Сергєєв А. А., Данилочкина Е. Н., Проніна Г. А. ВАТ “НВО” АПМАЗ “імені академіка А. А. Расплетіна Москва – 125178, Росія Тел.: (095) 9439203; e-mail: sergalal @ mtu -net.ru Надєждін Б. Б., Поляков Г. Б.

ФГУП ЦНІРТІ, Москва – 105066, Росія Тел.: (095) 2639800; e-mail: bornad@ok.ru

Анотація – У московському ВАТ “НВО” АЛМАЗ “імені академіка А. А. Расплетіна” триває розробка Систем Автоматизованого Проектування пристроїв НВЧ. Система Наскрізного циклу проектування полоськових пристроїв (МПП), що представляє собою одну з чотирьох Систем проектування Інтегрованого програмного комплексу лямбда + [1], дозволяє проектувати пристрої, що реалізуються на різних типах полоськових ліній і їх комбінаціях.

I. Вступ

Традиційно для проектування полоськових СВЧ-пристроїв в Системі МПП користувачем повинно було бути складено Формалізоване Завдання (ФЗ), що описує конструкцію плати, діапазон моделювання, а також склад (топологію) пристрою в термінах функціональних і конструктивних Базових Елементів (ФБЕ і КБЕ) та схему з’єднання їх у пристрої. У складі бібліотеки базових елементів Системи МПП в даний час налічується більше 150 ФБЕ (багатополюсників СВЧ, включаючи елементи з синтезуються розмірами), для яких розраховується матриця розсіяння і формується опис малюнка, і більше 30 КБЕ.

При використанні діалогової програми Користувача (ДПП МПП) [2] при складанні ФЗ можна застосувати Текстовий або Графічний редактори. Для складання розділу “Топологія” користувачеві пропонується вибрати необхідний БЕ з каталогу бібліотеки Системи МПП, задати числові значення параметрів елемента і вказати дані для розміщення на платі обраного БЕ або вимога на з’єднання вибраного елемента з вільними входами створюваного пристрою, на видалення елемента зі схеми і т.п.

В процесі обробки ФЗ основними Програмними модулями Системи МПП (Розрахунок ФЗ) проводиться синтез розмірів окремих ФБЕ, моделювання (розрахунок матриці розсіювання) і оптимізація необхідних інженерних характеристик, а також формується пошарове опис малюнка топології СВЧ-пристрої в цілому (в форматі мови ЯГТІ). За результатами моделювання користувач Системи МПП може отримати таблиці і графіки необхідних характеристик, а опис малюнка топології використовується далі на етапі технічного проектування.

II. Основна частина

В останній версії системи МПП складу виводяться в табличній формі характеристик розширено (додані нормовані вхідні опори, а також модулі і фази елементів матриці розсіювання). Зазначимо, що вимоги на склад видаються в табличній формі інженерних характеристик задаються в ФЗ, а самі таблиці формуються автоматично при Розрахунку ФЗ.

Нова можливість подання частотної залежності комплексних інженерних характеристик (нормовані вхідні опори й елементи матриці розсіювання) у вигляді кривих на круговій діаграмі Вольперт-Сміта з’явилася в зв’язку з включенням в ДПП МПП діалогової програми Smith.

Вхідними даними для програми є файли з результатами моделювання, сформовані в процесі Розрахунку ФЗ при роботі в графічному або текстовому редакторі ДПП МПП і зберігаються після виходу з системи. Відкриття файлу з даними в меню програми Smith супроводжується появою на діаграмі кривих частотної залежності нормованих вхідних опорів всіх входів пристрої та елементів матриці розсіювання.

Рис. 1. Приклад відображення на діаграмі Сміта інженерних характеристик. Збільшене зображення панелі інструментів.

Fig. 1. Electrical characteristics of some device on Smith chart (example). Panel of instruments (enlarged)

Використовуючи кнопки панелі інструментів вікна «DrmSmit» (рис. 1), можна міняти склад виведених на діаграму кривих. Крім того, за допомогою спеціального перемикача, розташованого ліворуч від назви кожної лінії в списку відображуваних ліній, можна видалити або відновити зображення будь-якої лінії на діаграмі. Натискання певної кнопки призводить до впорядкування нумерації входів з незалежних трактах (відповідно з нумерацією входів, наведеної в протоколі розрахунку пристрою системою МПП).

Кожна лінія відображається на діаграмі своїм кольором і позначається певним маркером в точках зламу. Початок лінії, відповідне нижньої частотної точці, зазначено квадратним маркером кольору лінії. Список ліній з назвами відображуваних інженерних характеристик розташовується в спеціальному вікні (панель «ЛЕГЕНДА»), Назва характеристики формується з урахуванням номера входу пристрою для нормованого вхідного опору і з урахуванням номерів двох входів пристрої для елементів матриці розсіювання: вх. сопр. N або S (N1, N2). Одна з кнопок панелі інструментів дозволяє приховати / показати діалогове вікно панелі «ЛЕГЕНДА».

Натискання кнопки «Друк» меню «Файл» вікна «DrmSmit» дозволяє роздрукувати діаграму на принтері.

