מתח גבוה מעשי רובוטי שני יציאות S פרמטר מעגל פסיבי באמצעות ספייס – אלקטרוניקה בשבילך

פרסומת
MAGNEZIX מגנזיקס


הגיבו על שגיאות או תיקונים שנמצאו עבור המעגל הזה, וקבלו את ההזדמנות לזכות בגדול!

תכנון רובוט מבוקר RF דורש פרמטרים S כדי לדמות ולדמות נגדים פסיביים אלקטרוניים שונים, משרנים ומעגלי קבלים המיוצגים כרשתות שתי יציאות. דוגמאות המדגימות את התועלת של הטכניקה ומודלים בסימולציה מסופקות. ההליך והטכניקה לסימולציה של שתי יציאות תוך שימוש בפרמטרים Z, H מורחבים בצעדים דומים תוך שימוש במודל התנהגותי אנלוגי, כפי שנעשה עבור פרמטרים S בשתי יציאות עם SPICE2G מקורי עבור מעגלים רובוטיים, תוך שימוש בכלי סימולציה בעזרת מחשב כמו SPICE / Pspice בתדרים גבוהים.

פרסומת

מבוא

בעידן הנוכחי של האלקטרוניקה המודרנית, כמעט כל המהנדסים והמדענים מכירים רובוטים מכיוון שהם נמצאים בשימוש נרחב בחיי האדם. הרובוט הנשלט על RF משתמש בהתקן שידור המכיל משדר RF ומקודד RF, שולח פקודות לרובוטים עבור משימות מוגדרות כגון תנועה קדימה ואחורה, נסיעה לאחור, פניה ימינה/שמאלה ועצירה. לתכנון משדרי RF במערכות RF ומיקרוגל, פרמטרים S [1-6] נפוצים, וניתן למדוד את הפרמטרים הללו בעזרת מנתחי רשת.

לְתַבֵּל [7-16] משמש כדי לדמות מעגלים אלקטרוניים שונים הכוללים סוגים שונים של התקנים ומעגלים ליניאריים. האלמנטים המשמשים בסביבות מכשירי CAD טיפוסיות המשתמשות ב-SPICE כוללים נגדים, קבלים, משרנים (כולל הדדיים), מקורות מתח/זרם DC ו-AC, מקורות זרם/מתח ליניאריים ולא לינאריים תלויים, קווי תמסורת והתקנים אלקטרוניים כגון דיודות, BJT, JFET, MOSFET. מודלים של מעגלים דו-יציאות עבור רשתות פסיביות למיקרוגל, הן בתורת הכיתה והן בפרקטיקה התעשייתית, חשובים לסטודנטים וחוקרים והם שימושיים בסינתזה של מודלים של T-PI [17-24]. ישנן שתי שיטות לדמות [18-24] מעגלים אקטיביים או פסיביים: הראשון הוא על ידי שימוש במודלים אקטיביים או פסיביים עבור כל רכיב או קבוצת רכיבים, והשני הוא על ידי ייצוג מתחי כניסה ומוצא וזרמים על ידי משוואות פרמטרים מתאימות של יציאה כאשר חלק זה של המעגל אינו מכיל מתח עצמאי ומקורות עדכניים. מודלים המיוצגים על ידי אפשרויות התנהגות אנלוגיות לא ליניאריות של Pspice מתווספים למשוואות הללו, והמערכת נפתרת עבור מתחים וזרמים, או באופן ידני או באמצעות תוכנת סימולציה מתוחכמת. כדי לדגמן את שתי היציאות של רשת RF לשימוש רובוטי באמצעות תוכנות קיימות כמו Spice2g ו-Pspice, שבהן אין מודלים שיייצגו אותן, עלינו להשתמש בתיאורי מודל קיימים כמו מודלים התנהגותיים ולהתאים אותם בצורה מתאימה. נעשו ניסיונות להשיג זאת באמצעות תוכנת Spice2G בלבד. ניתן להשתמש בשיטה הנוכחית בשילוב עם מעגלים פסיביים מקוריים כדי לדמות רשתות. אפשרות המודל ההתנהגותי האנלוגי של PSPICE כוללת תיאורים נוספים של מתחי וזרמים DC ו-AC תוך שימוש בביטויים, טבלאות, אופרטורים לפלסיאנים וכפלי מתח וזרם מורכבים עם מספרים מרוכבים.

