Моделирование детектора в MWO Опции

[klm2]

Здравствуйте!
Необходимо провести моделирование простого диодного детектора в MWO, примерно такого или немного сложнее

Но уровень входного сигнала не вольты а микро- или хотя бы милливольты.
Возможно ли такое? И какую модель диода для этого лучше использовать.
И еще вопрос. Можно ли потом подобную модель детектора использовать в VSS?

[Kerapoxel]

У меня никаких проблем при моделировании такой схемы не возникло.
Думаю подойдет любая модель диода для моделирования.
Да и нужно ли моделировать такое "сложное устройство" при микровольтах на входе.

Не проще ли рассмотреть линеаризованную модель диода. То есть заменить его на сопротивление величиной, равной дифференциальному сопротивлению диода (определяется по ВАХ). Нелинейные явления в диоде при столь малых уровнях входного сигнала все равно ничтожны. В результате замены получите простую схему делителя напряжения.

В VSS, думаю, делитель напряжения промоделируется.

[klm2]

Есть специальные диоды (диоды Шотки, обращенные диоды), которые работают без внешнего смещения с низкими уровнями сигналов в квадратичной области ВАХ.
С такой схемой у меня тоже проблем не возникало. Проблемы при моделировании уровня ниже приблизительно сотни миливольт без внешнего смещения. Промоделировать надо более сложное устройство, это только его основа.
Можна ли использовать в MWO другие модели, кроме тех, что есть в каталоге?

[khach]

Идем сюда http://hp.woodshot.com/hprfhelp/lit/diodelit.htm и читаем апноты посвященные моделированию и моделям диодов.

[klm2]

khach, спасибо за ссылку.
Но хотелось бы промоделировать детектор именно в MWO.

[Kerapoxel]

С такой схемой у меня тоже проблем не возникало. Проблемы при моделировании уровня ниже приблизительно сотни миливольт без внешнего смещения. Промоделировать надо более сложное устройство, это только его основа.

Приведенная на рисунке схема у меня промоделировалась при микровольте на входе. И без всякого смещения.

Можна ли использовать в MWO другие модели, кроме тех, что есть в каталоге?

Какие именно более сложные модели вы имеете в виду?

Сообщение отредактировал Kerapoxel - Sep 12 2007, 17:09

[EVS]

Приведенная на рисунке схема у меня промоделировалась при микровольте на входе. И без всякого смещения.

Предельная тангенциальная чувствительность диодного детектора с оптимальным смещением на ДБШ составляет около -60..63 dBm. Даже в случае использования радиометрической схемы приемника с синхронной обработкой по видео с накоплением. Это соответствует всего лишь около 200uV по входу на 50 Ом. Нет смысла моделировать детектор для столь малых сигналов без учета шумовых свойств самих диодов. Все "стандартные" модели их, к сожалению, не имеют.

[Kerapoxel]

Предельная тангенциальная чувствительность диодного детектора с оптимальным смещением на ДБШ составляет около -60..63 dBm. Даже в случае использования радиометрической схемы приемника с синхронной обработкой по видео с накоплением. Это соответствует всего лишь около 200uV по входу на 50 Ом. Нет смысла моделировать детектор для столь малых сигналов без учета шумовых свойств самих диодов. Все "стандартные" модели их, к сожалению, не имеют.

Спасибо за ценное замечание. Я полностью согласен, что анализ без учета шумов не имеет ПРАКТИЧЕСКОЙ значимости. Но на приведенной схеме никакого упоминания о шумах не было.
И вопрос был поставлен про возможность моделирования при малых уровнях сигнала, а не входной

схемы приемника с синхронной обработкой по видео с накоплением.

[klm2]

Приведенная на рисунке схема у меня промоделировалась при микровольте на входе. И без всякого смещения.

А какую именно модель диода Вы использовали? У меня на всех моделях при меньше 50мВ результата уже нет никакого.
Шумы - это второй вопрос. Пока надо разобраться с этим.
А где можна взять модель ДБШ или обращенного диода, которая будет работать с MWO?

[Kerapoxel]

Я моделировал схему ту , которую Вы привели на рисунке.
Анализ проводил на частоте 1 ГГц.
Насчет модели ДБШ пока ничего сказать не могу. А какую марку диода собираетесь пользовать?

[Kerapoxel]

Вот нашел пример построения модели ДБШ с нулевым смещением.

http://www.metelics.com/spicezero.htm

Такую модель легко создать самому в MWO. Ну а дальше дело техники...

