До самостійної роботи та виконання курсового проекту з дисципліни ПРОЕКТУВАННЯ ПРИСТРОЇВ СИСТЕМ ТЕХНІЧНОГО

МІністерство освіти і науки України Харківський національний університет радіоелектроніки

Методичні ВказІВКИ

до самостійної роботи та виконання курсового проекту з дисципліни
“ПРОЕКТУВАННЯ ПРИСТРОЇВ СИСТЕМ ТЕХНІЧНОГО

ЗАХИСТУ ІНФОРМАЦІЇ”

для студентів денної форми навчання за напрямами підготовки

7.050901 “Радіотехніка” та

6.170102 “Системи технічного захисту інформації”

ЗАТВЕРДЖЕНО

кафедрою „Основи радіотехніки”

Протокол № 9 від 14.02.2007.

Харків 2007

Методичні вказівки до самостійної роботи та виконання курсового проекту з дисципліни “Проектування пристроїв систем технічного захисту інформації” для студентів денної форми навчання за напрямами підготовки “Радіотехніка” та “Системи технічного захисту інформації” / Упоряд.: Д.С. Гавва, Д.В. Грецьких. – Харків: ХНУРЕ, 2007. – 77 с.

Упорядники: Д.С. Гавва

Д.В. Грецьких

Рецензія: А.І. Лучанінов

ЗМІСТ

С.

ВСТУП……………………………………………………………………………
	МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ДО САМОСТІЙНОЇ РОБОТИ……………….
	1.1	Основні відомості про дисципліну “Проектування пристроїв систем технічного захисту інформаціі”………………………………...
	1.2	Тематичний план лекцій і самостійної роботи……………………..
	МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ДО ВИКОНАННЯ КУРСОВОГО ПРОЕКТУ…………………………………………………………………………….
	2.1	Мета курсового проекту ……………………………………………..
	2.2	Тематика курсового проекту………………………………………...
	2.3	Структура і зміст курсового проекту………………………………..
	2.4	Методичні вказівки з виконання основних розділів змістовної частини пояснювальної записки……………………………………….
		2.4.1	Розрахунок лінії зв‘язку між радіодавачем та системою збору інформації ……………………………………………..........
		2.4.2	Розрахунок початкового варіанту схеми……………………..
		2.4.3	Моделювання розрахованого підсилювача потужності……..
		2.4.4	Проектування друкованої плати………………………………
	2.5	Вимоги до оформлення пояснювальної записки курсового проекту
	2.6	Організація проектування і захист курсового проекту……………..
ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ…………………………………………………………..
Додаток А.	Зразок титульного аркуша пояснювальної записки………....
Додаток Б.	Зразок оформлення завдання та вихідні дані до курсового проекту………………………………………….………………
Додаток В.	Приклад оформлення реферату………………………………
Додаток Г.	Приклад оформлення відомості проекту…………………….
Додаток Д.	Приклад оформлення переліку елементів електричної принципової схеми…………………………………………………..
Додаток Ж.	Перелік стандартів, які можуть бути використані у курсовому проектуванні……………………………………...............
Додаток К.	Приклади оформлення кресленників…………………..……..
Додаток Л.	Форма та розміри основного напису для кресленників та схем……………………………………………...………………

ВСТУП

У сучасному світі існує безліч загроз, яким повинно протистояти людське суспільство: крадіжки майна та інформаціїї, диверсії, неправомірні дії і т.п. Одним із засобів попередження та запобігання цим загрозам є використання різноманітних спеціалізованих радіотехнічних пристроїв і систем захисту, розвиток яких нині йде бурхливими темпами. У зв‘язку з цими обставинами актуальним стало створення курсу «Проектування пристроїв систем технічного захисту інформації», що входить до циклу професійної та практичної підготовки студентів. В ній реалізовано прагнення викласти технічні питання побудови сучасних систем захисту, зокрема інформації, а також прагнення розглянути ряд питань, що стосуються безпосередньо проектування їх різноманітних вузлів (підсилювачів потужності, синтезаторів та помножувачів частоти, комутаторів сигналу та ін.).

Метою даних методичних вказівок є часткове забезпечення навчального процесу за названою дисципліною. Методичні вказівки складаються з двох частин. Перша частина надає студентам інформацію про об‘єм, структуру і зміст вивчаємої дисципліни та інформацію про самостійну роботу студента з зазначенням рекомендованої літератури по кожному питанню, що вивчається у рамках лекційного матеріалу і самостійно.

Однією з найважливіших складових навчання є курсовий проект. Це один із видів індивідуальних завдань навчально-дослідницького характеру, що має на меті не лише поглиблення, узагальнення і закріплення знань студентів з навчальної дисципліни, а й набуття навичок самостійно працювати з спеціальною літературою, електронно-обчислювальною технікою, різного роду довідниковими посібниками та ін. Тому друга частина методичних вказівок присвячена меті, тематиці, структурі, рекомендаціям по виконанню та вимогам до оформлення курсового проекту.

У зв‘язку з тим, що у вимогах до оформлення проекту велика увага привертається графічній частині проекту, методичні вказівки містять відносно великий об‘єм додатків з відповідними прикладами оформлення текстової та графічної інформації. При цьому, з урахуванням того, що основною мовою спілкування та оформлення різноманітних документів більшості студентів для яких призначаються ці методичні вказівки є рорсійська мова, автори вважали за доцільне навести додатки саме цією мовою.

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ДО САМОСТІЙНОЇ РОБОТИ

1.1 Основні відомості про дисципліну “Проектування пристроїв систем технічного захисту інформації” Нормативні дані дисципліни “Проектування пристроїв систем технічного захисту інформації”, що належить до…

Тематичний план лекцій і самостійної роботи

Навчальний матеріал дисципліни “Проектування пристроїв систем технічного захисту інформації” умовно можна поділити на дві основні частини: - перша частина, у якій розглядаються загальні технічні питання побудови… - друга частина, у якій вивчаються питання проектування на принциповому рівні найбільш поширених функціональних…

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ДО ВИКОНАННЯ КУРСОВОГО ПРОЕКТУ

Мета курсового проектування

Метою курсового проекту з дисципліни “Проектування пристроїв систем технічного захисту інформації” є: систематизація, закріплення та розширення теоретичних і практичних знань студентів в області побудови пристроїв та систем захисту; здобуття вміння самостійно працювати зі спеціалізованою літературою та довідниками; оволодіння раціональними методами пошуку й аналізу сучасної вітчизняної та зарубіжної елементної бази для проектування радіотехнічних систем і пристроїв; застосування отриманих знань та набуття практичних навичок схемотехнічного моделювання, оптимізації та конструювання при проектуванні радіотехнічних пристроїв систем захисту з використанням відомих пакетів САПР, зокрема пакету програм проектування НВЧ пристроїв Microwave Office; розвиток вміння готувати та оформляти технічну і конструкторську документацію.

Тематика курсового проекту

Тематика курсового проекту спрямована на проектування радіодавача – одного з найбільш поширеного серед систем захисту радіотехнічного пристрою. Проект згідно із завданням припускає урахування останніх досягнень світової та вітчизняної радіоелектроніки, використання сучасної елементної бази та виконання практично усіх основних етапів проектування радіотехнічної апаратури – від розробки функціональної схеми пристрою, з розрахунком радіолінії зв‘язку з зовнішніми взаємодіючими радіопристроями, до комп‘ютерного моделювання і оптимізації, аналізу отриманих результатів та конструкторського проектування розрахованої принципової схеми одного з функціональних вузлів пристрою. Тому тематика курсового проекту є актуальною. Окрім цього важливе місце у курсовому проектуванні відводиться виготовленню конструкторської документації та кресленників на спроектований радіотехнічний пристрій, що також є невід‘ємною частиною проектування радіоапаратури.

Структура і зміст курсового проекту

Курсовий проект складається з пояснювальної записки (текстової частини) та графічної частини. Матеріал пояснювальної записки та графічної частини – це результат самостійної творчої роботи студента з питань, сформульованих у завданні на курсовий проект. При цьому пояснювальна записка курсового проекту має містити:

- титульну сторінку;

- завдання;

- реферат;

- зміст;

- перелік умовних позначень, символів, одиниць, скорочень і термінів;

- вступ;

- огляд аналогічних рішень;

- змістовну частину;

- висновки;

- перелік посилань;

- додатки.

Графічна частина включає в себе наступні кресленники та плакати.

- Радіодавач. Схема електрична функціональна.

- Підсилювач потужності. Схема електрична принципова.

- Підсилювач потужності. Плата друкована.

- Підсилювач потужності. Складальний кресленник.

- Основні характеристики підсилювача потужності, що моделювався у програмі Microwave Office.

Методичні вказівки з виконання основних розділів змістовної частини пояснювальної записки

Виконання курсового проекту слід починати з аналітичного огляду літературних джерел та сайтів Інтернету, в яких відображається сучасний стан радіотехніки в області технічного захисту майна та інформаціі. Результатом цієї роботи повинно бути подання у пояснювальній записці проекту характеристик радіотехнічних аналогів та їхнього порівняльного аналізу з метою застосування відомих методів і рішень до задачі, яка поставлена у курсовому проекті (наприклад, може бути наведена наступна інформація: принципи, переваги та недоліки побудови безпроводових охоронних систем; сучасні засоби безпроводового передавання інформації їхні характеристики; варіанти побудови приймальних, передавальних та інших трактів систем охорони й передавання різноманітних даних на сучасній елементній базі та ін.). Усі повідомлення, запозичені з різних джерел, наводяться з посиланням.

