Линия передачи

Образцовая линия передачи

Библиотека

Элементы

Описание

Используйте блок Transmission Line для задержанной модели - базирующиеся, смешанные, и распределенные линии передачи. Диалоговые опции маски изменятся автоматически, чтобы разместить выбор типа модели.

Параметры

Основная вкладка

Model type

Delay-based and lossless
Задайте линию передачи как основанную на задержке и без потерь. Когда вы выбираете эту опцию, следующие параметры доступны:
- Transmission delay
  Задайте задержку и выберите модули. Значением по умолчанию является 4.7e-9 s.
- Characteristic impedance
  Задайте характеристический импеданс линии передачи и выберите модули. Значением по умолчанию является 50 Ohm.
Delay-based and lossy
Задайте линию передачи как основанную на задержке и с потерями.
Когда вы выбираете эту опцию, следующие параметры диалогового окна доступны:
- Transmission delay
  Задайте задержку и выберите модули. Значением по умолчанию является 4.7e-9 s.
- Characteristic impedance
  Задайте характеристический импеданс линии передачи и выберите модули. Значением по умолчанию является 50 Ohm.
- Resistance per unit length
  Задайте сопротивление на единицу длины R и выберите модули. Значением по умолчанию является .3 Ohm/m.
- Line length
  Задайте физическую длину линии передачи l и выберите модули. Длиной по умолчанию является 1 cm.
- Number of segments
  Задайте количество сегментов линии передачи N. Номером по умолчанию является 10.
Lumped parameter L-section
Задайте линию передачи как многие L-разделы RLGC.
Когда вы выбираете эту опцию, следующие параметры диалогового окна доступны:
- Parameterization
  Выберите параметризацию для сегментов. Опциями является By characteristic impedance and capacitance и By inductance and capacitance.
  Параметризацией по умолчанию является By characteristic impedance and capacitance, и следующие параметры доступны:
  Characteristic impedance
  Задайте характеристический импеданс линии передачи и выберите модули. Значением по умолчанию является 50 Ohm.
  Resistance per unit length
  Задайте сопротивление на единицу длины R и выберите модули. Значением по умолчанию является .3 Ohm/m.
  Capacitance per unit length
  Задайте длину емкости на единицу длины C и выберите модули. Значением по умолчанию является 94e-12 F/m.
  Conductance per unit length
  Задайте проводимость на единицу длины G и выберите модули. Значением по умолчанию является 5e-6 S/m.
  Line length
  Задайте физическую длину линии передачи l и выберите модули. Длиной по умолчанию является 1 cm.
  Number of segments
  Задайте количество сегментов линии передачи N. Количеством по умолчанию сегментов является 10.
  Когда вы выбираете вторую опцию, следующие параметры доступны:
  Resistance per unit length
  Задайте сопротивление на единицу длины R и выберите модули. Значением по умолчанию является .3 Ohm/m.
  Inductance per unit length
  Задайте индуктивность на единицу длины G и выберите модули. Значением по умолчанию является 235e-9 H/m.
  Capacitance per unit length
  Задайте длину емкости на единицу длины C и выберите модули. Значением по умолчанию является 94e-12 F/m.
  Conductance per unit length
  Задайте проводимость на единицу длины G и выберите модули. Значением по умолчанию является 5e-6 S/m.
  Line length
  Задайте физическую длину линии передачи l и выберите модули. Длиной по умолчанию является 1 cm.
  Number of segments
  Задайте количество сегментов линии передачи N. Номером по умолчанию является 10.
Lumped parameter pi-section
Задайте линию передачи как многие разделы пи RLGC.
Когда вы выбираете эту опцию, следующие параметры диалогового окна доступны:
- Parameterization