[klm2]

А какую марку диода собираетесь пользовать?

Мне надо подобрать оптимальный диод для детектора НВЧ сигнала низкого уровня. Диапазон мощности сигнала от единиц микроватт до единиц милливатт. Для этой цели используют квадратичные преобразователи на обращенных тунельных тиодах (типа ГИ401А), они работают без постоянного смещения и обеспечивают высокую чувствительность и хорошее отношение сигнал/шум, но динамичный диапазон уже, чем у диодов Шоттки (типа УАА101Б). У преобразователей на диодах Шоттки шире динамический диапазон, но хуже шумовые характеристики и при очень малых сигналах необходимо внешнее смещение. Поэтому хотелось бы промоделировать схему детектора, чтобы предварительно подобрать наш диод или зарубежный аналог.
Спасибо за ссылку.

[khach]

Задача немного странно поставленна. Если с уровнями сигнала определились, то с частотой- полная неизвестность. Давайте цифры, без них посоветовать что-то трудно. Второй вопрос- диапазон температур. Для Шоттки это очень важно. Смещение постоянным допустимо или нет? Какой КСВ допустим?
А по поводу адекватности моделирования- модели существуют, но адекватные по уровню сигнала и по температуре- денег стоят. Скорее всего вы их ненайдете. А от "ширпотребовских" моделей толку немного. Они адекватны для того уровня сигнала и частоты, при которой мерялся диод при создании модели. Поэтому критерий не "промоделировалось" а соответствие промоделированного измерению.
Выбирайте диод из доступных BAS70, HSMS-282x, MGS800/900 итд. Очень важна корпусировка- ее паразитные емкости-индуктивности, наличие двух одинаковых диодов для термокомпенсации итд.

Вот для примера неплохой термокомпенсированный детектор.

Прикрепленные файлы

 d009_1_.pdf ( 128.82 килобайт ) Кол-во скачиваний: 4339

 

[klm2]

Частота сигнала - от 0,3 до 3 ГГц. Предположительно детектор будет работать на частотах 0,9, 1,9 и 2,45 ГГц. Целью детектирования является обнаружение сигнала и насколько возможно измерение его мощности. С температурой сложнее, работа детектора в нормальных условиях, а насколько нагревается диод я не знаю.

[klm2]

С неадекватностью моделирования согласна. Но так есть возможность быстрее и дешевле рассмотреть больше вариантов. В принципе для моделирования меня устроит уровень сигнала и частота, при которых мерялся диод при создании модели. Я хочу сравнить несколько схемотехнических решений, в основе которых лежит простой детектор, выполненный на одном и том же диоде. А так как практических навыков не хватает, то хочу для начала хотя бы приблизительно представить как все это будет выглядеть. А насколько это будет соответствовать реальным данным потом проверю.
Диод может работать как с внешним смещением, так и без него. Одно из основных требований - это квадратичность ВАХ в используемом диапазоне.

[trablik]

Частота сигнала - от 0,3 до 3 ГГц. Предположительно детектор будет работать на частотах 0,9, 1,9 и 2,45 ГГц. Целью детектирования является обнаружение сигнала и насколько возможно измерение его мощности...

Как вариант, для указанных задач можо использовать логарифмические усилители-детекторы, например, от Analog Devices или Hittite.

[RAD1ST]

Как вариант, для указанных задач можо использовать логарифмические усилители-детекторы, например, от Analog Devices или Hittite.

Детектор 2,6-3,0 ГГц.

Прикрепленные файлы

 Detektor.rar ( 51.32 килобайт ) Кол-во скачиваний: 67

 

[klm2]

Как вариант, для указанных задач можо использовать логарифмические усилители-детекторы, например, от Analog Devices или Hittite.

Спасибо за совет, но меня интересует детектор именно на диоде (или диодах).

[khach]

Детектор 2,6-3,0 ГГц.

Спасибо. А нет ли решений по коррекции (линеаризации) АЧХ диодного детектора в широком диапазоне (0.05-3ГГц)? И уменьшения КСВ без использования резистивных аттенюаторов?

[RAD1ST]

Такими решениями не занимался. Но чую скоро прижмёт. Если найдёте вариант решения вопроса, плиз, напишите.