Після огляду літератури студент повинен синтезувати функціональну схему, яка забезпечує реалізацію заданих технічних вимог до приладу, що розробляється у проекті. Розглядаючи функціональну схему та аналізуючи можливі варіанти, слід враховувати переваги і недоліки існуючих аналогів, для вибору оптимального варіанту. У результаті проведеної роботи обґрунтовують вибір елементної бази. Необхідно в основу проектованого радіодавача покласти приймальнопередавальну інтегральну мікросхему. Технічний опис характеристик та принципу дії, опис виводів корпусу мікросхеми, функціональну схему внутрішньої структури та типовий варіант її підключення слід навести у відповідному додатку проекту. Функціональна схема радіодавача також повинна містити функціональну схему обраного приймача-передавача, а пояснювальна записка – обгрунтування необхідності кожного функціонального елементу схеми. Окрім цього в огляді аналогічних рішень треба розмістити підрозділ з описом принципу побудови, дії, технічними характеристиками та властивостями одного з імовірних давачів, що можна буде підключити до розроблюваного приймальнопередавального модуля, утворюючи тим самим повноцінний радіодавач.

Реалізація радіодавача можлива і на мікросхемах приймального та передавального трактів, реалізованих в окремих корпусах. У будь-якому випадку необхідно надавати перевагу новим сучасним електронним компонентам вітчизняного та імпортного виробництва.

На наступному етапі на основі обраної приймальнопередавальної мікросхеми та технічного завдання необхідно визначити початкові вимоги до структурних частин радіодавача (напругу живлення, тривалість імпульсів сигналу, індекс модуляціі, ефективну ширину спектру сигнала, коефіцієнти передачі окремих функціональних блоків, смуги пропускання, чутливість приймального тракту та ін.) і розрахувати радіолінію зв‘язку між радіодавачем та базовою станцією системи збору інформації.

Розрахунок лінії зв‘язку між радіодавачем та системою збору інформації

У основу розрахунку енергетики сигнала та завади треба покласти модель, що використовує рівняння передачі ,

Розрахунок початкового варіанту схеми

Електричний розрахунок підсилювача провадиться на основі обраної принципової схеми та методики. У основу проектування підсилювача має бути покладена… Отже у курсовому проекті спочатку доцільно в окремому підрозділі висвітлити… Перед розрахунком радіоелементів встановлення відповідного режиму роботи підсилювача та його термостабілізації слід…

Моделювання розрахованого підсилювача потужності

Моделювання підсилювача потужності складається з наступних етапів:

створення проекту, вибір транзистора та отримання його S-параметрів;

отримання частотної залежності коефіцієнта стійкості транзистора у заданому диапазоні частот;

отримання частотних залежностей коефіцієнтів передачі (підсилення);

визначення коефіцієнтів відбиттяу площині транзистората вхідного й вихідного опорів транзистора;

- визначення областей стійкості транзистора;

оптимізація розрахованих кіл узгодження транзистора;

- отримання вольт-амперних характеристик транзистора;

розрахунок характеристик підсилювача.

Розглянемо їх.

Створення проекту, вибір транзистора та отримання його S-параметрів. Відкривши програму Microwave Office та виконавши команду File/New Project і File/Save Project As, створіть новий проект. Далі виконайте команду Project/Add Schematic/New Schematic… (чи у вікні перегляду проекту на вкладинці Proj виділіть рядок Circuit Schematics, натисніть праву кнопку миші та виконайте команду New Schematic) для створення вікна редактора принципової схеми з назвою, що необхідно буде ввести у діалозі Create New Schematic.

Тепер можна перейти до вибору транзистора підсилювача. Розкрийте вкладкуElem вікна менеджера проекту, де знаходяться бібліотеки радіоелементів та з яких збираються принципові схеми радіопристроїв. Вибрати транзистор з придатними параметрами для підсилювача можна у теці Data бібліотеки. Вона містить елементи різних фірм виробників, що підключаються додатково після встановлення програми Microwave Office. При виборі зверніть увагу на те, що у теці Data знаходяться лінійні моделі елементів (описуються S параметрами). Для того, щоб можна було повноцінно промоделювати транзисторний підсилюючий каскад, у теці Library\Nonlinear\«фірма виготовник»повинна бути нелінійна модель вибраного транзистора.

Існує варіант, коли користувач програми бажає для моделювання вибрати транзистор з теки Library, а у теці Data немає його S параметрів. У такому випадку можна знайти частотні залежності цих параметрів в інших джерелах та власноручно ввести їх в програму у вигляді спеціального файла [29].

Вибравши транзистор, перетягніть його з теки Data у поле редактора електричної схеми. Тепер на вкладинці Proj менеджера проекту можна подивитись деякі його параметри. Для цього наведіть курсор на рядок з назвою транзистора, що розташован нижче рядка з назвою проекту , та двічі натисніть ліву кнопку миші. На робочому столі з‘явиться вікно з таблицею частотної залежностіS параметрів (модуля MAG та аргумента ANG), деякими електричними пареметрами (наприклад, граничною напругою колектор-емітер VCE, струмом колектора IC) та ін. У стовпці f GHz можна побачити граничну частоту транзистора, але вікно не містить повної інформації щодо електричних параметрів, наприклад максимальної вихідної потужності транзистора. Тому для отримання усіх необхідних електричних параметрів транзистора при розрахунку підсилювача слід скористатись або «довідниковим виданням», або деякі з них отримати шляхом моделювання у Microwave Office.

Незважаючи на те, що у відкритому вище вікні ми бачили необхідні для розрахунків S параметри, часто для «ручного розрахунку» потрібні їхні представлення не у вигляді модуля та аргумента, а у вигляді дійсної та уявної частин. Для того, щоб не робити перерахунок однієї форми представлення в іншу вручну, можна вивести ці значення у вигляді таблиць. На вкладинці Proj менеджера проекту виділіть елемент Graphs, натисніть праву кнопку миші та виберіть Add Graph…. У діалозі Create Graph, що відкрився, введіть ім‘я таблиці (наприклад, Tab S param) та виберіть опцію Tabular. До оболонки таблиці, що з‘явиться, необхідно додати параметри, що нас цікавлять. Тобто, виділивши Tab S param на вкладинці Proj, натисніть знову праву кнопку миші та виберіть команду Add Measurement…. Далі у вікні Add Measurement to ‘…’ для побудови дійсної частини S₁₁ параметра необхідно вибрати наступні опції: Meas. Type – Port parameters; Measurement – S; Data Source Name имя транзистора (наприклад, R410V22M); To port index – 1; From port index – 1; Complex modifier – Real. Результати з‘являться у таблиці після виконання розрахунків за командою Simulate\Analyze . Для отримання у таблиці частотної залежності уявної частини S₁₁ необхідно повторити ті ж самі дії, що і раніше (починаючи з команди Add Measurement…), але у опціїComplex modifierвстановити Imag. Виведення значень інших параметрів S₁₂, S₂₁, S₂₂здійснюється таким самим чином, що і S₁₁, змінюються лише опціїTo port index та From port index.

Зверніть увагу, що програма у таблицю виводить значення S параметрів тільки на тих частотах, які були представлені у «довідковому файлі» транзистора (рис. 2.2.а). Якщо серед них немає параметрів на частотах, що нас цікавлять, необхідно зробити інакше. У вікні редагування електричної схеми до нашого транзистора підключити на вхід та вихід два порти (Schematic\Add Port – елемент, яким позначають вхідні та вихідні клеми електричної схеми та який може бути як навантаженням, так і джерелом сигналу) (рис. 2.2.б). Після цього необхідно встановити частоти(у) розрахунку. Це можна зробити на вкладинці Frequency Values вікна Project Options, що викликається або командою Options/Project Options…, або подвійним натисканням лівої кнопки миші навевши курсор на рядок Project Options у вкладинці Proj вікна перегляду проекту. Не забудьте після введення значень діапазону частот (Start та Stop) і кроку збільшення частоти (Step) натиснути кнопку Apply. Значення частот, на яких буде моделюватися схема, відображаються у вікні Current Range (рис. 2.2.в).

а)

б)

в)

Рисунок 2.2 –Таблиця S параметрів (а), схема транзистора з портами (б) та діалог встановлення частот розрахунку(в) у програмі Microwave Office

Зробивши це, можна переходити до побудови таблиці. Дії при додаванні характеристик в оболонку таблиці остаються тими самими, за винятком параметра Data Source Name, де вказується ім‘я схеми транзистора з портами (рис. 2.2.б). Крім отриманняS параметрів у числовому вигляді для наочної оцінки поведінки цих параметрів бажано також побудувати графіки їхніх частотних залежностей. Може виявитись, що вибраний транзистор має на робочих частотах аномальні значення S параметрів – великі провали чи сплески значень, порівняно зі значеннями на сусідніх частотах. Це може призвести до нестабільної работи проектованого пристрою. Будуються графіки таким же чином, як і таблиці, за винятком того, що у діалозі Create Graph вибирається не Tabular, а опціяRectangular.

Отримання частотної залежності коефіцієнта стійкості транзистора. При розрахунку транзисторного підсилювача ультрависоких та надвисоких частот слід звертати увагу на забезпечення його стійкості. Стійкість підсилювача визначається S параметрами транзистора та опорами, на які він навантажений. На порівняно низьких частотах транзистор має виражені невзаємні властивості та підсилювач на такому елементі працює стало. У діапазоні НВЧ транзистор значною мірою втрачає властивість невзаємності через наявність паразитних зворотних зв‘язків (як внутрішніх, так і зовнішніх), тому при деяких опорах джерела сигналу та навантаження у площині транзистора підсилювач може перейти у режим самозбудження. Тому у теорії проектування підсилювачів ультрависоких і надвисоких частот вводять поняття безумовної (чи абсолютної) та умовної стійкості підсилювача [6, 11]. Так, підсилювач вважається безумовно стійким у заданому діапазоні частот, якщо він не збуджується у цьому діапазоні при будь-яких опорах пасивних зовнішніх навантажень. Якщо існують навантаження, здатні привести підсилювач до самозбудження, то він є умовно стійким (чи потенційно стійким, чи потенційно нестійким). «Стійкість чи нестійкість» транзистора крім усього іншого суттєво позначається на підсилюючих та шумових характеристиках підсилювача потужності.

