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- 微波電路期中報告 -. 題目 : 電腦輔助設計的射頻和微波電路與系統 Computer-Aided Design of RF and Microwave Circuits and Systems Michael B. Steer, Fellow, IEEE, John W. Bandler, Fellow, IEEE, and Christopher M. Snowden, Fellow, IEEE. 授課老師 : 陳文山 學生 : 陳瑞傑.
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-微波電路期中報告- 題目:電腦輔助設計的射頻和微波電路與系統Computer-Aided Design of RF and MicrowaveCircuits and SystemsMichael B. Steer, Fellow, IEEE, John W. Bandler, Fellow, IEEE, and Christopher M. Snowden, Fellow, IEEE 授課老師:陳文山 學生:陳瑞傑 IEEE TRANSACTIONS ON MICROWAVE THEORY AND TECHNIQUES, VOL. 50, NO. 3, MARCH 2002,996-1005
目錄 • 摘要 • 非線性與線性微波模擬 • 微波電路模擬 • 主動元件模型 • 計算機輔助設計微波電路 • 未來射頻與微波 • 結論
摘要 • 歷史的射頻和微波計算機輔助工程是記錄在的IEEE微波理論與技術協會。 • 準確的解析模型中的微波元件和簡單的電腦輔助技術可以得到線性組件模型線性的響應微波電路。快速發展，成為今天的電腦型微波爐的做法處理複雜幾何與整體的能力模型及優化電路。追求準確模型的主動元件以及被動元件仍是一個重要的課題。 Computer-Aided Design of RF and MicrowaveCircuits and Systems .Michael B. Steer, Fellow, IEEE, John W. Bandler, Fellow, IEEE, and Christopher M. Snowden, Fellow, IEEE. IEEE TRANSACTIONS ON MICROWAVE THEORY AND TECHNIQUES, VOL. 50, NO. 3, MARCH 2002,996
非線性微波模擬 • 模擬射頻和微波電路與系統：了解物理的一複雜系統相互作用的要素;在測試新的概念並優化設計。 • 此外，隨著頻率的射頻電路超出一千兆赫茲到幾十，幾百的千兆赫茲，波長成為大型設備和電路方面的尺寸和三維電磁環境變得更為顯著。 • 高收益的優化設計微波和毫米波電路要實現，相互影響的電磁場和線性和非線性電路元件必須是自製的模型。 • 非線性模擬微波電路，相當於在過去十年的發展。只有穩態響應，於由振幅和相位的正弦波，是必需的。 Computer-Aided Design of RF and MicrowaveCircuits and Systems .Michael B. Steer, Fellow, IEEE, John W. Bandler, Fellow, IEEE, and Christopher M. Snowden, Fellow, IEEE. IEEE TRANSACTIONS ON MICROWAVE THEORY AND TECHNIQUES, VOL. 50, NO. 3, MARCH 2002,997
非線性微波模擬：頻域 • 以前只限於弱非線性系統，但今天，可用於強非線性系統與大信號激發。跟頻域非線性分析技術在Volterra載的理論函。共同基礎原則是，在輸出頻譜具有廣泛的非線性電路和系統可以直接給予計算頻譜輸入到非線性系統有些技術來確定一個輸出頻率成分通過總結計算個別互調。 • 這些算法通過頻率產生的輸出頻譜，有些頻域非線性分析技術noniterative，雖然這些只限於單方面系統，稱頻域頻譜平衡技術，通過轉換一非線性元件並聯成直線元素的一個數字控制的電流源。這個過程是疊代的，並於每疊代，剩餘非線性元件是左，從而降低從一個疊代到另一個。 Computer-Aided Design of RF and MicrowaveCircuits and Systems .Michael B. Steer, Fellow, IEEE, John W. Bandler, Fellow, IEEE, and Christopher M. Snowden, Fellow, IEEE. IEEE TRANSACTIONS ON MICROWAVE THEORY AND TECHNIQUES, VOL. 50, NO. 3, MARCH 2002,997
非線性微波模擬：穩態 • HB的過程，用於非線性 穩態模擬，在伽遼金方法，猜測這些係數進行調整，以盡量減少 誤差在控制方程，通常是基爾霍夫電流定律對非線性電路。該方法應用於非線性電路貝利在1960年。 • 變數，往往電流相量，描述了對非線性子電路是傅立葉變換時域響應的非線性子電路。這些都是相對於頻域響應的線性電路。這種混合時域/頻域的分析，確定由傅立葉變換的使用方法。第一個大量使用HB在分析微波電路是由Egami，這個所描述的，使用的電腦型微波爐實踐以盡量減少HB錯誤，決定的本地振盪器波形二極管混頻器。 Computer-Aided Design of RF and MicrowaveCircuits and Systems .Michael B. Steer, Fellow, IEEE, John W. Bandler, Fellow, IEEE, and Christopher M. Snowden, Fellow, IEEE. IEEE TRANSACTIONS ON MICROWAVE THEORY AND TECHNIQUES, VOL. 50, NO. 3, MARCH 2002,997-998