[Kerapoxel]

Если по прежнему проблемы с моделированием в MWO, то могу предложить помоделировать схему предложенную в апноуте AN1156_Diode Detector Simulation using Hewlett-Packard EESOF ADS Software.
Модели диодов там приводятся и можно за одно проверить совпадение результатов MWO с ADS. А результаты получаются один к одному. ;-)

Вот файлик:  AN1156_Diode_Detector_Simulation_using_Hewlett_Packard_EESOF_ADS_Software.pdf ( 31 килобайт ) Кол-во скачиваний: 480


Сообщение отредактировал Kerapoxel - Sep 20 2007, 05:11

[Mirabella]

А нет ли решений по коррекции (линеаризации) АЧХ диодного детектора в широком диапазоне (0.05-3ГГц)? И уменьшения КСВ без использования резистивных аттенюаторов?

Наверное даже теоретически таких решений быть не может.
В этом смысле СВЧ детектор ничем не отличается от остальных элементов СВЧ тракта и для него действует тот-же закон: "уменьшенный" КСВН можно получить в узкой полосе.
Насколько мне известно, все сверхширокополосные детекторы используют в том или ином виде резистивные элементы.

[klm2]

Если по прежнему проблемы с моделированием в MWO, то могу предложить помоделировать схему предложенную в апноуте AN1156_Diode Detector Simulation using Hewlett-Packard EESOF ADS Software.
Модели диодов там приводятся и можно за одно проверить совпадение результатов MWO с ADS. А результаты получаются один к одному. ;-)

А какие результаты получаются один к одному? Полученные моделированием MWO и ADS. Или полученные моделированием в ADS и полученные измерениями.

[Kerapoxel]

А какие результаты получаются один к одному? Полученные моделированием MWO и ADS. Или полученные моделированием в ADS и полученные измерениями.

Полученные моделированием MWO и ADS.

[klm2]

Подскажите, как корректно задавать температуру в MWO.

[Kerapoxel]

Подскажите, как корректно задавать температуру в MWO.

В Spise модели диода (SDIODE) есть параметр T (Temperature). Он определяет температуру окружающей среды.

[klm2]

Чем объяснить, что модели диодов с веб-сайта AWR не выпрямляют сигнал?

Они настолько некорректны?
Тогда как спайс-модель самого MWO SDIODE выпрямляет сигнал.

[khach]

А вы не перепутали случайно SPICE модель (низкочастотную) и модель на основе S-параметров?
В общем виде модель диода идет в виде набора файлов- SPICE под конкретный корпус плюс несколько файлов s1p для различных режимов по постоянному току. Выбираете или прощитываете рабоую точку, грузите соответствующий s1p в моделятор и смотрите поведение на ВЧ.
Понятно, что s1p модели выпрямлять ничего небудут. Зато поведение на вч будут более-менее правильно, хотя это конечно от диапазона изменения амплитуды сигнала зависит (рабочая точка будет меняться для большой амплитуды сигнала)
Вот для примера набор для BAS70 в различных корпусах.

Прикрепленные файлы

 Bas70_mod.rar ( 58.9 килобайт ) Кол-во скачиваний: 41

 

[GAin]

Если klm2 брала диод от MWR в ветке "Nonlinear", то там СПАЙС модель.
Обратите внимание на парметр СJ0.
У диода встроенного в МВО он равен 0 пФ (хотя в справке они пишут, что по умолчанию 1 пФ) - измените его в модели диода от МВР в сторону уменьшения или частоту проекта туда же, и будет вам счастье

[klm2]

У диода встроенного в МВО он равен 0 пФ (хотя в справке они пишут, что по умолчанию 1 пФ) - измените его в модели диода от МВР в сторону уменьшения или частоту проекта туда же, и будет вам счастье

Не помогает. Увеличивала емкость у диода, встроенного в MWO, и уменьшала в другой модели. Результат тот же: встроенный диод выпрямляет сигнал, а другой - нет.

[Kerapoxel]

Не помогает. Увеличивала емкость у диода, встроенного в MWO, и уменьшала в другой модели. Результат тот же: встроенный диод выпрямляет сигнал, а другой - нет.

А вольт-амперные характеристики диодов сравнивали? И как называется модель, которая используется?

[GAin]

Не помогает. Увеличивала емкость у диода, встроенного в MWO, и уменьшала в другой модели. Результат тот же: встроенный диод выпрямляет сигнал, а другой - нет.

А Вы уменьшали на сколько? Я сразу на два порядка - например для диода ВАТ720, который я пробовал, CJ0 по умолчанию 81.33 пФ я изменял на 0,8133 пФ.