  Выберите параметризацию для сегментов. Опциями является By characteristic impedance and capacitance и By inductance and capacitance.
  Параметризацией по умолчанию является By characteristic impedance and capacitance, и следующие параметры доступны:
  Characteristic impedance
  Задайте характеристический импеданс линии передачи и выберите модули. Значением по умолчанию является 50 Ohm.
  Resistance per unit length
  Задайте сопротивление на единицу длины R и выберите модули. Значением по умолчанию является .3 Ohm/m.
  Capacitance per unit length
  Задайте длину емкости на единицу длины C и выберите модули. Значением по умолчанию является 94e-12 F/m.
  Conductance per unit length
  Задайте проводимость на единицу длины G и выберите модули. Значением по умолчанию является 5e-6 S/m.
  Line length
  Задайте физическую длину линии передачи l и выберите модули. Длиной по умолчанию является 1 cm.
  Number of segments
  Задайте количество сегментов линии передачи N. Значением по умолчанию является 10.
  Когда вы выбираете вторую опцию, следующие параметры доступны:
  Resistance per unit length
  Задайте сопротивление на единицу длины R и выберите модули. Значением по умолчанию является .3 Ohm/m.
  Inductance per unit length
  Задайте индуктивность на единицу длины G и выберите модули. Значением по умолчанию является 235e-9 H/m.
  Capacitance per unit length
  Задайте длину емкости на единицу длины C и выберите модули. Значением по умолчанию является 94e-12 F/m.
  Conductance per unit length
  Задайте проводимость на единицу длины G и выберите модули. Значением по умолчанию является 5e-6 S/m.
  Line length
  Задайте физическую длину линии передачи l и выберите модули. Длиной по умолчанию является 1 cm.
  Number of segments
  Задайте количество сегментов линии передачи N. Номером по умолчанию является 10.
Coaxial
Задайте линию передачи как коаксиальную линию передачи. Коаксиальную линию передачи показывают в поперечном сечении в следующей фигуре. Его физические характеристики включают радиус внутреннего проводника, a и радиуса внешнего проводника b.
Когда вы выбираете эту опцию, следующие параметры доступны:
- Outer radius
  Задайте радиус внешнего проводника коаксиальной линии передачи. Значением по умолчанию является 2.57 mm.
- Inner radius
  Задайте радиус внутреннего проводника коаксиальной линии передачи. Значением по умолчанию является 0.725 mm.
- Relative permeability constant
  Задайте относительную проницаемость диэлектрика. Это значение выражается как отношение проницаемости диэлектрика к проницаемости в свободном пространстве, μ ₀. Значением по умолчанию является 1.
- Relative permittivity constant
  Задайте относительную проницаемость диэлектрика. Это значение выражается как отношение проницаемости диэлектрика к проницаемости в свободном пространстве, ε ₀. Значением по умолчанию является 2.2.
- Loss tangent of dielectric
  Задайте угловую касательную потерь диэлектрика. Значением по умолчанию является 0.
- Line length
  Задайте физическую длину линии передачи. Значением по умолчанию является 1 cm.
- Conductivity of conductor
  Задайте проводимость проводника в Siemens на метр. Значением по умолчанию является inf S/m.
- Stub mode
  Задайте тип тупика. Выбором является Not a stub, Shunt или Series. Значением по умолчанию является Not a stub. Смотрите Линию передачи с Тупиком для получения дополнительной информации.
  Следующие вспомогательные уравнения используются для вычислений ABCD-параметра. Для получения общей информации смотрите Вычисления Параметра для Распределенной Линии передачи.
  $\begin{matrix} Z_{0} = \sqrt{\frac{R + j ω L}{G + j ω C}} \\ k = k_{r} + j k_{i} = \sqrt{(R + j ω L) (G + j ω C)} \end{matrix}$
  где
  