1975年，Nakhla和弗拉克 提出一個劃分為線性和非線性電路（見圖 1。）線性電路，以便減少可能大大簡化了用於處理線性電路。 LINEAR CIRCUIT SPATIALLY DISTRIBTED NETWORK LINEAR CIRCUIT LINEAR CIRCUIT LINEAR CIRCUIT ACTIVE DEVICE ACTIVE DEVICE ACTIVE DEVICE 圖1.HB分為線性和非線性電路與主動元 分佈式網路空間模式使用EM技術。 Computer-Aided Design of RF and MicrowaveCircuits and Systems .Michael B. Steer, Fellow, IEEE, John W. Bandler, Fellow, IEEE, and Christopher M. Snowden, Fellow, IEEE. IEEE TRANSACTIONS ON MICROWAVE THEORY AND TECHNIQUES, VOL. 50, NO. 3, MARCH 2002,997-998
等效電路模型 • 等效電路建模MESFET的和高電子遷移率晶體管（HEMT器件）在於1975年至1990年發現，當時奠定了基礎模型所使用的所有在今天的CAD。其中第一大信號等效電路場效應管的模型，由Van Tuyl和Liechti提出在於1974年，後來Curtice簡化了於1980年，1個二次模型，使用1平方律的依賴關係歐姆區域和VDS函數來模擬飽和漏電流源。它非常適合直流和小信號特徵，儘管它的缺點在VDS低值和VDS負值。 Computer-Aided Design of RF and MicrowaveCircuits and Systems .Michael B. Steer, Fellow, IEEE, John W. Bandler, Fellow, IEEE, and Christopher M. Snowden, Fellow, IEEE. IEEE TRANSACTIONS ON MICROWAVE THEORY AND TECHNIQUES, VOL. 50, NO. 3, MARCH 2002,997-998
主動元件模型 • 主動元件，它有必要將代表直流和交流特性，這些電路元件機種適合使用電路設計方法。在過去的50年中，有已逐步改善，同時在主動元件和其相關的模型。大多數是傳統的微波和射頻設計主動電路技術是基於等效電路型號或參數表面（黑盒模型），需要廣泛的DC和RF特性，雖然有上升的趨勢傾向於使用物理模型作為一部分。早期的二極管和晶體管組成少數理想電路元件的代表直流是暫時的，高頻這些主動元件的性能。隨著頻率增加的操作，所以沒有複雜的模型和寄生（外在）元素被添加到提高準確性。相當大的努力一直致力於模型微波晶體管。 Computer-Aided Design of RF and MicrowaveCircuits and Systems .Michael B. Steer, Fellow, IEEE, John W. Bandler, Fellow, IEEE, and Christopher M. Snowden, Fellow, IEEE. IEEE TRANSACTIONS ON MICROWAVE THEORY AND TECHNIQUES, VOL. 50, NO. 3, MARCH 2002,997-999
計算機輔助設計微波電路 • 在我們的方法對微波CAD和建模的分析與綜合，應注意模擬和優化。數值分析是十分成熟在這兩個領域的理論和電路理論。即優化，理論研究，是當代表現分析固定。對於一個微波電路設計的優化器的開發。多年來與正統的設計方法由電路理論解析為導向，面臨的現實競爭的優化設計技術。 Computer-Aided Design of RF and MicrowaveCircuits and Systems .Michael B. Steer, Fellow, IEEE, John W. Bandler, Fellow, IEEE, and Christopher M. Snowden, Fellow, IEEE. IEEE TRANSACTIONS ON MICROWAVE THEORY AND TECHNIQUES, VOL. 50, NO. 3, MARCH 2002,997-1001
未來射頻與微波 • 射頻和微波CAE公司將受益於在計算進展斷電記憶，遷移到新的計算機體結構如功率並與計算機和算法進展。目前的分析只限於部分計劃電路，無法處理真實世界的激發，如數字調製信號無明顯簡化。在未來，我們必須能夠準確的模擬真實世界整個射頻信號，大大超過了預期的性能實際電路。非CAE的具體數值算法已經制定並正在不斷發展納入CAE的環境。 Computer-Aided Design of RF and MicrowaveCircuits and Systems .Michael B. Steer, Fellow, IEEE, John W. Bandler, Fellow, IEEE, and Christopher M. Snowden, Fellow, IEEE. IEEE TRANSACTIONS ON MICROWAVE THEORY AND TECHNIQUES, VOL. 50, NO. 3, MARCH 2002,997-1002
結論 • 微波和毫米波已經簡要探討，等效電路和物理為基礎的主動元件模型。改進包括電熱耦合，全球模型，並提高產量預測和優化。 • 未來需求高準確度，機動的模式將繼續推動研究這方面的未來將看到分層結構的模擬，優化，和調整非線性RF和微波系統的準確表達與混合信號集成非線性電路分析與電熱裝置的物理基礎模型。在一個全球化想法下，我們將看到分析複雜的幾何形狀與優化利用來使用的2D和三維EM模擬。 Computer-Aided Design of RF and MicrowaveCircuits and Systems .Michael B. Steer, Fellow, IEEE, John W. Bandler, Fellow, IEEE, and Christopher M. Snowden, Fellow, IEEE. IEEE TRANSACTIONS ON MICROWAVE THEORY AND TECHNIQUES, VOL. 50, NO. 3, MARCH 2002,997-1003
感想 • 早期所開發的電腦輔助設計(CAE)與射頻微波電路，在當時的設計包括計算機硬體、軟體與訊息處理，透過濾波器的優化非線性電子網路分析與電腦網路分析，來解釋矩陣的發展與基礎理論應用。計算機輔助設計技術，複雜的微波電路及一些特殊的問題，是今後要來探討的。 • 對於這篇paper還是有很多不了解的地方，對於射頻、微波這方面還是感覺很陌生，且閱讀英文的能力也有待加強。希望日後課餘時間可以多了解射頻與微波系統原理及應用。
