Энциклопедия практической электроники - Рутледж Д.
ISBN 5-94074-096-0
Скачать (прямая ссылка):
ПРОГРАММА PUFF 2.1 J4O9
3.3. Параметры рассеяния
Компьютерное моделирование при помощи программы Puff подразумевает указание коэффициентов отражения и передачи для фильтров путем определения параметров рассеяния. Колебания, поступающие в фильтр, называются падающими волнами, и для них используется индекс «плюс». Колебания, выходящие из фильтра, называются рассеянными волнами, им соответствует индекс «минус». Понятия «падающая» и «рассеянная» волна употребляются здесь вместо терминов «прямая» и «обратная» волна, поскольку не всегда ясно, какое направление является прямым. Входные и выходные выводы называются портами. При моделировании с помощью программы Puff можно создавать до четырех портов. Это позволяет одновременно имитировать работу сразу двух фильтров. Порты обозначаются цифрами от 1 до 4 и имеют одинаковое сопротивление. Любой порт можно использовать в качестве входного или выходного. Например, для фильтра можно установить порт 1 как вход и порт 2 как выход. На рис. 3.2 входящие колебания обозначены как U+1, отраженные колебания на входе как - U_,, а выходные колебания - как U_2.
Можно записать выражения для входной и выходной мощности, используя напряжения этих колебаний. Полная входная мощность P+, поступающая от источника, будет равна:
P+ = [UJ2 /(2R5) (3.1)
где Rs - сопротивление источника питания. Отраженная мощность Р_ записывается как:
Рис. 3.2. Схема фильтра с источником питания на входе (порт 1) и нагрузкой на выходе(порт 2)
P_=|U,|2/ (2R5)
Мощность в нагрузке P равна:
P = |U2|2 / (2R1)
(3.2)
(3.3)
где R1 - сопротивление нагрузки.
Параметры рассеяния являются комплексными величинами, отдельно даются определения для фаз и абсолютных величин. Запишем абсолютные значения следующим образом:
M2 = р. /р+
Is2J2 = P / P+
(3.4) (3.5)
4TO1 ПРИЛОЖЕНИЕ З
а фазы как: Zs11 = ZU
-і
+1
(3.6)
Zs21 = ZU_2
(3.7)
+і
где s - параметр рассеяния, а индексы - номера портов. Параметры рассеяния с одинаковыми индексами, такие как sVl, представляют собой коэффициенты отражения, а те параметры, которые обозначаются как syi, где inj- номера различных портов, являются коэффициентами передачи от порта і к порту j. Величина |s|2 показывает соразмерность переданной или отраженной мощности, а величина Zs - разность фаз между напряжением рассеянных и падающих колебаний. Программа Puff строит два графика параметров рассеяния. Один из них представляет собой диаграмму Смита на комплексной плоскости, другой ^ график в децибелах, заданный следующим образом:
Принято использовать одну и ту же букву «s» для представления величины в децибелах и в виде комплексного числа. Поэтому важно ставить единицы измерения (дБ), ведь комплексные параметры рассеяния не имеют сами по себе единиц измерения. Выраженная в децибелах величина |s21| - это всего лишь коэффициент передачи мощности, но если он отрицателен, его называют коэффициентом потери мощности.
і
3.4. Примеры
В качестве примера рассмотрим фильтр, изображенный на рис. 5.46 (см. главу 5). Начнем с содержимого экрана (рис. 3.1). Нажмите клавишу F3 для активизации окна Parts. Мигание курсора рядом с элементом а и выделение подсветкой клавиши F3 в верху окна укажут, что оно активно. Теперь, нажав клавишу Fl, активизируйте окно Layout. После этого в центре монтажной платы появится большой белый знак х, а первая строка в окне Parts будет выделена. Элемент а представляет собой катушку с сосредоточенной индуктивностью, равной 610 нГн. Нажмите клавишу <г-, и программа Puff нарисует пустой голубой прямоугольник, помеченный слева буквой а. Символ х переместится к другому концу катушки индуктивности. В поле Message появится сообщение Ax -5.00 мм, которое показывает изменение координаты х. Если длина элемента с сосредоточенным параметром не определена, программа Puff устанавливает ее как одну десятую размера макета. Введите цифру 1 для соединения с первым портом. Используйте для этого клавиши, расположенные над буквами, а не цифровую клавиатуру. Обратите внимание, что клавиша NumLock при работе с программой Puff отключена, чтобы не возникало путаницы между стрелками и цифрами. Программа проведет серую линию контура вверх и влево к первому соединительному выводу. Нажмите клавишу —», и курсор переместится на другой конец катушки индуктивности.
KI = 101og(P_/P+) |s21| = 10 log(P/P+)
(3.8)
(3.9)
_ПРОГРАММА PUFF 2.1 рПТ|
Введите b для выбора конденсатора и нажмите клавишу І, чтобы отразить это на экране. Теперь нажмите клавишу = для заземления конденсатора с одной стороны и клавишу T для возврата на другой его конец.
Без заземления программа Puff будет считать, что один конец конденсатора оборван. Далее введите с для выбора второй катушки индуктивности и нажмите клавишу —>, чтобы нарисовать ее. Наберите 2, чтобы соединить катушку со вторым портом. Введите d для выбора второго конденсатора и нажмите клавишу I, чтобы нарисовать его. Нажмите клавишу = для заземления конденсатора. После этой операции конструирование фильтра, изображенного на рис. 5.46 (глава 5), будет завершено.