В процесі розвитку Системи МПП серйозна увага приділяється конструкторсько-технологічне-кому проектування (підготовка інформації для випуску конструкторської документації і технологічної оснастки для випуску фотошаблонів від єдиного завдання на проектування, наданого розробником СВЧ-пристрої).

Для візуального контролю проектованої топології використовується програма Переглядача Топології DV (рис. 2, рис. 4).

Традиційно до складу Системи МПП входять програми формування керуючої інформації для ФНУ типу ЕМ-559, формування топології з урахуванням технологічного припуску при напиленні або травленні і програма формування Таблиці координат, яка може містити різну кількість рядків на сторінці і роздруковуватися на принтері будь-якого типу, визначеного в WINDOWS на ПЕОМ користувача. В останній версії введено упорядкування проходження точок контурів топології (починаючи з самої нижньої з усіх лівих). Крім того, дозволено ставити будь список буквених позначень для нумерації контурів в Таблиці координат. Інформація про координати точок в контурах (без зображення ліній таблиці) може бути видана в окремий файл, а потім скомпонована з шаблоном таблиці в текстовому редакторі WORD.

Нової можливістю, названої нами “композиція”, є формування суміщеного малюнка декількох топологій, перетворених графічними операціями масштабування, паралельний перенос, поворот, зеркаленіе. Для отримання суміщеного зображення складання з кількох плат користувач повинен заповнити лише дві таблиці, вибираючи потрібні файли топологій і задаючи параметри геометричних перетворень. В результаті формується файл з описом топології складання плат, який тут же можна побачити на екрані монітора (рис. 3, рис. 4).

Рис. 3. Композиція: суміщене зображення збірки з трьох плат.

Fig. 3. Composition: superposed images of three printed circuits

Наявність в Системі МПП універсального переко-діровщіка графічних форматів DJKODJK дозволяє обробляти опис топології плат не тільки в форматі ЯГТІ (генерований системою МПП), а й в інших форматах (ЯР-4, КПА-1200 і DXF-форматі системи AutoCAD дванадцятій версії).

За останній час за завданнями конструкторського і технологічного підрозділів в систему МПП введені програми трансляторів топологічної інформації в формат PDF для P-CAD 4.5 та в формат PDF 8.5 для P-CAD 2000. Наявність в Системі МПП таких трансляторів забезпечує використання опису спроектованої топології при виготовленні плат на сучасному зарубіжному обладнанні. Прикладом може служити прецизійний фрезерувальний верстат фірми LPKF, що дозволяє отримати фрезеруванням металізованої підкладки із спеціального матеріалу макет Полоскова плати з точністю класу А4.

Нові можливості щодо використання для виготовлення шаблонів друкованих плат і мікрозборок на лазерному плоттері LaserGraver4000S PSB (клас друкованих плат – до 5-го; дозвіл – 508 … 10 160 dpi) надає програмне забезпечення, розроблене в рамках Пакета прикладних програм “TOPAZ” і поставляється за бажанням споживача автономно або в складі Системи МПП.

Для використання разом з системою МПП популярних зарубіжних систем моделювання та проектування в систему МПП введені програми формування вхідної інформації для системи MATH-CAD, розроблений апарат підтримки в якості розділів бібліотеки задаються Базових елементів НВЧ полоськових вузлів довільній геометрії, розрахованої програмою Microwave Office.

I. Висновок

За минулий рік Система МПП знайшла нову якість, ставши однією з САПР СВЧ, включеної в програму навчання студентів в чотирьох Російських університетах. Цей процес не залишається безплідним і для самої МПП. За бажанням ВНЗ їх розробки в галузі програмного забезпечення проектування НВЧ-пристроїв можуть бути включені до складу Системи МПП як ціле або можуть бути використані при розробці нових модулів Системи МПП.

Автори висловлюють подяку за участь у спільних роботах Вендік І. Б. (ЛЕТІ, Санкт-Петербург), Сичов А. Н. (ТУСУР, Томськ), Касьянову А. О. (ТГРТУ, Таганрог), Мєшкову С. А . (МГТУ, Москва), Соркіну А. Р. (КДТУ, Красноярськ), а також співробітникам їх колективів, які брали участь в роботах.

II. Список літератури

[1] Батов П. П., Данилочкина Е. Н., Доброжанская О. П., Калашник І. Е., Орлов В. П., к.т.н., Проніна Г. А., Сергєєв А. А., Феоктистов В. Г., к.т.н. Інтегрований програмний комплекс лямбда + – корпоративна система математичного моделювання та проектування пристроїв НВЧ. Частина I. Інтегрована середу розробника. Системи проектування хвилеводних пристроїв і мікрополоскових плат. – Москва, ФГУП ВИМИ, Інформаційні технології в проектуванні і виробництві, № 2, 2002

[2] Данилочкина Е. Н “Проніна Г. А., Сергєєв А. А., Розробка та застосування графічного редактора і діалогової програми підготовки завдання в системі наскрізного циклу проектування полоськових пристроїв. Праці 58 – й науковій сесії НТОРЕС ім. О.С.Попова, том I, Москва, 2003

Puc. 4. Суміщене зображення збірки з трьох плат. Fig. 4. Superposed images of two printed circuits

[3] Сергєєв А. А., Данилочкина Е. Н “Проніна Г. А., Надєждін Б. Б., Поляков Г. Б. Нові можливості конструктор-сько-технологічного проектування в системі наскрізного циклу проектування полоськових пристроїв. 13-а міжнародна конференція “НВЧ-техніка і телекомунікаційні технології” (КриМіКо’2003). Матеріали конференції. С. 231-236

NEW POSSIBILITIES OF FUNCTIONAL AND TECHNICAL DESIGN IN FULL-CYCLE MICROWAVE STRIPLINE CAD SYSTEM

Sergeev A. A., Danilochkina E. N., Pronina G. A.