Таким чином, спочатку після вибору транзистора за його характеристиками, використовуючи відомі його S параметри, розраховують коефіцієнт стійкості k_у. Якщо k_у<1 підсилювач потенційно нестійкий, в результаті чого треба вибрати інший транзистор чи стабілізувати його на заданих частотах (спосіб стабілізування транзистора за допомогою додаткового опору, який змінює S параметри нелінійного елемента наведений у [10]). Якщо k_у>1 перевіряють, чи виконуються інші умови стійкості для подальшого проектування каскаду [6, 10]. Тому, на наступному кроці аналізу підсилювача за допомогою Microwave Office треба визначити характеристики, пов‘язані зі стійкістю транзистора та деякі інші його залежності, що впливають на роботу підсилювача.

Отримаємо частотну залежність коефіцієнта стійкості. Для цього треба побудувати оболонку графіка Rectangular та додати до неї характеристику з наступними параметрами:Meas. Type – Linear; Measurement – K; Data Source Name ім‘я обраного транзистора. Після виконання команди моделювання характеристики Simulate\Analyze , нанесіть на графік маркери, що позначають частотні границі області безумовної стійкості та значення k_у на робочій частоті. Додавання маркерів відбувається після активізації вікна графіка, натиснення правої кнопки миші та виконання команди Add Marker(або за командою загального меню програми Graph\Marker\Add Marker), після чого натисненням лівої кнопки миші маркер встановлюється на кривій. Фіксуючи трикутну точку маркера на кривій натисненням тієї ж лівої кнопки миші, маркер можна зсунути на інше місце характеристики.

Взагалі, для полегшення аналізу отриманих при моделюванні результатів рекомендується встановлювати маркери на усіх графіках. Бажано також за допомогою діалогу редагування зображення графіків (викликається командою Graph\Properties…) наносити назви та одиниці вимірювання на осі, встановлювати більш щільну сітку та робити пояснювальні написи російською мовою.

Отримання коефіцієнтів передачі. Після з‘ясування стійкості обраного транзистора на робочій частоті можна встановити його максимальний номінальний та реалізований коефіцієнти передачі потужності (коефіцієнти підсилення). Будуються частотні залежності цих характеристик транзистора в Rectangular оболонці з встановленням наступних опцій: Meas. Type – Linear Gain; Measurement – GMAX; Data Source Name ім‘я створеної раніше при отриманні S параметрів схеми з двома портами (рис. 2.2.б);Result type – DB (виведемо характеристики у дБ). Реалізований коефіцієнт передачі додайте на цей же графік. При цьому встановіть ті ж самі опції за винятком опції Measurement, де виберіть GT.

Визначення коефіцієнтів відбиття у площині транзистора та вхідного й вихідного опорів транзистора.Відзначимо, що максимальний коефіцієнт підсилення потужності безумовно стійкого підсилювача виходить при одночасному узгодженні на вході та виході транзистора. Тому для розрахунку кіл узгодження транзистора, при яких реалізується режим двостороннього узгодження (режим максимального коефіцієнта підсилення), необхідно знати коефіцієнти відбиття від входів транзистора та вхідний і вихідний опори у площині транзистора. Для отримання цих характеристик спершу у діалозі Project Options на вкладинці Frequency Values встановіть центральну робочу частоту підсилювача. Далі додайте по команді Add Graph… оболонку графіка Smith Chart (це так звана діаграма Вольперта-Сміта, чи діаграма повних опорів). Командою Add Measurement… додамо на діаграму коефіцієнти відбиття. При цьому необхідно встановити наступні опції: Meas. Type – Linear; Measurement – GM1 (для відбиття від «входу») чи GM2 (для відбиття від «виходу»); Data Source Name ім‘я схеми транзистора з двома портами (рис. 2.2.б). Після моделювання характеристики Analyze для правильного відображення результатів необхідно відредагувати графік. Виконавши команду Graph\Propertis…, відкрийте вкладинку Markers та у групі елементів управління Display Type виберіть Reflection coefficient. У групі Display format можна вибрати форму представлення розрахованих параметрів, наприклад, у вигляді комплексного числа Real/Imaginary. Закривши діалог, за командою Add Marker додайте також на графіки маркерів.

Для побудови графіка зі значеннями вхідного та вихідного опору у площині транзистора необхідно проробити майже ті самі дії, що й для коефіцієнтів відбиття. Відмінність полягає у виборі характеристики та у редагуванні графіка. Треба, по-перше, вибрати наступні установки: Meas. Type – Linear; Measurement – ZM1 (для опору на «вході» транзистора) чи ZM2 (для опору на «виході» транзистора); Data Source Name ім‘я схеми транзистора з двома портами (рис. 2.2.б). По-друге, при редагуванні у групі елементів управління Z or Y display, на закладинці Markers, обрати Denormalized to для денормування отриманих значень опорів (програма за замовчуванням виводить на графік нормовані на 50 Ом характеристики), та у групі Display Typeвибрати Real/Imaginary.

Зверніть увагу, що самозбудження підсилювача можливе лише у випадку, коли активна складова вхідного та (чи) вихідного опору транзистора стає негативною. При цьому вхідний опір транзистора залежить від опору його вихідного навантаження, а вихідний – від опору вхідного (як відзначалось раніше, транзистор втрачає властивість невзаємності). Це буде видно далі, при оптимізації кіл узгодження підсилювача.

Визначення областей стійкості транзистора. Окрім знайдених характеристик важливо, особливо при проектуванні потенційно нестійкого підсилювача, визначити області припустимих опорів вхідного та вихідного навантажень у площині транзистора, при яких підсилювач працюватиме без самозбудження. Зробити це також необхідно і для безумовно стійкого транзистора, щоб ще раз проконтролювати отримані по стійкості результати. Таким чином, для встановлення областей, де активна складова опору транзистора є позитивною, створіть оболонку графіка Smith Chart та додайте на неї характеристику з наступними параметрами: Meas. Type – Circle; Measurement – SCIR1 (для опорів вхідного навантаження) чи SCIR2 (для опорів вихідного навантаження); Data Source Nameім‘я схеми транзистора з двома портами (рис. 2.2.б).

Після побудови характеристик, на графіку можна побачити контури (для SCIR1 та SCIR2), у кожній точці яких коефіцієнт відбиття від генератора (навантаження) підсилювача дорівнювює одиниці. Нагадуємо, що коефіцієнт відбиття менше одиниці вказує на режим стійкої роботи підсилювача, тоді як коефіцієнт відбиття більше одиниці відповідає потенційній нестійкісті активного приладу підсилювача. Отже, коло стійкості показує область нестійкості пунктирною лінією. Якщо пунктирна лінія виявляється усередині суцільної лінії, то зовнішня сторона кола показує область стійкості, і навпаки: якщо пунктирна лінія розташована зовні суцільної лінії, то внутрішня сторона є областю стійкості.

Таким чином, якщо отримані значення опорів транзистора лежать в області стійкості, можна продовжувати проектувати підсилювач. Однак зверніть увагу, що отримані області стійкості активного приладу дають змогу допомогти дати відповідь на запитання – чи можливо спроектувати підсилювач з фіксованим (не максимально можливим) коефіцієнтом підсилення. Зменшення коефіцієнта підсилення можна домогтися, зробивши розузгодження на вході та (чи) виході транзистора (узгодження здійснювати для інших опорів у площині транзистора). На практиці узгодження на вході зберігають, а необхідний коефіцієнт підсилення отримують за допомогою вихідного навантаження. При цьому, усі опори навантаження, що забезпечують необхідний коефіцієнт підсилення за умови узгодження на інших клемах транзистора, лежать на колі – постійного підсилення. Побудувати його на діаграмі повних опорів (Вольперта-Сміта) можна вручну [6], проте програма Microwave Office дозволяє це зробити автоматично. Для цього створіть оболонку Smith Chart та додайте наступну характеристику: Meas. Type – Circle; Measurement – GPC_MAX; Data Source Name – ім‘я схеми транзистора з двома портами; Number circles – кількість кіл постійного підсилення (від 1 до 20), що будуть відображатись на графіку; Gain Step – крок зміни підсилення транзистора у дБ, починаючи з максимально можливого значення. Максимальне значення коефіцієнта підсилення на графіку буде зображене лише однією точкою (хрестик). Це говорить про те, що максимальне значення цього параметра можливе лише при одному значенні опорів у площині транзистора. Чим менший коефіцієнт підсилення, тим більший радіус кола постійного підсилення.

Отже, побудувавши коло постійного підсилення, треба вибрати на ньому одне з багатьох можливих значень опору у площині транзистора, узгодивши яке з навантаженням проектованого підсилювача, можна отримати потрібний коефіцієнт підсилення. При цьому слід пам‘ятати про області стійкості активного приладу та обирати опори на колі якомога ближче до центру діаграми повних опорів для отримання меншого коефіцієнта відбиття від «входу»/«виходу» транзистора.

Варто відзначити, що одним із найважливіших параметрів високочастотних та НВЧ підсилювачів є також коефіцієнт шуму. Відомо [6], що коефіцієнт шуму підсилювача залежить від опору (провідності) джерела сигналу у площині транзистора, і те, що відповідним вибором цього опору можна мінімізувати коефіцієнт шуму. Але опір джерела сигналу, що відповідає режимам максимального підсилення (у випадку безумовно стійкого підсилювача), та мінімального коефіцієнта шума не збігаються. Тому опір джерела сигналу часто обирають з компромісних міркувань.

Що стосується програми Microwave Office, то вона дозволяє для аналізу проєктованого пристрою розрахувати та побудувати біля десятка різних характеристик, пов‘язаних з шумом. Розгляньте декілька з них. Наприклад, оцініть частотну залежність власних шумів обраного для підсилювача транзистора. Для цього на вкладинці Frequency Values вікна Project Options, що викликається за командою Options/Project Options…, встановіть частоти розрахунку ±10% від центральної робочої частоти проєктованого підсилювача, створіть Rectangular оболонку графіка та додайте характеристику з наступними установками: Meas. Type – Noise; Measurement – NF; Two Port Name ім‘я схеми з транзистором та двома портами; Result Type – DB не відзначати! Усі шумові характеристики будуються у дБ за замовчуванням. При розрахунку характеристики враховується імпеданс опору генератора на вході чотириполюсника (у нашому випадку транзистора), від якого залежить коефіцієнт шуму. Додайте на цей же графік криву мінімально досяжного коєфіцієнта шуму при ідеальних умовах узгодження на вході. Параметри характеристики наступні: Meas. Type – Noise; Measurement – NFMin; Two Port Name ім‘я схеми з транзистором та двома портами; Result Type – DB не відзначати! Отримана характеристика покаже, який ми можемо отримати коефіцієнт шуму підсилювача з обраним транзистором в ідеальних умовах.