  $\begin{array}{l} R = \frac{1}{2 π σ_{c o n d} δ_{c o n d}} (\frac{1}{a} + \frac{1}{b}) \\ L = \frac{μ}{2 π} \ln (\frac{b}{a}) \\ G = \frac{2 π ω ε^{″}}{\ln (\frac{b}{a})} \\ C = \frac{2 π ε^{'}}{\ln (\frac{b}{a})} \end{array}$
  В этих уравнениях:
  a является радиусом внутреннего проводника.
  b является радиусом внешнего проводника.
  _σcond является проводимостью в проводнике.
  μ является проницаемостью диэлектрика.
  ε является проницаемостью диэлектрика.
  ε″ является мнимой частью ε, ε″ = ε _0εrtan δ, где:
  
  ε ₀ является проницаемостью свободного пространства.
  _εr является значением параметров Relative permittivity constant.
  коричневый δ является значением параметров Loss tangent of dielectric.
  
  _δcond является глубиной кожи проводника, который блок вычисляет как $1 / \sqrt{π f μ σ_{c o n d}}$ .
  f является вектором внутренних частот моделирования.
  Z ₀ является импедансом заданной характеристики.
  k является вектором, элементы которого соответствуют элементам входного вектора, freq. Блок вычисляет k от заданных параметров как k = _αa + iβ, где _αa является коэффициентом затухания, и β является номером волны. Коэффициент затухания _αa связан с заданной потерей, α,
  $α_{a} = - \ln (10^{α / 20})$
  Номер волны β связан с заданной фазовой скоростью, _Vp,
  $β = \frac{2 π f}{V_{p}}$
  Фазовая скорость _VP также известна как скорость распространения волны.
Coplanar waveguide
Задайте линию передачи как компланарный волновод. Компланарную линию передачи волновода показывают в поперечном сечении в следующей фигуре. Его физические характеристики включают ширину проводника, w, проводниковую толщину, t, слот width, s, высоту подложки, d и относительную постоянную проницаемость, ε.
Когда вы выбираете эту опцию, следующие параметры доступны:
- Conductor width
  Задайте физическую ширину проводника. Значением по умолчанию является 0.6 mm.
- Slot width
  Задайте физическую ширину слота. Значением по умолчанию является 0.2 mm.
- Substrate height
  Задайте толщину диэлектрика, на котором находится проводник. Значением по умолчанию является 0.635 mm.
- Strip thickness
  Задайте физическую толщину проводника. Значением по умолчанию является 5 mm.
- Relative permittivity constant
  Задайте относительную проницаемость диэлектрика. Это значение выражается как отношение проницаемости диэлектрика к проницаемости в свободном пространстве, ε ₀. Значением по умолчанию является 2.2.
- Loss tangent of dielectric
  Задайте угловую касательную потерь диэлектрика. Значением по умолчанию является 1.
- Line length
  Задайте физическую длину линии передачи. Значением по умолчанию является 1 cm.
- Conductivity of conductor
  Задайте проводимость проводника в Siemens на метр. Значением по умолчанию является inf S/m.
- Stub mode
  Задайте тип тупика. Выбором является Not a stub, Shunt или Series. Значением по умолчанию является Not a stub. Смотрите Линию передачи с Тупиком для получения дополнительной информации.
Microstrip
Задайте линию передачи как микрополосковую линию передачи. Микрополосковую линию передачи показывают в поперечном сечении в следующей фигуре. Его физические характеристики включают микрополосковую ширину, w, микрополосковую толщину, t, высоту подложки, d и относительную постоянную проницаемость, ε.
Когда вы выбираете эту опцию, следующие параметры доступны:
- Strip width
  Задайте ширину микрополосковой линии передачи. Значением по умолчанию является 0.6 mm.
- Substrate height
  Задайте толщину диэлектрика, на котором находится микрополосковая линия. Значением по умолчанию является 0.635 mm.
- Strip thickness
  Задайте физическую толщину микрополосковой линии. Значением по умолчанию является 5 mm.
- Relative permittivity constant
  Задайте относительную проницаемость диэлектрика, выраженного как отношение проницаемости диэлектрика к проницаемости в свободном пространстве, ε ₀. Значением по умолчанию является 2.2.
- Loss tangent of dielectric
  Задайте угловую касательную потерь диэлектрика. Значением по умолчанию является 0.
- Line length
  Задайте физическую длину линии передачи. Значением по умолчанию является 1 cm.
- Conductivity of conductor
  Задайте проводимость проводника в Siemens на метр. Значением по умолчанию является inf S/m.
- Stub mode
  Задайте тип тупика. Выбором является Not a stub, Shunt или Series. Значением по умолчанию является Not a stub. Смотрите Линию передачи с Тупиком для получения дополнительной информации.
Two-wire
Задайте линию передачи как двухпроводную линию передачи. Двухпроводную линию передачи показывают в поперечном сечении в следующей фигуре. Его физические характеристики включают радиус проводов, a, разделение или физическое расстояние между проводными центрами, S, и относительная проницаемость и проницаемость проводов. [2] программное обеспечение RF Blockset™ Equivalent Baseband принимает, что относительная проницаемость и проницаемость универсальны.
Когда вы выбираете эту опцию, следующие параметры доступны:
- Wire radius
  Задайте радиус проводов проведения двухпроводной линии передачи. Значением по умолчанию является 0.67 mm.
- Wire separation
  Задайте физическое расстояние между проводами. Значением по умолчанию является 1.62 mm.
- Relative permeability constant
  Задайте относительную проницаемость диэлектрика. Это значение выражается как отношение проницаемости диэлектрика к проницаемости в свободном пространстве, μ ₀. Значением по умолчанию является 1.