שיטת מידול מעגלים פסיביים

גלי הכוח הנכנסים ומשתקפים משתי היציאות של רשת ליניארית מוגדרים כ-a1, a2, b1, b2, בהתאמה. אלה קשורים למטריצת הפיזור המאפיינת את המעגל.

ב1=S11א1+S12א2

ב2=S21א1+S22א2 (1)

איפה,

כאן, מניחים שלשתי היציאות יש את אותה עכבה אופיינית Z0. החלפת a1, a2, b1, b2 במשוואה (1),

באופן דומה,

V2=S222+אני2ז0)+S211+אני1ז0)+אני2ז0 …(4)

לשים את S22=אמיתי{S22}+ j תמונה{S22}

ו-S21=אמיתי{S21}+ j תמונה{S21} …(5)

כעת, משוואה (2) ו-(4) המתארת ​​את שני המתחים והזרמים של היציאות (איור 1a) יכולה להיות מיוצגת על ידי איור 1b. עַכשָׁיו,

V1 כלומר, ניתן לכתוב את המשוואה (3) כ-V1=אני1ז0+E1+E2

V2 כְּלוֹמַר, ניתן לכתוב את המשוואה (5) כ-V2=אני2ז0+E7+E8

איפה E7=אמיתי{S22}(V2+אני2ז0)+ j תמונה{S22}(V2+אני2ז0)

9+j E10

ה8=אמיתי{S21}(V1+אני1ז0)+ j תמונה{S21}(V1+אני1ז0)

11+j E12

אם הפרמטרים S מוגדרים בקואורדינטות מלבניות (קרטזיות), כלומר, Sij=אמיתי{Sij}+jImag{Sij}, i,j (1,2) יש להשתמש במעגל המשנה בטבלה I להדמיית רשת שתי יציאות בין מסופים 1 ו-2.

אם פרמטרי S מוגדרים בקואורדינטות קוטביות, יש להשתמש במעגלי המשנה של טבלה II להגדרת שתי רשתות יציאות. אם נעשה שימוש בגרסת SPICE2G, קו תמסורת נטול אובדן באורך NL שנבחר לפי זוויות קוטביות של פרמטרי S משמש למימוש ה-e זווית jPhase טווח. אם זווית הפאזה שלילית NL(פרמטר קו תמסורת ספייס) ניתנת על ידי

=ANG1

ואם Phase Angle חיובי אז NL ניתן על ידי

=ANG2

תוצאות

פרמטרי ה-S הכוללים של המעגל כולו (איור 2) המשמש בדרך כלל במשדרי רדיו לשליטה ברובוטים, מחושבים על ידי קבצי PSpice.

איור 2. רכיב אלקטרוני בבקרת משדר רובוטי RF

מודל שתי יציאות לפרמטרי S הנמדדים עבור רכיב משדר תדר רדיו (איור 2) עם S11, S21, S12 ו-S22 ככניסות מתקבל תוך שימוש בניתוח מעגלים ותוכנת סימולציה של SPICE2G ו- Pspice. נעשה שימוש בטכניקת מודלים התנהגותיים אנלוגיים עם Pspice. טבלה I וטבלה II מציגות את תתי-השגרות SPICE2G כדי להשיג כל שתי יציאות מקבילות באמצעות מטריצת פיזור עבור רכיב משדר תדר רדיו לבקרת רובו.