Окрім цього, якщо пріоритетним є отримання від підсилювача потужності саме низького коєфіцієнта шуму, обов‘язково треба проаналізувати частотну залежність активної та реактивної частин оптимального імпедансу джерела, при якому забезпечується мінімальний коефіцієнт шуму. Зробити це можна, побудувавши у Rectangular оболонці характеристику з параметрами: Meas. Type – Noise; Measurement – ZMIN;Two Port Name – ім‘я схеми з транзистором та двома портами; Complex Modifier – Real (для активної частини імпедансу) чи Imag (для реактивної частини імпедансу). Графік покаже, узгодження з яким саме імпедансом на вході схеми дозволить реалізувати низький рівень шуму.

На закінчення розгляду шумових характеристик відзначимо, що для реалізації «компромісного» варіанту підсилювача, тобто підсилювача з заданим коефіцієнтом шуму та заданим коефіцієнтом підсилення, треба побудувати на одній діаграмі повних опорів кола рівного коефіцієнта шуму та рівного коефіцієнта підсилення. Тоді, реалізувавши узгодження навантажень підсилювача з вхідним та вихідним опорами у площині транзистора, що взяті на перетині побудованих кіл (чи із спільної області діаграми повних опорів, що належить цим колам), ми отримаємо необхідні характеристики шуму та підсилення. Ящо опори будуть взяті зі спільної області кіл, побудованих на діаграмі, ми можемо отримати дещо нижчий коефіцієнт шуму та дещо більший коефіцієнт підсилення, ніж у випадку вибору опору на перетинах кіл. Таким чином, для побудови рівного коефіцієнта шуму спочатку треба встановити одну центральну робочу частоту підсилювача у вікні Project Options, створити Smith Chart оболонку графіка та додати наступну характеристику: Meas. Type – Circle; Measurement – NFCIR; Two Port Name – ім‘я схеми з транзистором та двома портами;; Number of circles– кількість кіл рівного коефіцієнта шуму, що будуть відображатись на графіку;Step between (dB)– крок зміни коефіцієнта шуму у дБ.

Оптимізація розрахованих кіл узгодження транзистора. Вище ми говорили, що транзисторний підсилювач може забезпечити задані електричні характеристики (коефіцієнт підсилення, шуму тощо), якщо транзистор правильно навантажений, тобто якщо опір джерела сигналу Z_г та навантаження Z_н (рис. 2.3.а) в площині транзистора мають цілком відповідні значення. А опори реальних джерел сигналу та навантаження, як правило, дорівнюють 50 Ом. Тому підсилювач повинен містити в себе узгоджуючі кола (УК), що здійснюють трансформацію опорів Z_г та Z_н у вхідний та вихідний опори транзистора Z₁ та Z₂.

а) б)

Рисунок 2.3 – Функціональна схема підсилювача (а) та

принципова схема кіл узгодження (б)

Таким чином, для проведення подальшого моделювання підсилювача та отримання його основних характеристик нам необхідно у курсовому проекті спроектувати та оптимізувати кола узгодження обраного таранзистора. Тобто спочатку обрати вхідну та вихідну схеми узгодження (наприклад, П-подібні) та «вручну» розрахувати на робочій частоті їхні елементи [8, 9], з урахуванням знайдених раніше за допомогою програми Microwave Office вхідного та вихідного опорів обраного транзистора. При цьому слід пам‘ятати про комплексне значення опорів Z₁ та Z₂ та врахувати їхні реактивні складові у колах узгодження. Після цього за допомогою програми необхідно отримати частотні залежності коефіцієнта відбиття від узгоджених входів транзистора.

Для отримання частотних залежностей коефіцієнтів відбиття зберіть принципову електричну схему з транзистора, 50 Омних портів та розрахованих кіл узгодження (наприклад таку, яка зображена на рис. 2.3.б, де як транзистор треба взяти ту модель елемента, що описується S параметрами, тобто модель з теки Data). Далі задайте у діалозі Project Options частотний діапазон аналізу схеми (приблизно ±10% від центральної робочої частоти підсилювача) та побудуйте у Rectangular оболонці графіку характеристики з наступними параметрами: Meas. Type – Port parameters; Measurement – S; Data Source Name – ім‘я зібраної схеми узгодження (у нашому випадку рис. 2.3.б); To port index та From port index – 1 для коефіцієнта відбиття від входу схеми та 2 для коефіцієнту відбиття від виходу схеми; Complex modifier – Mag (модуль характеристики).

У багатьох випадках проведений так званий «ручний» розрахунок дасть на робочій частоті не зовсім задовільні значення коефіцієнтів відбиття (десь 0.4 … 0.6). Тому для їх поліпшення (хоча б до 0.1) необхідно провести автоматичну оптимізацію узгоджуючих кіл. Для цього спочатку треба вказати умови оптимізації та задати цільову функцію. Вказати умови – це вказати елементи схеми узгодження, параметрами яких можна варіювати під час оптимізації, та які максимальні і мінімальні значення можуть приймати ці параметри. Зробити це можна, відкривши закладку Var вікна перегляду проекту. Виділивши у її верхній частині ім‘я схеми, що оптимізується, у нижній частині можна побачити усі елементи та параметри схеми, які можна змінювати. Наприклад, для оптимізації кіл узгодження на зосереджених елементах це номінали емностей та індуктивностей. Для кіл узгодження, що побудовані на елементах з розподіленими параметрами, це довжина мікросмужкових відрізків узгодження та шлейфів. Тому треба відмітити (ввімкнути) напроти необхідних елементів кнопки «О» (оптимізація) та «С» (обмеження на параметр, що вводяться у комірку стовпців Lower і Upper – відповідно нижній та верхній кордони зміни параметрів елемента, наприклад, 1 – 10000 пФ).

Для задання цілі оптимізації відредагуйте графік частотної залежності коефіцієнтів відбиття для узгодженого транзистора, що був побудований вище. Активуйте графік, виконайте команду Graph\Propertis…та виберіть закладку Limits. Відключіть опцію Auto limits у групі Left Y-Axis та у опції Minimum встановіть 0. Закрийте діалог. Після цього за командою Project/Add Opt Goal у діалозі New Optimization Goal додайте на графік безпосередньо цілі оптимізації (Goal). Візуально на графіку вони являтимуть собою лінії (кількість не обмежена, дивись рис. 2.4.а), що вказують програмі під час оптимізації параметрів схеми, як повинна йти характеристика (Meas): вище (Meas>Goal ), нижче (Meas<Goal ), чи безпосередньо по лінії (Meas=Goal ).

Кожна обмежувальна (цільова) лінія потребує окремого виклику діалога New Optimization Goal та введення в нього відповідних даних (рис. 2.4.б):

Measurement – ім‘я схеми, що оптимізується, та тип характеристики, яка оптимізується;

Goal Type – критерій оптимізації (наприклад, опція Meas<Goal вказує, що оптимізуємий параметр проектованого пристрою (Meas) повинен бути менше вимагаємого значення (Goal));

Range – діапазон частот, у якому має виконуватись вимога оптимізації;

Goal – мета оптимізації (потрібне значення);

Weight– ваговий коефіцієнт;

L– розмірність метрики, в якій визначається відстань між необхідним та одержуваним значенням параметра, що оптимізується.

У Microwave Office цільова функція Costвизначається у такий спосіб: Cost=Weight*|Meas-Goal|**L.

а) б)

в) г)

Рисунок 2.4 – Обмежувальні лінії на графіку (а), діалог задання мети оптимізації (б), цільові лінії у дереві проекту (в) та діалог оптимізації (г) у програмі Microwave office

Після цих встановлень параметрів, потрібні обмеження частотної залежності коефіцієнтів відбиття (цільові лінії) будуть додані у розділ Optimizer Goals на вкладинціProj (рис. 2.4.в). Якщо необхідно відредагуватицільову лінію, треба визвати вікно редагування Modify Optimization Goal подвійним натисканням лівої кнопки миші у Optimizer Goals по відповідній лінії. Розташування нанесеної на графік цільової лінії можна змінювати також за допомогою фіксації (на кінцях чи в середині лінії) та перетягнення курсору миші безпосередньо на графіку. В разі необхідності видалення будь якої цільової лінії, вона виділяється у розділі Optimizer Goals, після чого натискається кнопка Delete.

Для запуску оптимізації треба вибрати у менюSimulate команду Optimize. У відкрившемся одноіменному діалоговому вікні (рис. 2.4.г) встановіть позначку Show All Iterations(показувати усі ітерації), укажіть кількість ітерацій (Maximum Iterations) та виберіть метод оптимізації у списку Optimization Methods. Якщо Вам невідомі переваги чи недоліки вказаних методів, залишіть метод оптимізації той, що був обраний за замовчуванням. Натисніть кнопку Start (пуск). Процес оптимізації можна спостерігати на графіку за зміною форми характеристики, що оптимізується, та зміною величини похибки (Cost і Cost History) у діалозі Optimize.