- Relative permittivity constant
  Задайте относительную проницаемость диэлектрика, выраженного как отношение проницаемости диэлектрика к проницаемости в свободном пространстве, ε ₀. Значением по умолчанию является 2.2.
- Loss tangent of dielectric
  Задайте угловую касательную потерь диэлектрика. Значением по умолчанию является 0.
- Line length
  Задайте физическую длину линии передачи. Значением по умолчанию является 1 cm.
- Conductivity of conductor
  Задайте проводимость проводника в Siemens на метр. Значением по умолчанию является inf S/m.
- Stub mode
  Задайте тип тупика. Выбором является Not a stub, Shunt или Series. Значением по умолчанию является Not a stub. Смотрите Линию передачи с Тупиком для получения дополнительной информации.
Parallel plate
Задайте линию передачи как линию передачи параллельной пластины. Линию передачи параллельной пластины показывают в поперечном сечении в следующей фигуре. Его физические характеристики включают ширину пластины, w, и разделение пластины, d. [2]
Когда вы выбираете эту опцию, следующие параметры доступны:
- Plate width
  Задайте физическую ширину линии передачи параллельной пластины. Значением по умолчанию является 5 mm.
- Plate separation
  Задайте толщину диэлектрика, разделяющего пластины. Значением по умолчанию является 1 mm.
- Relative permeability constant
  Задайте относительную проницаемость диэлектрика, выраженного как отношение проницаемости диэлектрика к проницаемости в свободном пространстве, μ ₀. Значением по умолчанию является 1.
- Relative permittivity constant
  Задайте относительную проницаемость диэлектрика, выраженного как отношение проницаемости диэлектрика к проницаемости в свободном пространстве, ε ₀. Значением по умолчанию является 2.2.
- Loss tangent of dielectric
  Задайте угловую касательную потерь диэлектрика. Значением по умолчанию является 0.
- Line length
  Задайте физическую длину линии передачи. Значением по умолчанию является 1 cm.
- Conductivity of conductor
  Задайте проводимость проводника. Значением по умолчанию является inf S/m.
- Stub mode
  Задайте тип тупика. Выбором является Not a stub, Shunt или Series. Значением по умолчанию является Not a stub. Смотрите Линию передачи с Тупиком для получения дополнительной информации.
Equation-based
Задайте линию передачи как основанную на уравнении линию передачи. Линия передачи, которая может быть с потерями или без потерь, обработана как 2D порт линейная сеть.
Когда вы выбираете эту опцию, следующие параметры доступны:
- Phase velocity (m/s)
  Задайте скорость распространения универсальной плоской волны на линии передачи. Значением по умолчанию является 299792458.
- Characteristic impedance
  Задайте характеристический импеданс линии передачи. Значение может быть комплексным. Значением по умолчанию является 50 Ohm.
- Loss (dB/m)
  Задайте сокращение силы сигнала, когда это перемещается по линии передачи. Это значение должно быть положительным. Значением по умолчанию является 0.
- Line length
  Задайте физическую длину линии передачи. Значением по умолчанию является 1 cm.
- Frequency
  Задайте вектор моделирования частот. Блок выполняет вычисления, перечисленные в разделе Description на каждой частоте, которую вы обеспечиваете. Значением по умолчанию является 1e9 Hz.
- Interpolation method
  Задайте метод интерполяции использование блока, чтобы вычислить значения параметров на частотах моделирования. Вашим выбором является Linear, Spline или Cubic. Значением по умолчанию является Linear.
- Stub mode
  Задайте тип тупика. Выбором является Not a stub, Shunt или Series. Значением по умолчанию является Not a stub. Смотрите Линию передачи с Тупиком для получения дополнительной информации.
RLCG
Задайте линию передачи как линию передачи RLCG. Эта строка описана в диалоговом окне блока с точки зрения его зависимого частотой сопротивления, индуктивности, емкости и проводимости. Линия передачи, которая может быть с потерями или без потерь, обработана как 2D порт линейная сеть.
где z ′ = z + Δz.
Когда вы выбираете эту опцию, следующие параметры доступны:
- Resistance per unit length
  Задайте вектор значений сопротивления в Омах на метр. Значением по умолчанию является 0.3 Ohm/m.
- Inductance per unit length
  Задайте вектор значений индуктивности в henries на метр. Значением по умолчанию является 235e-9 H/m.
- Capacitance per unit length
  Задайте вектор значений емкости в фарадах на метр. Значением по умолчанию является 94e-12 F/m.
- Conductance per unit length
  Задайте вектор значений проводимости в Siemens на метр. Значением по умолчанию является 5e-6 S/m.
- Line length
  Задайте физическую длину линии передачи. Значением по умолчанию является 1 cm.
- Frequency
  Задайте вектор значений частоты, в которых известны сопротивление, индуктивность, емкость и значения проводимости. Значением по умолчанию является 1e9 Hz.
- Interpolation method
  Задайте метод интерполяции использование блока, чтобы вычислить значения параметров на частотах моделирования. Вашим выбором является Linear, Spline или Cubic. Значением по умолчанию является Linear.
- Stub mode
  Задайте тип тупика. Выбором является Not a stub, Shunt или Series. Значением по умолчанию является Not a stub. Смотрите Линию передачи с Тупиком для получения дополнительной информации.