Almaz Scientific Industrial Corporation named after A. A. Raspletin Moscow -125190, Russia Tel.: (095) 9439203, e-mail: sergalal@mtu-net.ru Nadezhdin В. B., Polyakov G. B.

Federal State Unitary Enterprise “Central Research Radio Technical Institute” Moscow – 105066, Russia Tel.: (095) 2639800, e-mail: bornad@ok.ru

Abstract – In article considered some new features of interactive program for the stripline CAD System. This System is only one from four parts of integrated System “LAMBDA+” [1]. Stripline CAD System allows designing circuits, based on different types of microstrip lines and their combinations.

I. Introduction

As a start of a work, user of CAD system must create job for a design of microwave device. Now both Text Editor as well as Graphic Editor may be used for this purpose. There are over 150 Functional Basic Elements and over 30 Constructive Basic Elements in the System’s library. In contrast to Functional Element, Constructive Basic Element also has topologic representation, but has no electrical characteristics. Manipulating with the textual or graphic representations of Basic Elements, user creates complete job for CAD. After hard syntactic and semantic control of such a job the results of simulation of whole device are presented in table and graphic forms. Topological information used for technical design of microwave device.

II. Main part

The CAD under consideration is so-called Full Cycle System. It means that user will get full topologic description of all layers of projected microwave device along with the full set of electrical characteristics of this device in various forms and command files for phototypesetting or any other devices for manufacturing of microwave printed circuits.

Various programs of the CAD are capable to transfer topologic description of layers from one representation to another, to show all the layers or any of them on PC screen, zoom or resize the topology of layers. Compatibility with MATH-CAD, ACAD, P- CAD 4.5, P-CAD 2000 and Microwave Office systems is one of the main features of above CAD. New realized possibility is the file output for Laser Graver device.

III. Conclusion

Since last year CAD under consideration is one of the CAD Systems, affiliated to the programs of education in four Russian Universities. Software for microwave CAD systems developed in higher education institutes can be included to above named CAD System.

Анотація – Розраховані деякі електричні характеристики приладу на основі пересічних під прямим кутом квантових дротів (QW). Показано, що при відповідному підборі електрофізичних і геометричних параметрів така конструкція може реалізувати різні функціональні властивості. Запропоновано конструкцію і розрахований ККД перетворювача енергії на квантових дротах.

I. Вступ

На рис. 1 схематично показана конструкція електронного приладу (чотириполюсника), що складається з пересічних під прямим кутом квантових дротів QWX і QWY, паралельних осях координат ОХ і 0Y відповідно, і контактних областей РЄ, СС, DE і DC, до яких можуть бути включені зовнішні напруги Vce, Vcc, Vde, Vdc-Область перетину проводів будемо позначати як QWXY.

Рис. 1. Схематичне зображення досліджуваної структури.

Fig. 1. Investigated structure

За межі QWX і QWY з контактами приймемо області Гсе, ГСС, Гde, Tdc перетину QWX і QWY з площинами, перпендикулярними проводам, тобто площині X0Y, і містять точки «початку» чи «кінця» проводів :: хе, Хз, Уе, Уз. Будемо вважати, що кордони Гсе, Гсс, Гde, Tdc відповідають контактам з тривимірним металом. Геометрично область перетину квантових дротів QWXY обмежена площинами, перпендикулярними площині X0Y і містять відрізки:

ГХ1 = [(xi,yi),(x-i,y2)], Гх2 = [(x2, Yi), (х2, У2)],

ГУ1 = [(Xi,yi),(x2, Y-|)], Гу2 = [(Х1, у2), (Х2, У2)].

На рис. 2 і 3 показані потенційні рельєфи QWX і QWY при нульових прикладених напругах. А на рис. 4 представлені вольт – амперні характеристики (ВАХ) квантових дротів, розраховані при різних припущеннях.

QWX являє собою досить високоомний QW, в якому перший дозволений енергетичний рівень знаходиться вище енергії Фермі контактних областей. QWY, навпаки, є добре проводять QW, нижні енергетичні рівні якого розташовані нижче енергії Фермі контактів.

Рис. 2. Потенційний рельєф і енергія Фермі QWX при нульовому зсуві.

Fig. 2. Potential relief and Fermi energy of QWX under condition of zero voltage

Джерело: Матеріали Міжнародної Кримської конференції «СВЧ-техніка і телекомунікаційні технології»