Отримання вольт-амперних характеристик транзистора. Окрім розглянутих вище питань, для правильного проектування та формування повної схеми підсилюючого каскаду (встановлення робочої точки транзистора) необхідно мати вольт-амперні характеристики (ВАХ) транзистора. Для отримання ВАХ, обраного транзистора за допомогою Microwave Office необхідно спершу створити нову електричну схему вимірювання (Project/Add Schematic/New Schematic…). Звичайно можна зібрати схему вимірювання ВАХ використовуючи амперметри (I_METR) та вольтметри (V_METR), що знаходяться у бібліотеці MeasDevice на вкладинці Elem менеджера проекту. Але у програмі для вимірювання ВАХ біполярних транзисторів (GBJT) передбачені спеціальні вимірювачі IVCURVEI (для вимірювання вихідних ВАХ (I_c(U_с_e) при var I_b)) та IVCURVE (для вимірювання вхідних ВАХ (I_b(U_be) при var U_ce)), що знаходяться убібліотеці MeasDevice/IV. Тому, для отримання вихідної ВАХ зберіть схему, яка показана на рис. 2.5.а. Як транзистор необхідно взяти його нелінійну модель, тобто з теки Library\Nonlinear\... бібліотеки елементів.

а) б)

Рисунок 2.5 – Схеми для вимірювання вихідної (а) та вхідної (б) ВАХ

Далі, для встановлення специфікацій вимірювача наведіть на нього курсор та двічі натисніть ліву кнопку миші. У діалозі встановлення параметрів, що з‘явилося, введіть значення:VSWEEP_start, VSWEEP_stop, VSWEEP_step – відповідно початкове, кінцеве значення та крок зміни напруги колектор-емітер; ISTEP_start, ISTEP_stop, ISTEP_step – відповідно початкове, кінцеве значення та крок зміни струму бази. Варто розуміти, що для різних транзисторів оптимальні значення цих параметрів для перегляду ВАХ будуть різними, тому їх треба буде підібрати після побудови графіку ВАХ. А для отримання графіка треба у діалозі Add Measurement to ‘…’, що з‘являється після виконання команд Project/Add Graph та Add Measurement, встановити: тип вихідного параметру – струм нелінійної схеми(у вікні Meas. Type вибрати Nonlinear Current); вид залежності(вікно Measurement) – вибрати IVCURVE; у вікні Data Source Name вибрати ім‘я схеми визначення ВАХ. Графіки побудуються після виконанняSimulate\Analyze .

Для отримання вхідних ВАХ треба зібрати схему, зображену на рис. 2.5.б. У характеристиках приладу IVCURVE встановити наступні параметри:VSWEEP_start, VSWEEP_stop, VSWEEP_step– відповідно початкове, кінцеве значення та крок зміни напруги база-емітер; VSTEP_start, VSTEP_stop, VSTEP_step– відповідно початкове, кінцеве значення та крок зміни напруги колектор-емітер. Графіки вхідних ВАХ будуються аналогічно графікам вихідних ВАХ.

Розрахунок характеристик підсилювача. Таким чином, за допомогою програми Microwave Office отримано ВАХ транзистора, що дає змогу спроектувати кінцеву електричну схему підсилювача потужності з колами встановлення робочої точки та перейти до його моделювання – отримання основних частотних характеристик. Зберіть схему підсилювача з усіма необхідними елементами: колами узгодження, елементами встановлення робочої точки, елементами термостабілізації та фільтрації тощо. Як транзистор треба вибрати нелінійну модель елемента – ту, яку використовували під час отримання ВАХ. Під‘єднайте джерело живлення з необхідною напругою (джерело постійної напруги DCVS знаходиться у бібліотеці Sources\DC). На вхід та вихід підсилювача під‘єднайте порти та відредагуйте вхідний порт. Наведіть на нього курсор та подвійним натисканням лівої кнопки миші відкрийте діалог редагування параметрів, виберіть вкладинку Port та у групі елементів Port type встановіть тип порту Source (джерело гармонічного сигналу: Tone type: Tone 1). Перейдіть на вкладинку Parameters та встановіть у рядку Pwr значення потужності, яка збуджуватиме підсилювач. Отримайте наступні частотні залежності підсилювача на Rectangular графіках:

– коефіцієнт стійкості підсилювача потужності (Meas. Type – Linear; Measurement – K; Data Source Name – ім‘я зібраної схеми підсилювача);

– коефіцієнт підсилення підсилюючого каскаду (Meas. Type – Linear Gain; Measurement – GT; Data Source Name – ім‘я зібраної схеми підсилювача; Result Type – DB);

– вихідну потужність підсилювача (Meas. Type – Nonlinear Power; Measurement – PT; Data Source Name–ім‘я зібраної схеми підсилювача; Power Measurement Component – PORT_2; Power Swp Index (-20) – 1);

– рівень гармонік на вході та виході підсилюючого каскаду (Meas. Type – Nonlinear Power; Measurement – Pharm; Data Source Name – ім‘я зібраної схеми підсилювача; Measurement Component – PORT_1 для гармонік на вході та PORT_2 для гармонік на виході підсилювача потужності; Frequency Swp Index (***) – встановити таке значення параметра, щоб замість ***відображалась центральна робоча частота спроектованого підсилювача; Power Swp Index (-20) – 1; Complex Modifier – Mag.; Result Type – DB). Характеристики побудувати на одному графіку;

– коефіцієнт шуму підсилювача (Meas. Type – Noise; Measurement – NF; Two Port Name – ім‘я схеми, що не містить джерела живлення. У нашому випадку підійде схема, отримана після оптимізації кіл узгодження транзистора (рис. 2.4.б)). Зверніть увагу, що характеристика автоматично будується у дБ, тому позначка DB у групі Result Type приведе до невірного результату.

На кожний побудований графік на центральній робочій частоті підсилювача потужності встановіть маркери. При цьому, може статися так, що отримані результати моделювання дещо відрізнятимуться від результатів розрахунку. Для отримання необхідних показників побудованих характеристик дозволяється підстроїти робочу точку транзистора відповідними елементами схеми з описом у записці курсового проекту цих дій та отриманих результатів до та після підстроювання схеми.

Проектування друкованої плати

Програма Microwave Office [29], застосована у попередньому підрозділі для моделювання підсилювача потужності, дозволяє не тільки моделювати… Розробка топології друкованих плат за допомогою Microwave Office значною мірою… Отже спроектуємо топологію друкованої плати розрахованого вище підсилювача потужності. Для цього необхідно буде…

Створення проекту та побудова схеми підсилювача. Першим кроком при проектуванні у Microwave Office друкованої плати є створення та збереження за допомогою команд File/New Project і File/Save Project (As) нового проекту.

Топологія проектованого радіопристрою створюється автоматично, коли виконується команда виведення зображення топології з вікна програми редагування схеми радіопристрою. Тому однією з основних задач при проектуванні топології є побудова принципової схеми пристрою у вікні редактора схеми, що відкривається командою Project/Add Schematic/New Schematic…. Але, перш ніж розпочати формування схеми, слід визначитись у програмі в одиницях вимірювання геометричного розміру. Для цього, виконавши команду Options/Project Options… на закладинці Global Units, у групі елементів Length треба відмітити Metric Units та у Length Type встановити mm. На закладинці Frequency Values задайте також робочу частоту радіодавача.

Схема підсилювача збирається з зосереджених радіоелементів (таких, як транзистор, SMD резистори, ємності та індуктивності) і окремих мікросмужкових ліній, що з‘єднують зосереджені елементи, утворюють контактні площинки, елементи узгодження входу та виходу підсилюючого каскаду та ін. Необхідні елементи для формування схеми зберігаються у бібліотеках Microwave Office на закладинці Elem менеджера проекту. Наприклад, у бібліотеці Microstrip зберігаються необхідні нам мікросмужкові елементи. Так, у підрозділі Lines цієї бібліотеки крім інших знаходяться елементи MLIN, MLEF і MTRACE. Відповідно MLIN – відрізок мікросмужкової лінії з двома виводами (наприклад, для з‘єднання двох елементів схеми); MLEF – відрізок мікросмужкової лінії з одним виводом (наприклад, для формування клем живлення чи шлейфів узгоджуючих кіл підсилювача); MTRACE – спеціальний елемент, який дозволяє змінювати топологію при прокладанні електричної лінії у вигляді мікросмужкової лінії (наприклад, для створення стрибків ширини та/чи вигину провідника за допомогою одного, а не декількох відрізків ліній). Ці та інші мікросмужкові елементи мають наступні параметри: W – ширина провідника; L – довжина провідника.

У підрозділі Junction зберігаються елементи MTEE$ і MSTEP$, відповідно розгалуження мікросмужкових ліній та з‘єднання двох мікросмужкових ліній з різною шириною провідника (необхідні, наприклад, для формування контактних площинок під паянняSMD елементів). Зверніть увагу на те, що у бібліотеці елементи, позначені $ у кінці імені, описуються характеристиками порту, до якого вони під‘єднані. Тобто, ширина провідників цих елементів визначається шириною провідників елементів, до яких вони підключені. ПеремичкуVIA, що з‘єднує мікросмужкові лінії з екраном, можна взяти з бібліотеки Interconnects. При цьому слід буде задати наступні параметри: D – діаметр отвору; H – товщина підкладинки; T – товщина провідникового шару підкладинки; Rho – питомий опір перемички, нормований до золота.

Призначення, характеристики та параметри усіх інших, не згаданих вище елементів, що розміщені у бібліотеці Microwave Office, можна подивитись у довідкових розділах програми. Для цього слід навести курсор на необхідний елемент, натиснути праву кнопку миші та вибрати команду Element Help….

Пасивні зосереджені елементи (резистори RES, ємності CAP, індуктивності IND) для формування схеми можна взяти з бібліотеки Lumped Element. На частотах понад 2 ГГц можна застосовувати плівкові, чи мікросмужкові резистори, ємності та індуктивності. Різноманітні види цих елементів розміщені у бібліотеці Microstrip/Сomponents (наприклад, TFR – тонкоплівковий резистор з наступними параметрами: RS - питомий поверхневий опір; а F – частота, при якій вимірювали цей опір; W, L – ширина та довжина провідника).