טבלה I. מודל קובץ SPICE2G להדמיית שני יציאות עם פרמטרי S קרטזיאניים

.SUBCKT MODEL1 1 2
E3 10 0 POLY(2) 1 0 3 4 0 ReS11 ReS11
E4 20 0 POLY(2) 1 0 3 4 0 ImS11 ImS11
V13 1 3 AC 0
R34 3 4 50
*היכן Real{S11}=ReS11 ו-Imag{S11}=ImS11
*התיאור הבא מקבל jE4
E210 21 0 20 0 1
V22 22 0 AC 0
*זרם דרך קיבול ג2122 = j ωC2122 ה210 כאשר ω הוא זוויתי *תדר
*בתדירות הפרמטר הנתון בחירת ωC2122=1 או C2122=1/ω
C2122 21 22 1/ω
*המר את הזרם למתח לפי זרם מבוקר
*מחולל נוכחי F230
F230 0 23 V22 1
R230 23 0 1
E1 4 5 POLY(2) 10 0 23 0 0 1 1
E5 11 0 POLY(2) 2 0 6 7 0 ReS12 ReS12
E6 12 0 POLY(2) 2 0 6 7 0 ImS12 ImS12
*כאשר Real{S12}=ReS12 ו-Imag{S12}=ImS12
*כדי לקבל את jE6
E240 24 0 12 0 1
V25 25 0 AC 0
*זרם דרך קיבול ג2425=j ωC2425 ה240 כאשר ω הוא זוויתי *תדר
*בתדירות הפרמטר הנתון בחירת ωC2425=1 או C2425=1/ω
C2425 24 25 1/ω
*המר את הזרם למתח לפי זרם מבוקר
*מחולל נוכחי F260
F260 0 26 V25 1
R260 26 0 1
E2 5 0 POLY(2) 11 0 26 0 0 1 1
E9 30 0 POLY(2) 2 0 6 7 0 ReS22 ReS22
E10 40 0 ​​POLY(2) 2 0 6 7 0 ImS22 ImS22
R67 6 7 50
V26 2 6 AC 0
*כאשר Real{S22}=ReS22 ו-Imag{S22}=ImS22
*כדי להשיג את jE10
E310 31 0 40 0 ​​1
V32 32 0 AC 0
*זרם דרך קיבול ג3132 = j ωC3132 ה310 כאשר ω הוא זוויתי *תדר
*בתדירות הפרמטר הנתון בחירת ωC3132=1 או C3132=1/ω
C3132 31 32 1/ω
*המר את הזרם למתח לפי זרם מבוקר
*מחולל נוכחי F330
F330 0 33 V32 1
R330 33 0 1
E7 7 8 POLY(2) 30 0 33 0 0 1 1
E11 41 0 POLY(2) 1 0 3 4 0 ReS21 ReS21
E12 42 0 POLY(2) 1 0 3 4 0 21 ImS21 ImS21
*כאשר Real{S21}=ReS21 ו-Imag{S21}=ImS21
*כדי להשיג את jE12
E430 43 0 42 0 1
V44 44 0 AC 0
*זרם דרך קיבול ג4344 = j ωC4344 ה430 כאשר ω הוא זוויתי *תדר
*בתדירות הפרמטר הנתון בחירת ωC4344=1 או C4344=1/ω
C4344 43 44 1/ω
*המר את הזרם למתח לפי זרם מבוקר
*מחולל נוכחי F450
F450 0 45 V44 1
R450 45 0 1
E8 8 0 POLY(2) 41 0 45 0 0 1 1
.ENDS MODEL1