Ground and hide negative terminals

Установите этот флажок, чтобы внутренне заземлить и скрыть отрицательные терминалы. Снимите флажок, чтобы представить отрицательные терминалы. Путем представления этих терминалов можно соединить их с другими частями модели.

По умолчанию этот флажок устанавливается.

Вычисления параметра для распределенной линии передачи

Когда моделирование распределило линии передачи, блок сначала вычисляет ABCD-параметры в наборе внутренних частот. ABCD-параметрами являются преобразованные S-параметры для симуляции.

Блок вычисляет ABCD-параметры от физической длины линии передачи, d и комплексного постоянного распространения, k, с помощью следующей системы уравнений:

$\begin{array}{l} A = \frac{e^{k d} + e^{- k d}}{2} \\ B = \frac{Z_{0} * (e^{k d} - e^{- k d})}{2} \\ C = \frac{e^{k d} - e^{- k d}}{2 * Z_{0}} \\ D = \frac{e^{k d} + e^{- k d}}{2} \end{array}$

Линия передачи с тупиком

Когда вы устанавливаете параметр Stub mode в диалоговом окне маски к Shunt, сеть 2D порта состоит из линии передачи последовательно с тупиком. Можно отключить тупик с коротким замыканием или разомкнутой цепью как показано в следующей фигуре.

_Zin является входным импедансом схемы шунта. ABCD-параметры для тупика шунта вычисляются как

$\begin{matrix} A = 1 \\ B = 0 \\ C = 1 / Z_{i n} \\ D = 1 \end{matrix}$

Когда вы устанавливаете параметр Stub mode в диалоговом окне маски к Series, сеть 2D порта включает серийную линию передачи. Можно отключить эту строку или с коротким замыканием или с разомкнутой цепью как показано здесь.

_Zin является входным импедансом последовательной схемы. ABCD-параметры для серийного тупика:

$\begin{matrix} A = 1 \\ B = Z_{i n} \\ C = 0 \\ D = 1 \end{matrix}$

Моделирование вкладки

Моделирование вкладки опций активируется для всех опций линии передачи кроме Delay-based and lossless, Delay-based and lossy, Lumped parameter L-section и Lumped parameter pi-section.

Modeling options

RF Blockset обеспечивает два различных способа смоделировать S-параметры:

Временной интервал (rationalfit) метод создает аналитическую рациональную модель, которая аппроксимирует целую область значений данных.
Частотный диапазон вычисляет основополосный импульсный ответ для каждой несущей частоты независимо. Этот метод основан на свертке. Существует опция, чтобы задать длительность импульсного ответа. Для получения дополнительной информации смотрите, Сравнивают Опции Симуляции Времени и Частотного диапазона для S-параметров.
Для Усилителя и блоков S-параметров, значением по умолчанию является Time domain (rationalfit). Для блока Transmission Line значением по умолчанию является Frequency domain.