А какой диод Вы вставляли? "Дайте" мне его, я попробую.

Но это все для опытов, а ваще-то надо бы посмотреть даташит на диод который предназначен для работы в нужном диапазоне частот, найти его на МВР и попробовать с ним, так наверное правильнее будет.

ЗЫ. Я попробовал у SDIODE поставить СJ0 = 80 пФ - сразу выпрямление и пропало.

Сообщение отредактировал GAin - Oct 16 2007, 17:00

[klm2]

To GAin.
Я использовала модель детекторного диода с нулевым смещением SMS 7630, даташит добавляю (как кинуть сюда модель не знаю). Емкость диода 0,14 пФ, уменьшала до 0. Параметры SPICE модели полностью соответствуют тем, что в даташите. Моделировала на той же частоте 1,8 ГГц.
 000178.pdf ( 170.28 килобайт ) Кол-во скачиваний: 327

[khach]

даташит добавляю (как кинуть сюда модель не знаю).

Модель ненадо- цепляйте сразу свой проект MWO. А то проблема непонятна. Выпрямляет-невыпрямляет. Какая разница :-). Что вы от модели хотите получить? Как влияет детектор на ВЧ часть схемы? Или каковы его свойства как детектора, т.е получить нч сигнал на выходе детектора? Способы моделирования этих двух случаев различны. И модели будут использоваться разные. Конечно, оба процесса можно обьединить в одном проекте MWO. А зачем уродовать модель диода и менять его емкость? Получится ведь модель сферического коня в вакууме.

[GAin]

А зачем уродовать модель диода и менять его емкость? Получится ведь модель сферического коня в вакууме.

Ну встал вопрос про адекватность моделей (см. выше где-то)...поэтому, чтобы разораться в адекватности нужно сначала вкурить кто не прав - это и есть осн. задача выяснения адекватности, я думаю, подергать СПАЙС модель при этом стоит.

Для klm2
Все выпрямляется.
Загляните в зип.

Прикрепленные файлы

 Grapf.zip ( 21.48 килобайт ) Кол-во скачиваний: 35

 

[klm2]

Добавляю модель схемы.

 SEND.rar ( 7.13 килобайт ) Кол-во скачиваний: 151

[GAin]

Уважаемая klm2!
А Вас не смущает то, сто при моделировании на временной диаграмме V_out вы получаете колебания основной частоты на определенном уровне смещения ~ 137 мВ?
Если эффекта выпрямления нет, то откуда взялось это смещение?
А почему это смещение появляется прямо с нулевого момента времени? Или может это относительный нулевой момент времени?
А Вы не задавались вопросом, что в схеме присутствует инерц. цепь в которую входит С1, а переходного процесса не наблюдается, попробуйте оценить постоянную времени цепи, и мне кажецца, что она будет немного больше времени анализа (по диаграме) равного 1.111 нс.?

Я думаю, что Вы просто неверно подходите к моделированию данной схемы, т.к. похоже метод гармонического баланса, который используется неадекватен в данном случае.

[klm2]

To GAin.
Спасибо за ответ. А что Вы посоветуете мне сделать?

[GAin]

To GAin.
Спасибо за ответ. А что Вы посоветуете мне сделать?

Пока мы с Вами ставим опыты, предлагаю установитт параметры:
1. в свойствах измерения V_out выбрать симулятор HSPICE
2. в свойствах симулятора HSPICE выбрать количество периодов для анализа 100..200 (по умолчанию там стоит 2 периода).
Вашу схему можно оставить в исходнов виде.
То, что постоянка на выходе детектора у вас будет "зубастая", так это как раз влияние параллельной емкости в модели.

[klm2]

Пока мы с Вами ставим опыты, предлагаю установитт параметры:
1. в свойствах измерения V_out выбрать симулятор HSPICE
2. в свойствах симулятора HSPICE выбрать количество периодов для анализа 100..200 (по умолчанию там стоит 2 периода).
Вашу схему можно оставить в исходнов виде.
То, что постоянка на выходе детектора у вас будет "зубастая", так это как раз влияние параллельной емкости в модели.

Не могу выбрать симулятор HSPICE. В строке симулятора у меня только Гармонический баланс и Линеаризированный гармонический баланс. Может, я что-то не так делаю.