Як транзистор вибирається той елемент, нелінійна модель якого використовувалась при отриманні характеристик спроектованого підсилювача частоти (бібліотека Library/Nonlinear/…). Для зміни зображення транзистора у вигляді шестиполюсника треба двічі натиснути по ньому, та у діалозі зміни властивостей елемента на вкладинці Sumbol вибрати BJT@system.syf чи FET@system.syf, відповідно для біполярного чи польового транзистора. Для зручного розташування усіх елементів у вікні редактора електричної схеми пристрою користуйтесь командами «оберту» (Rotate – “Ctrl+R”) та «дзеркального відображення» (Flip – “Ctrl+F”) елементів.

При проектуванні топології високочастотного пристрою з застосуванням мікросмужкових ліній необхідно також вказати параметри підкладинки, на якій будуть розміщені усі його елементи, та від якої значною мірою залежатимуть характеристики даного пристрою. Для цього у вікні редагування схеми з бібліотеки Substrates потрібно розмістити елемент MSUB, що зображує підкладинку, та задати його параметри: Er – відносна діелектрична проникність підкладинки; H – товщина підкладинки, T – товщина провідникового шару підкладинки, Rho – питомий опір матеріалу, що утворює заземлення; Tand – тангенс діелектричних втрат; ErNom – номінальна діелектрична проникність підкладинки. Приклад частини схеми сформованої для проектування топології наведено на рис. 2.6.

Після формування схеми, перш ніж іти далі у розробці топології, у проекті необхідно встановити деякі параметри, від яких залежатиме подальше проектування (точність), наприклад розмір сітки (Grid spacing) і так звані одиниці бази даних (Database unit size). Дуже важливо, що ці параметри не треба змінювати після того, як вони встановлені. Зміна одиниць може призвести до помилки округлення, що, в свою чергу, призведе до проблеми у топологічному файлі (спотворення кресленника топології). Сітка має бути більшою або рівною одиниці бази даних. Через те, що розмір сітки кратний одиниці бази даних, рекомендується встановлювати розмір сітки у 10 разів крупніше, ніж у одиниці бази даних.

Якщо у проектувальника немає навичок у встановленні зазначених параметрів, у програму можна завантажити готові установки. Для цього необхідно відкрити вкладинку Layout у вікні перегляду проекту (рис. 2.7.а), виділити у верхній частині вікна пункт Layer Setup, натиснути праву клавішу миші та вибрати команду Import Process Definition…. У діалозі, що відкрився, вибрати, наприклад, файл Quick Start.lpf (зберігається у теціC:\Program Files\AWR\ AWR2002\Examples\ Quick Start). Параметри шаблону Quick Start.lpf можна подивитись, виконавши команду Options/Layout Options… (рис. 2.7.б).

Рисунок 2.6 – Приклад формування схеми радіопристрою для проектування його друкованої плати

Зверніть увагу, що після того, як буде завантажений цей шаблон, у проекті зміняться одиниці вимірювання (замість встановлених раніше mm будуть встановлені mil), одиниці бази даних та розмір сітки. Тому, для виконання проекту необхідно знову змінити одиниці вимірювання на mm, а потім проконтролювати параметри Grid spacing і Database unit size (наприклад, встановити їх відповідно рівними 0.0254 та 0.00254.

Крім вікна встановлення опцій топології Layout Options, у програмі ще можна користуватись діалогом додаткових настроювань Layer Setup (рис. 2.7.в), пов‘язаних з кресленням шарів топології, наприклад, кольору ліній провідників, заповненням форм, властивостями 3D зображення топології, товщиною (Thickness) і висотою розміщенням (Z-Position) над площиною плати кожного шару будь-якого матеріалу, що наноситься на плату, та ін. Діалог відкривається за допомогою команди Options/Drawing Layers…, і зазвичай використовується при створенні осередків топологічної бібліотеки та фотошаблону друкованої плати.

Створення графічних зображень топологічних осередків та прив‘язка їх до відповідних конструктивів на схемі. Наступним кроком у розробці друкованої плати є створення графічних зображень компонентів для зосереджених елементів (транзистора, ємностей, перемички VIA та ін.). Тобто кожному елементу схеми (крім мікросмужкових елементів) необхідно поставити у відповідність зображення (топологічний осередок), яким елемент буде представлений на платі. Це можна зробити за допомогою графічного редактора компонентів (накреслити самим) або за допомогою імпортування вже існуючих у програмі осередків в форматахGDS або DXF.

а)	б)
в)

Рисунок 2.7 – Діалогові вікна настроювання проекту розробки топології плати

Для включення в проект бібліотеки топологічних елементів у зазначених форматах необхідно перейти на закладинку Layout (рис. 2.7.а) у вікні перегляду проекту, установити курсор на розділ Cell Libraries та натиснути праву кнопку миші. У меню, що відкрилося, вибрати Read GDSII Library. Далі слід вибрати файл однієї з бібліотек, наприклад, packages.gds, що розташована у директоріїC:\Program Files\AWR\ AWR2002\Examples\Quick Start. Після цього вибрана бібліотека буде додана до розділу Cell Libraries вікна перегляду проекту програми, а її вміст набуде вигляду дерева файлів (графічних зображень деяких компонентів).

У менеджері топології Layout значки, котрі відображені для кожної бібліотеки, вказують на її стан. Так означає бібліотеки, що редагуються як зовнішні GDSII файли; – GDSII бібліотеки, що містять у проекті фотошаблони; – бібліотеки, що засновані на змішаному зовнішньому GDSII файлі; – GDSII бібліотека, що була заблокована. Нижче кожної бібліотеки наведені топологічні осередки, котрі входять до бібліотеки. При цьому кожен осередок позначається значком, що вказує на стан осередка. Осередки, які використовуються у топології проекту, будуть відображені червоним та синім прямокутниками. Якщо осередок не використовується, то ці прямокутники будуть сірі. Таким чином, означає, що осередок топології читається з файла бібліотеки. Якщо замість F у значку стоїть літера М – осередок топології модифікується редактором, а якщо літера Р – осередок топології заноситься у проект.

Зверніть увагу, після того як у проект долучаються топологічні осередки, усі елементи зібраної раніше електричної схеми, що мають зв‘язок з топологічними осередками, стали розового кольору. Ті елементи схеми, у яких відсутній такий зв‘язок, залишились синього кольору (наприклад, транзистор, ємності та ін.). Тому для правильної побудови топології плати необхідно встановити відповідність між «синіми» елементами схеми та їх топологічними осередками (3D зображенням). Але спочатку бажано створити свою бібліотеку, де зберігатимуться тільки ті осередки топології, що використовуються у проекті. Для цього на закладинці Layout виділіть Cell Libraries, натисніть праву кнопку миші, оберіть New GDSII Libraryта задайте ім‘я нової бібліотеки. Тепер у нову бібліотеку можна скопіювати топологічні осередки, які можуть буди використані у проекті, наприклад: Alpha_212_3 – транзистор; 50mil via – міжшарова перемичка; atc_100a_c – SMD ємність. Для цього у відкритій раніше бібліотеці (наприклад, packages) виділяємо (по черзі) необхідні нам осередки, натискаємо праву кнопку миші та обираємо команду Copy Layout Cell…, після чого у вікні, що відкрилося, у Library Name, вибираємо ім‘я заново створеної бібліотеки. Після копіювання топологічних осередків можна видалити з проекту долучену бібліотеку (packages) виділивши її, натиснувши праву кнопку миші та виконавши команду DeleteCell Library.

Якщо топологічні осередки з бібліотеки відповідають дійсним формам і розмірам вибраної елементної бази для проектування плати, то можна встановити відповідність елементів створеної електричної схеми та їхніх зображень. Для встановлення відповідності (наприклад, транзистора та його топологічного осередка) необхідно навести курсор на потрібний елемент зібраної електричної схеми, двічі натиснути ліву кнопку миші та у вікні Свойства: Element Option: … (рис. 2.8) на вкладинці Layout вибрати у списку Compatible cells назву відповідного осередка. 2D зображення осередків, що містяться у вікні Compatible cells можна побачити ліворуч.

Бібліотеки топологічних осередків програмиMicrowave Office мають доволі бідну комплектацію, тому у проекті доведеться згідно з паспортними розмірами формувати (створювати заново чи переробляти) свої топологічні осередки. Розглянемо як це робиться на прикладі формування SMD ємності.

Для її створення відкрийте вкладинку Layout менеджера проекту, наведіть курсор на назву створеної бібліотеки, двічі натисніть на ліву кнопку миші та виберить New Layout Cell. Задайте ім‘я корпусу майбутньої ємності.

Після виконаної процедури відкриється «графічне вікно» для створення 2D зображення ємності. На інструментальній панелі натисніть на кнопку Set Grid Snap Multiple (розмір сітки у «графічному вікні», по якій проходить креслення компонентів), та встановіть 0.5х. Далі сформуємо прямокутні виводи конденсатора. Для цього на вкладинці Layout у таблиці управління шарами топології натисніть кнопку «Cooper» (матеріал – мідь, що у лівому стовпчику цієї таблиці). Не чіпайте кнопки правого стовпця (кнопки з зображенням лампочки ), вони активують чи дезактивують відображення вибраного матеріалу на кресленнику топології. Для креслення прямокутних кон-

тактних площинок треба вибрати команду Layout/Rectangleта зсунути курсор у вікно креслення. Внизу екрана будуть відображатись поточні координати x та y курсора. За допомогою натискання кнопки миші та зміщення миші можна накреслити прямокутну контактну площинку необхідного розміру (розміри прямокутника з‘являться біля курсора після фіксації координат першого кута контактної площинки). Для креслення другої площинки можна знов вибрати Layout/Rectangle і повторити усі дії на необхідній від першого контакту відстані або виділити нарисований контакт

Рисунок 2.8 – Встановлення відповідності елемента електричної схеми та його топологічного осередка

Та скопіювати його.

Однак існує можливість точного креслення виводів конденсатора. Для цього після вибору команди Rectangle та перенесення курсора у вікно креслення треба натиснути на Tab. У вікні, що відкрилося, необхідно ввести координати x та y одного з кутів прямокутника (наприклад, лівого нижнього) та підтвердити це кнопкою ОК. Далі натисніть ще раз Tab та введіть розміри сторін прямокутника dx та dy.