Time domain

Fitting options
Подходящими опциями является Share all poles, Share poles by columns или Fit individually.
Для блока Amplifier значением по умолчанию является Fit individually. Для блока S-параметров и блока Transmission Line, значением по умолчанию является Share all poles.
Relative error desired (dB)
Введите желаемую относительную погрешность в децибелы (дБ). Значением по умолчанию является -40.
Rational fitting results
Показывает значения Number of independent fits, Number of required poles и Relative error achieved (dB).
При моделировании использования Time domain Plot во вкладке Visualization отображает на графике данные, заданные в Data Source и значениях в функции rationalfit.

Frequency domain

Automatically estimate impulse response duration
Выберите Automatically estimate impulse response duration , чтобы вычислить импульсную длительность ответа автоматически. Очистите выбор, чтобы задать импульсную длительность ответа.
При использовании Frequency domain Plot во вкладке Visualization отображает на графике данные, заданные в Data Source.

Вкладка визуализации

Source of frequency data

Единственной опцией для Source of frequency data является User-specified. Чтобы построить, задайте вектор частот в параметре Frequency data и выберите модули.

Plot type

Задайте тип графика, который вы хотите произвести со своими данными. Когда вы моделируете использование Frequency domain, вкладка Visualization отображает на графике только данные, заданные в Data Source. Когда вы моделируете использование Time domain, вкладка Visualization отображает на графике данные, заданные в Data Source и значениях rationalfit. Параметр Plot type предоставляет следующие возможности:

X-Y plane — Сгенерируйте Декартов график своих данных по сравнению с частотой. Чтобы создать линейный, полужурнал или графики логарифмического журнала, установил Y-axis scale и X-axis scale соответственно.
Polar plane — Сгенерируйте полярный график своих данных. Блок строит только область значений данных, соответствующих заданным частотам.
Z smith chart, Y smith chart и ZY smith chart — Сгенерируйте график Smith^®. Блок строит только область значений данных, соответствующих заданным частотам.

Значением по умолчанию является X-Y plane.

Parameter #

Задайте S-параметры, чтобы построить. От Parameter1 и Parameter2 выпадающие списки, выберите S-parameters, который вы хотите построить. Если вы задаете два параметра, блок строит оба параметра в одном окне.

Значением по умолчанию для Parameter1 является S11. Для блока Transmission Line значением по умолчанию для Parameter2 является S22.

Format #

Для графиков X-Y отформатируйте модули параметров, чтобы построить от Format1 и Format2 выпадающие списки. Для графиков в полярной системе координат и графиков Смита, форматы установлены автоматически.

Значением по умолчанию является Magnitude (decibels).

Y-axis scale

Масштабируйтесь для Y - ось.

Значением по умолчанию является Linear.

X-axis scale

Масштабируйтесь для X - ось.

Значением по умолчанию является Linear.

Примеры

Пример, Линии передачи, Основанные на задержке и Смешанные Модели, показывает, как использовать Delay-based и блоки Линии передачи Lumped.

Ссылки

[1] Sussman-форт, S. E. и Дж. К. Хэнтгэн. “Реализация SPICE моделей линии передачи и диода Шотки с потерями”. Транзакции IEEE на микроволновой теории и методах. Издание 36, № 1, январь 1988.

[2] Pozar, Дэвид М. Микроволновая разработка. Хобокен, NJ: John Wiley & Sons, Inc., 2005.

[3] Гупта, K. C. Ramesh Garg, Индер Баль и Пракаш Бхартия. Микрополосковый Lines и Slotlines, 2-й выпуск, Норвуд, MA: Artech House, Inc., 1996.

[4] Людвиг, Райнхольд и Павел Бречко. Проектирование схем РФ: теория и приложения. Englewood Cliffs: NJ: Prentice Hall, 2000.

[5] Правда, Кеннет М. “Строки передачи данных и их характеристики”. Указания по применению National Semiconductor 806, апрель 1992.

Советы

В целом, блоки, что образцовые эффекты задержки полагаются на историю сигнала. Можно минимизировать числовую ошибку, которые происходят из-за отсутствия истории сигнала в начале симуляции. Для этого в панели Решателя диалогового окна Configuration Parameters можно задать Initial step size. Для моделей с основанными на задержке блоками Линии передачи используйте начальный размер шага, который является меньше, чем значение параметра Delay.

Смотрите также

S-параметры

Документация