице Goals изменяем величины параметров цепи S11 и S22, по которым ведется оптимизация. Для облегчения согласования в широкой полосе уменьшим критерий до минус 20 дБ, нажимаем ОК. Далее возвращаемся к окну Match1 Properties, проверяем установленные параметры для СЦ, рассчитываем (нажимаем Calculate) и оптимизируем Optimize. Если не удается получить подавлением минус 20 дБ для согласующих цепей LC Pi Network или LC Tee Network, то выбираем. При цепи второго порядка не удалось получить –20 дБ даже при оптимизации. Тогда изменяем порядок цепи на третий, после чего становится видно, что даже без оптимизации синтезированная СЦ имеет во всем диапазоне значения S11 и S22 > |–20| дБ. Результаты расчета параметров S11 и S22 и принципиальная схема согласующей цепи с вычисленными номиналами элементов L и C показаны на рис. 7.3, а. Аналогичный результат получается, если в качестве типа СЦ выбрать LC Bandpass. Результаты расчета и оптимизации представлены на рис. 7.3, б.

3

2

1

а

Рис. 7.3 (начало). Результаты расчета согласующей цепи:
а — диапазон 100…200 МГц, тип СЦ LC Pseudo Lowpass;

1 — окно меню; 2 — АЧХ; 3 — схема фильтра

 

5

4

б

Рис. 7.3 (окончание). Результаты расчета согласующей цепи:
б — диапазон 100…200 МГц, тип СЦ LC Bandpass;

4 — схема фильтра; 5 — АЧХ

 

При синтезе широкополосных СЦ понадобятся цепи высокого порядка. Так, синтез согласующей цепи для тех же входных и выходных сопротивлений в диапазоне частот 100…500 МГц при типе цепи LC Bandpass необходим порядок цепи не менее пяти.