Залишилось накреслити корпус конденсатора та додати до нього порти, що відповідають вузлам електричного зв‘язку. Корпус креслиться аналогічним контактним площинкам засобом, тільки замість матеріалу «Cooper» треба вибрати «Footprint». А що стосується портів, то вони задаються «фасками» (стикувальними гранями). Напрямок стикувальних граней використовується, щоб встановити, до якої із сторін осередка приєднується фаска сусіднього елемента.

Для нанесення стикувальних граней у нашому конденсаторі виконується команда Layout/Cell Port. Натискається клавіша Ctrl та підводиться курсор до лівого кута прямокутника корпусу конденсатора (шар – «Footprint»). Коли з‘являється символ квадрата, натискається ліва кнопка миші. Не відпускаючи її та утримуючи Ctrl, курсор доводиться до верхнього лівого кута корпусу. З новою появою символу квадрата кнопка миші та Ctrl відпускаються. На кресленнику з‘явиться велика червона стрілка з цифрою 1 (порт 1). Так само робиться для другого порту, але тепер необхідно вести курсор з верхнього кута корпусу до нижнього. У підсумку повинно з‘явитись таке зображення конденсатора, яке представлено на рис. 2.9.

При необхідності зберегти створений топологічний осередок на вкладинці проекту Layout, наведіть курсор на ярлик бібліотеки, двічі натисніть ліву кнопку миші та виберіть команду Save Cell Library.

Для кращого уявлення можливостей програми на рис. 2.10 наведен склад інструментів креслення, який можна застосовувати при формуванні осередків топології та безпосередньо самої топології. Серед них цікаві можливості дають

інструменти: об‘єднання та (Union) обчислення (Subtraction) форм (полігонів); згортання заповненого полігону у кільце з шириною, яку визначає користувач (Make Ring); створення багаторазових копій форми кресленників, задаючи кількість рядків, стовпців та розділення для кожного виміру (Array Copy); зміни розмірів полігону, додаючи зсув до координат (x,y) (Re-size); групування полігонів (Group) та ін.

Рисунок 2.9 – 2D зображення ємності

У програмі також можна нанести на топологію розміри. Для цього використовується команда Layout/Layout Ruler. Тобто, щоб виміряти відстань між двома точками, необхідно ініціювати лінійку та рухати мишу за напрямком вимірювання. Якщо є вершина форми, середня точка, край, перетин або інша точка тяжіння біля курсора миші при встановленні розміру, то курсор автоматично

а) б) Рисунок 2.10 – Склад інструментів креслення

притягнеться до цієї точки. Щоб виконати вимірювання точно по вертикальній чи горизонтальній лінії або під кутом 45 градусів, утримуйте клавішу Shift при вимірюваннях. Для корегування нанесених написів (шрифту, насічок лінійки та ін.), необхідно після вимірювання виділити лінійку, натиснути праву кнопку миші і вибрати

Команду Shape Properties…. У вікні, що відкрилося, можна встановити: Font – параметри шрифту написів лінійки; Ruler spacing – крок між насічками; Number of precision – кількість чисел після коми на позначеннях лінійки; Tick mark height – ширина насічок лінійки, Gap – відстань між лінійкою та фіксованими точками при нанесення вимірювань.

Якщо необхідно лише оцінити розміри або відстань між будь-якими елементами топології без нанесення на неї вимірювань, треба використовувати іншу лінійку, що викликається командою Layout/ Measure. Принцип вимірювання такий самий.

Створення та редагування топології друкованої плати. Отже, побудувавши необхідні топологічні осередки та установивши між ними й елементами електричної схеми зв‘язок, можна перейти до перегляду та редагування топології. Щоб побачити топологію, відкрийте вікно редактора зібраної раніше схеми радіотехнічного пристрою та виконайте команду Schematic/View Layout. Програма відкриє нове вікно редактора з топологією пристрою у 2D зображенні. Слід зазначити, що усі елементи схеми вперше з‘являються розташованими у дещо хаотичному порядку. При цьому виводи елементів топології, позначені знаком « ×» червоного кольору, означають неправильне розташування елементів один відносно одного. Червоні лінії, що з‘єднують червоні хрести, вказують, які саме елементи та які їхні виводи мають бути з‘єднані у одне ціле (приклад частини топології наведений на рис. 2.11.а).Для того щоб правильно розташувати усі елементи на топології, слід їх виділити (мишею чи сполученням клавіш Ctrl+A) та виконати команду Edit/Snap Together(результат виконання команди дивись на рис. 2.11.б).

При роботі зі схемою та топологією зверніть увагу, що у програмі між ними встановлюється автоматичний зв‘язок. Якщо виділити якийсь елемент на топології, то на електричній схемі також виділиться відповідний елемент (буде позначений зеленим перекресленим квадратом). Діє й зворотний зв‘язок, що полегшує розуміння та

а) б) Рисунок 2.11 – Приклад топології до (а) та після (б) виконання команди Sna Together

редагування отриманої топології.

Зверніть увагу на те, що усі елементи топології за замовчуванням з‘єднались центрами стикувальних граней. Однак часто бувають випадки, коли необхідно з‘єднати елементи не по центру, а по верхній чи нижній лінії , тобто вирівняти стикувальні грані «зверху» чи «знизу». Для цього на топології слід виділити потрібний топологічний осередок, натиснути праву кнопку миші та виконати команду Shape Properties. У діалозіCell Options, що відкрився, на закладинці Faces у групі елементів Face Justification можна встановити необхідний нам вид прив‘язування стикувальних граней (рис. 2.12). У цьому діалозі також є декілька опцій (група Multi-layer Drawing), що використовуються для конфігурації способу креслення багатошарових осередків при з‘єднанні стикувальних граней: «Insid» (всередині); «Outside» (зовні); «Flush» (схили); «Air bridge» (повітряна перемичка).

Часто перша отримана топологія не оптимальна з точки зору площі, яку займають елементи топології, але є можливість деякі довгі мікросмужкові елементи топології зігнути так, що значно скорочується площа топології і неістот-

но змінюються при цьому характеристики радіотехнічного пристрою. Для такого редагування звичайно заздалегідь у схемі замість прямолінійних мікросмужкових відрізків ліній MLIN передбачають спеціальні лінії, що дозволяють змінювати свою конфігурацію (робити «ламаний» відрізок лінії з будь-якою кількістю вигинів). Є декілька способів зробити з прямого відрізкаMTRACE ламаний. Наприклад, наведіть курсор на вибраний елемент та двічі натисніть на ліву кнопку миші дял для появи синіх ромбів на елементі. Далі наведіть на середній ромб курсор миші, щоб він перетворився у подвійну стрілку, натисніть на ліву кнопку миші та зсуньте кур-

Рисунок 2.12 – Діалог встановлення способу об‘єднання стикувальних граней

сор. Ви отримаєте ламану мікросмужкову лінію з двома вигинами, розташованими на відстані dx та dу (рис. 2.13.а). Числа dx та dу з‘являються біля курсору у мить, коли починається трансформація відрізка лінії. Зверніть увагу на те, що при застосуванні цього методу трансформування відрізка лінії її довжина залишається незмінною. Також можна помітити, що при цьому ми не можемо отримати більш ніж два вигини на одному елементіMTRACE. Для того щоб долучити до існуючих нові вигиби, треба при зсуві курсора втримувати кнопку Ctrl.

Існує ще одна можливість змінити конфігурацію мікросмужкової лініі MTRACE. Зміна починається з наведення на топологічний осередок MTRACE курсору та переведення осередка у режим редагування подвійним натисненням лівої кнопки миші. Далі необхідно навести курсор на крайній ромб ліні та захопити його

а) б) Рисунок 2.13 – Приклади зміни конфігурації MTRACE

знов таки подвійним натисненням кнопки миші. З‘явиться курсор у вигляді ламаної з зазначенням величини приросту за координатами (dxта dy від останньої фіксованої точки), а також довжини накресленої осі майбутнього мікросмужкового відрізка L. Вісь креслиться при натисненні лівої кнопки миші через кожну бажану точку на топології (рис. 2.13.б). Креслення закінчується подвійним натисканням кнопки миші на останній точці. Після цього з‘являється повноцінний елементMTRACE з зазначеною на електричній схемі шириною. Зверніть увагу, що цей спосіб редагування мікросмужкової лінії може змінити її довжину, тому необхідно постійно контролювати її за показником L. Найкраще також при кресленні осі MTRACE додатково втримувати Shift, що змусить MTRACE масштабуватись так, що загальна форма MTRACE залишиться рівною довжині осі.

Після кожної трансформації будь-якого елемента не забувайте виділяти усі елементи топології та виконувати команду Edit/Snap Together. Для отримання необхідного розташування елементів використовуйте команди повороту та дзеркального відображення Rotate і Flip. Приклад однієї з багатьох можливих топологій наведений на рис. 2.14.

Взагалі закінчувати розробку топології бажано командою Edit/Snap to fit, що виконується після виділення елементів топології. Ця команда дозволяє деяким елементам (усі елементи TRACE та багато елементів ліній, наприклад, MLIN) автоматично змінювати свої розміри, щоб підстроїтись та забезпечити повне прив‘язування один до одного осередків, тобто щоб між топологічними осередками у місяхх їх з‘єднання ліквідувати будь-які можливі розриви. Наприклад, через неточну установку довжини ліній, з котрих складається квадратний міст, може вийти так, що деякі його плечі будуть розірваними. У випадках, де для топологічного осередка неможливо змінити свої розміри, щоб точно підстроїтись, розміри підганяються якомога ближче до необхідних. Наприклад, якщо осередок MLIN узгоджений тільки по одній координаті, застосовується команда Snap to fit to MLIN, щоб підстроїти MLIN у перпендикулярному напрямку.