טבלה II. מודל קובץ SPICE2G לדמות שתי יציאות עם פרמטרים של Polar S

.SUBCKT MODEL2 1 2
*S11M הוא גודל ה-S11 של שני היציאות
*F0 הוא התדירות שבה מוגדרים פרמטרים S
E3 10 0 POLY(2) 1 0 3 4 0 S11M S11M
T1 10 0 11 0 Z0=50 F= F0 NL=ANG1 או ANG2 עבור S11 Phase
RZ0 11 0 50
*S12M הוא גודל ה-S12 של שני היציאות
E4 12 0 POLY(2) 2 0 6 7 0 S12M S12M
T2 12 0 13 0 Z0=50 F= F0 NL=ANG1 או ANG2 עבור S12 Phase
R130Z0 13 0 50
*תיאור יציאה 1
V13 1 3 AC 0
R34 3 4 50
E1 4 5 11 0 1
E2 5 0 13 0 1
*S22M הוא גודל ה-S22 של שני היציאות
E5 20 0 POLY(2) 2 0 6 7 0 S22M S22M
T3 20 0 21 0 Z0=50 F = F0 NL=ANG1 או ANG2 עבור S22 Phase
R210Z0 21 0 50
*S21M הוא גודל ה-S21 של שני היציאות
E6 30 0 POLY(2) 1 0 3 4 0 S21M S21M
T4 30 0 31 0 Z0=50 F= F0 NL= ANG1 או ANG2 עבור S21 Phase
R310Z0 31 0 50
*תיאור יציאה 2
V26 2 6 AC 0
R67 6 7 50
E7 7 8 21 0 1
E8 8 0 31 0 1
.ENDS MODEL2

טבלאות III ו-IV מציגות את רשימת הרשת של המעגלים כדי לקבל פרמטרים S עבור איור 2. טבלה V מציגה את המעגל המקביל לשתי יציאות עבור איור 2. עם תוכנת Pspice. איורים 3a ו-3b מציגים את מתח המוצא של רכיב המשדר עם מקור ועומס של 100Ω.

טבלה ג'. Netlist לקביעת פרמטר S S11, S21

**** 18/08/23 16:25:38 ****** PSpice Lite (אוקטובר 2012) ****** ID# 10813 ****
S פרמטרים של מעגל פסיבי קיבולי
************************************************** ***********************
C13 1 3 2NF
C30 3 0 1NF
C34 3 4 3NF
C40 4 0 2NF
C42 4 2 1NF
R20 2 0 1E24
R40 4 0 1E24
R30 3 0 1E24
R10 1 0 1E24
R15 1 5 50
V10 5 0 AC 1
R220 2 0 50
E1 6 0 VALUE={2*V(1)-V(7)}
R60 6 0 1
V70 7 0 AC 1
R70 7 0 1
E2 8 0 2 0 2
R80 8 0 1
.AC LIN 10 1GHZ 10GHZ
*מתח בצומת (8) נותן S21
*מתח בצומת (6) נותן S11
.PRINT AC VM(8) VP(8) VM(6) VP(6)
.PRINT AC IM(V10) IP(V10)
.סוֹף
**** 18/08/23 16:25:38 ****** PSpice Lite (אוקטובר 2012) ****** ID# 10813 ****
S פרמטרים של מעגל פסיבי קיבולי
**** 18/08/23 16:25:38 ****** PSpice Lite (אוקטובר 2012) ****** ID# 10813 ****
S פרמטרים של מעגל פסיבי קיבולי
**** טמפרטורת ניתוח AC = 27,000 DEG C
************************************************** ***********************
FREQ VM(8) VP(8) VM(6) VP(6)
1.000E+09 1.736E-03 -8.958E+01 1.000E+00 -1.797E+02
2.000E+09 8.681E-04 -8.979E+01 1.000E+00 -1.798E+02
3.000E+09 5.787E-04 -8.986E+01 1.000E+00 -1.799E+02
4.000E+09 4.341E-04 -8.989E+01 1.000E+00 -1.799E+02
5.000E+09 3.472E-04 -8.992E+01 1.000E+00 -1.799E+02
6.000E+09 2.894E-04 -8.993E+01 1.000E+00 -1.799E+02
7.000E+09 2.480E-04 -8.994E+01 1.000E+00 -1.800E+02
8.000E+09 2.170E-04 -8.995E+01 1.000E+00 -1.800E+02
9.000E+09 1.929E-04 -8.995E+01 1.000E+00 -1.800E+02
1.000E+10 1.736E-04 -8.996E+01 1.000E+00 -1.800E+02

טבלה IV Netlist לקביעת פרמטר S S12, S22

****…



קישור לכתבת המקור – 2024-02-09 14:46:05

Facebook
Twitter
LinkedIn
Telegram
WhatsApp
Email
פרסומת
X-ray_Promo1

עוד מתחומי האתר