Пока мы с Вами ставим опыты, предлагаю установитт параметры:
1. в свойствах измерения V_out выбрать симулятор HSPICE
2. в свойствах симулятора HSPICE выбрать количество периодов для анализа 100..200 (по умолчанию там стоит 2 периода).
Вашу схему можно оставить в исходнов виде.
То, что постоянка на выходе детектора у вас будет "зубастая", так это как раз влияние параллельной емкости в модели.

Не могу выбрать симулятор HSPICE. В строке симулятора у меня только Гармонический баланс и Линеаризированный гармонический баланс. Может, я что-то не так делаю.

[klm2]

Вообще не могу найти в программе симулятора HSPICE. В Хелпе написано, что он есть, но его настроек нет.

[GAin]

Вообще не могу найти в программе симулятора HSPICE. В Хелпе написано, что он есть, но его настроек нет.

Значит не подключено расширение (Optional Features) HSP-100, скорее всего.

[klm2]

Значит не подключено расширение (Optional Features) HSP-100, скорее всего.

И что можно сделать?

[GAin]

И что можно сделать?

Подключить.
Если МВО 7.05
Menu "Start"-->"Programs"--->"AWR 2006"-->"AWR Design Environment"
После открытия окна "Select License Features" выбрать нужную конфигурацию в двух "окошках": "Primary Features" и "Optional Features"

[klm2]

Подключить.
Если МВО 7.05
Menu "Start"-->"Programs"--->"AWR 2006"-->"AWR Design Environment"
После открытия окна "Select License Features" выбрать нужную конфигурацию в двух "окошках": "Primary Features" и "Optional Features"

У меня MWO 7.03. И что мне можно выбрать?

[GAin]

У меня MWO 7.03. И что мне можно выбрать?

Признаться чесно, это какой-то глюк, или лицензия не полная, или при установке что-то пропустили, я так сказать точно не могу, сам очень давно устанавливал МВО и чяво там надо, а чаво не надо делать не помню.
Попробуйте переустановить лицензию или МВО.

[klm2]

Переустановила MWO, поставила 7.5. Симулятор HSPICE есть. А где найти его свойства?

[GAin]

Переустановила MWO, поставила 7.5. Симулятор HSPICE есть. А где найти его свойства?

"Options"-->"Default Circuit Option"-->думаю соответствующую вкладку увидите

[klm2]

Использовала симулятор HSPICE, колличество периодов моделирования 200, переходной процесс появился, уровень смещения остался тот же, около 137мВ, что и при использовании метода гармонического балланса.
 sen1.rar ( 12.68 килобайт ) Кол-во скачиваний: 120

Меня больше смущает вид выходного сигнала при отключении емкости.
 SEND.rar ( 9.73 килобайт ) Кол-во скачиваний: 107

Или это нормально?
И еще, можно ли реализовать в Schematics корнеизвлекающий преобразователь, такой как в VSS?

[GAin]

Извините, что не мог ответить раньше: неделю "грелся" в командировке.

Использовала симулятор HSPICE, ..., уровень смещения остался тот же,...

Термин "смещение" я применил ранее только для картинки (диаграммы) выходного напряжения.
То, что Вы увидели - это процесс установления уровня выходного напряжения, и уровень постоянного напряжения на выходе детектора оказался равным 137 мВ. (естественно после определнного времения установления)

Меня больше смущает вид выходного сигнала при отключении емкости. Или это нормально?

К сожалению открыть файл проекта, представленный Вами, я пока не имею возможности (т.к. работаю с версией 7.05).
Но предполагаю, что убрав конденсатор Вы увидели "чисто" синусоиду (с нулевым средним). Думаю, что это плохо, но закономерно. Грубо, это можно объяснить следующим образом: во время положительной полуволны на резистор напряжение попадает через "открытый" диод и вечно открытую емкость диода, во время отрицательной полуволны напряжение поступает через емкость диода, а т.к. на выходе детектора нет накопительного элемента (конденсатора), то мы и получаем нулевое среднее значение. Опять же для опыта попробуйте просчитать проект без конденсатора для частоты, например, 1 МГц (на котоой параллельная емкость будет иметь большее сопротивление).

И еще, можно ли реализовать в Schematics корнеизвлекающий преобразователь, такой как в VSS?

Не знаю, никогда этого не делал в МВО. Одним из вариантов может быть применение Equestions или найти СПАЙС модель идеального ОУ, и на его основе сделать subcircuit, после чего вставлять ето дело куда необходимо.