Окреслення контуру друкованої плати та перевірка ймовірних помилок на побудованій топології. Звичайно друкована плата має бути виконана на підкладинці певних розмірів. Для нанесення зовнішніх кордонів підкладинки необхідно перевести курсор у вікно графічного редактора топології, натиснути праву кнопку миші і виконати команду View All

Рисунок 2.14 – Топологія підсилювача НВЧ

Максимально збільшити відображувану на екрані топологію). На панелі інструментів у вікніSet Grid Snap Multiple треба змінити величину множника на 10x та відкрити вкладку проекта Layout. На ній у вікніDrawing Layers (таблиця управління шарами топології) натиснути кнопку Board. Для креслення прямокутних кордонів плати знову активуйте вікно топології, виберіть команду креслення прямокутних елементів(Rectangle) та накресліть контури плати.

Після того, як накреслено контур топології підсилювача, програма дозволяє подивитись результат проектування у тривимірному зображенні. Для цього активізуйте вікно електричної схеми топології та виконайте команду Layout/View 3D. Зафіксувавши курсор миші на 3D зображенні та зміщуючи його у сторони можна подивитись на зображення з різних кутів. Для зміни різноманітних ефектів зображення топології можна також скористатись кнопками Shaded, Show Edges, Anti-Alias, Texturing . Приклад 3D зображення топології підсилювача наведений на рис. 2.15.а.

При необхідності, аналогічно до того, як креслився контур топології, у підкладинці можна зробити отвори для кріплення чи інші технологічні отвори. Наприклад, зробивши активним шар Drill на вкладинці проекту Layout, активізувавши топологію та викресливши у її кутах за допомогою команди Layout/Ellipseкола, отримуємо утривимірному зображенні отвори для кріплення (рис. 2.15.б).

Варто також зазначити, що у Microwave Office, як і у багатьох інших пакетах програм (наприклад, OrCAD [30]), при розробці друкованої плати існує опція перевірки правильності виконання топології Design Rule Checking DRC.

Діалог DRC Rules (рис. 2.16) дозволяє вибрати правила (відзначаються позначкою), які перевірятимуться програмою. Правила (такі, як перевірка мінімальної ширини ліній, мінімального перекриття одного шару над іншим та ін.) визначені у файлі правил, який може бути створений користувачем програми чи витягнутий з бібліотеки. Щоб звернутись до діалогу DRC Rulesу режимі перегляду топології, натисніть на Run DRC

головної панелі інструментів чи виконайте команду Layout/Run DRC. При наявності помилок у спроектованій топології, після виконання команди Run DRC ми побачимо вікно (Design Rule

а) б) Рисунок 2.15 – 3D зображення топологіі підсилювача

Рисунок 2.16 – Діалог настроювання правил перевірки помилок проектування топологіі

Violation) зі списком усіх допущених помилок. Якщо у цьому вікні навести курсор на одне з порушених правил та двічі натиснути на ліву кнопку миші, програма визначить на топології область з порушенням у вигляді кола та стрілки.

Проектування фотошаблону топології друкованої плати. Завершальним етапом у проектуванні друкованої плати є створення її фотошаблону. Воно починається з нанесення маркерів, що визначають кордони друкованої плати. Для цього необхідно відкрити і активізувати вікно редактора з топологічною схемою підсилювача. Далі додати новий шар креслення. Для цього треба виконати команду Options/Drawing Layers та діалозі Layer Setup (рис. 2.7.в), що у відкрився, натиснути кнопку Add Layer. Програма долучить до таблиці Draw Layers новий рядок (шар Layer 19), параметри якого (тип та колір ліній, заповнення та ін.) можна одразу відредагувати. Після підтвердження встановлених параметрів натисненням кнопки ОК, у списку шарів для креслення, що наведений у нижній частині вікна перегляду проекту Layout (рис. 2.7.а), треба вибрати новий шар (Layer 19). Після цього, активізувавши на панелі інструментів клавішу для креслення областей у вигляді багатокутників, на розробленій топології необхідно нанести кутові маркери (рис. 2.17), що визначають вершини кордону друкованої плати(маркери наносяться на усі кути топології). Для зручності креслення маркерів доцільно скористатись командою View/ View Area, обмежити область навколо вершини та розгорнути її на весь екран. При цьому також встановити крупну сітку у вікні Set Grid Snap Multiple .

Після нанесення маркерів та наведення курсору на розділ Layers Setup у вкладниціLayout, відкрийте подвійним натисканням лівої кнопки миші вікно Layer Setup та виберіть закладку Export Mapping. Заблокуйте креслення усіх шарів, крім Layer 19 та Copper, для чого у стовпці Write Layer для усіх, крім вказаних шарів, заберіть позначку

. Закривши діалог Layer Setup треба

Рисунок 2.17 - Кутові маркери на топології

зберегти файл фотошаблону у форматі GDSII. Це робиться за допомогою вікна Save as, що викликається командою Layout/Export Layout після активізації вікна топологічної схеми підсилювача. У вікні Save as Type виберіть тип файла GDSII (GDSII flat *.gds) та введіть ім‘я фотошаблону.

Подивитись на фотошаблон розробленої топології можна виконавши команду Project/Add Layout Library/Load GDSII Library, вибравши ім‘я шаблону та відкривши вибраний файл на вкладинці менеджера проекту Layout (нижче бібліотеки топологічних осередків з‘явиться закладинка з ім‘ям і шляхом збереження створеногофотошаблону). При-

Рисунок 2.18 – Приклад фотошаблону

клад фотошаблону можна подивитись на рис. 2.18. За аналогією можна створити фотошаблони для будь-якого шару (чи одночасно декількох шарів), що застосовується при створенні топології НВЧ пристрою.

Якщо робоча частота радіодавача не перевищує 1,5 ГГц, в курсовому проекті дозволяється проектування друкованої плати виконувати у інших спеціалізованих програмах, наприклад у пакеті програм OrCAD [30] (модулі Layout чи Specctra) або у програмі PCAD [31]. Але при цьому на платі необхідно розташувати не тільки підсилювач потужності, а й приймальнопередавальну мікросхему з усіма навісними елементами, які, згідно з типовою схемою підключення мікросхеми, забезпечують її повноцінне функціонування. Слід також передбачити розміщення елемента з‘єднання плати (розетки) з виводами живлення, виводами вхідного та вихідного сигналу. Якщо вибрана приймальнопередавальна мікросхема радіодавача має планарні виводи, то як пасивні елементи (ємності, резистори та індуктивності) слід брати SMD елементи.

На завершення цього підрозділу відзначимо, що при конструюванні друкованих плат необхідно застосовувати заходи щодо зменшення шкідливих зв‘язків, зумовлених наявністю паразитної ємності та паразитної взаємоіндуктивності між друкованими провідниками. При розміщенні радіокомпонентів на платі слід враховувати, що ділянки схеми з великим опором чутливі до впливу паразитних ємностей, для ділянок з малим опором більш важливі опори та індуктивності провідників. У високоомних та високочастотних гілках рекомендовано застосовувати вузькі провідники та збільшувати відстань між ними, при цьому паразитна ємність буде мінімальною. Для низькоомних та низькочастотних гілок застосовуються широкі провідники, при цьому опори та індуктивності будуть мінімальні, а ємності неістотні.

Взаємне розташування провідників та радіокомпонентів повинно бути таким, щоб ємності між ними в основному позначались на ділянках схеми, де вплив цих ємностей на роботу схеми малий або навіть корисний (наприклад, при довгих паралельних провідниках гілок живлення резонансних підсилювачів та загального проводу, паразитна ємність між ними виконує функцію ємності фільтра). Розташовувати елементи схеми слід таким чином, щоб рівень сигналу наростав від одного кінця плати до другого. Джерела живлення необхідно під‘єднувати до того кінця плати, де рівень сигналу максимальний.

Вимоги до оформлення пояснювальної записки курсового проекту

Пояснювальна записка курсового проекту подається на перевірку викладачу у друкованому вигляді. Оформляється записка на комп‘ютері у текстовому… Загальними вимогами до тексту пояснювальної записки є логічна послідовність… При викладанні текста пояснювальної записки слід користуватись безособовою формою (наприклад, “обчислюємо”,…

Організація проектування і захист курсового проекту

Індивідуальні завдання на курсовий проект та зразок його оформлення наведено у Додатку Б. Кожен студент виконує той варіант завдання, який… Не пізніше, як за місяць до закінчення навчального семестру, студент повинен… Захист курсового проекту студент здійснює особисто перед комісією згідно з розкладом занять після перевірки керівником…

ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ

2. Дж. Фрайден. Современные датчики. Справочник. Пер. с англ. Ю.А. Заболотной под ред. Е.Л. Свинцова. – М.: Техносфера, 2006. – 592 с., ил. 3. Электронная идентификация. Бесконтактные электронные идентификаторы и… 4. О. Стариков. Системы радиочастотной идентификации фирмы Texas Instruments. Chip News, 2003. №3.

ЗРАЗОК ТИТУЛЬНОГО АРКУША ПОЯСНЮВАЛЬНОЇ ЗАПИСКИ

Міністерство освіти і науки України

Харківський національний університет радіоелектроніки

Факультет ____________________________________

(повна назва)

Кафедра _____________________________________

(повна назва)

Курсовий проект

ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА

тема: «Проектування радіодавача охоронної системи»

(назва теми)

з дисципліни «Проектування пристроїв систем

технічного захисту інформації»

Керівник: _____________________________________________

(дата, підпис, посада, прізвище, ініціали)

Студент: ______________________________________________

(дата, підпис, група, прізвище, ініціали)

Харків 200__

Додаток Б

ЗРАЗОК ОФОРМЛЕННЯ ЗАВДАННЯ ТА ВИХІДНІ ДАНІ ДО КУРСОВОГО ПРОЕКТУ

Харківський національний університет радіоелектроніки

Факультет_____радіотехнічний_____Кафедра____основ радіотехніки________

Спеціальність________________________________________________________

ЗАВДАННЯ

НА КУРСОВИЙ ПРОЕКТ

(прізвище, ім‘я, по батькові) 1. Тема проекту: __Проектування радіодавача охоронної системи ____________ 2. Термін здачі студентом закінченого проекту ____________________________