Программный модуль конвертирования результатов измерения

В.О.Касаткин
Программный модуль конвертирования результатов измерения
СВЧ устройств
В статье представлено описание возможностей разработанного программного
обеспечения Ellics Converter, предназначенного для конвертирования файлов
touchstone, представляющих результат измерения СВЧ устройств. Описаны
форматы конвертируемых файлов, продемонстрирована работа программы.
Ключевые слова: СВЧ монолитные интегральные схемы, параметры рассеяния,
вольт-амперная характеристика, конвертирование, разработка программного
обеспечения.
Введение. В наше время большую популярность приобретает использование электронных устройств, работающих в СВЧ диапазоне. СВЧ устройства, изготавливаемые в виде
монолитных интегральных схем (МИС) используются в таких сферах, как радиолокация, мобильная связь, беспроводные сети, спутниковая навигация и т.п.Помимо работы на сверхвысоком диапазоне частот, СВЧ МИС обладают рядом преимуществ:



малые размеры;
небольшое энергопотребление;
низкая себестоимость при массовом производстве[1].
СВЧ устройства и компоненты описываются следующими характеристиками:



параметры рассеяния (S-параметры);
вольтамперные характеристики (ВАХ);
шумовые параметры[2].
Характеристики измеряются оборудованием различных фирм (NationalInstruments,
AgilentTechnologies, FocusMicrowave, CascadeMicrosystemи т.д.).Однако у каждого производителя измерительного оборудования свой собственный формат представления результатов
измерения, который не поддерживается программным обеспечением других фирми САПО
СВЧ устройств. Таким образом,для возможности анализа и дальнейшей обработки данных в
сторонних САПР возникает необходимость в программе, которая позволяет конвертировать
измерения из одного формата в другой.
Конвертирование Touchstone файлов. Данный формат представляет собой текстовый документ, который хранит в первом столбце значения измеренных частот[3]. В следующих столбцах отражены значения выходных характеристик согласно выбранному формату
измерений. Строки с восклицательными знаками вначале являются комментариями. Строка
со знаком # содержит параметры текущего файла:




размерность частот файла, принимает значения Hz, KHz, MHz, GHz, THz;
тип параметра, принимает значения S,Yили Z;
формат измерений, принимает значения RI или MA;
значение нормирующего сопротивления в Омах.
Программа должна реализовывать взаимное конвертирование S, Y и Z параметров.
Пример Touchstone файла представлен на рис 1.
Рисунок 1 – Пример исходного файла в формата Touchstone (*.s2p)
Конвертирование *.ivd файлов. IVD– формат измерений фирмы NationalInstruments
[4], в котором сохраняются измерения ВАХ, выполненные на их измерительном оборудовании [3]. Этой же фирме принадлежит одна из самых востребованных САПР СВЧ устройств
MicrowaveOffice, которая поддерживает только этот формат файлов ВАХ.
IVD файл представляет собой текстовый документ, первые две строчки которого указывают количество строк и столбцов соответственно, и затем представлена таблица измерений, в которой описываются 3 вольтамперные характеристики:



напряжение стока-истока Vds;
напряжение затвора-истока Vgs;
ток стока-истока Ids;
Пример IVD файла представлен на рис 2.
Рисунок 2 – Содержимое IVD-файла
Но в некоторых ситуациях необходимо представлять измерения для любых возможных напряжений, не ограничиваясь табличной сеткой. Поэтому имеет смысл хранить данные
в виде списка. Для этой цели существует файл формата *.ivc. Пример такого файла представлен на рис 3.
Рисунок 3 – Содержимое IVC-файла
Таким образом, программа должна реализовывать конвертирование двух различных
характеристик: параметров Touchstone файлов и взаимное конвертирование IVC и IVD файлов, при этом должна быть учтена возможность простого добавления новых видов конвертирования в программу. Для решения данной задачи была реализована следующая архитектура, представленная на рис 4.
Рисунок 4 – UML диаграмма конвертера
Модуль программы для конвертирования СВЧ измерений представлен на рис 5.
Для конвертирования необходимо добавить файлы в InputFiles, выбрать конвертируемые параметры и нажать кнопку Convert. При конвертировании Touchstone файлов необходимо указать тип параметра S, Y или Z, а также формат измерений RI или MA.
При конвертировании IVC-файлов в IVD необходимо учесть, что в IVC формате хранится неравномерная сетка, поэтому для перевода её в табличный вид необходимо заполнить
возможные несуществующие точки либо нулевыми значениями, либо значениями предыдущих точек. Для этого в конвертере есть две соответствующие функции на выбор пользователю: Zero и PreviousIDSValue.
Рисунок 5 – Модуль конвертера СВЧ измерений
Для удобства пользователей в программе предусмотрено наличие горячих клавиш,
функции Drag&Drop. Планируется добавить конвертирование из файловой системы с помощью контекстного меню.
Заключение. В настоящий момент идет работа над первой версией Ellics Converter.
Оценка качества данного программного обеспечения будет выполняться в рамках работы
Лаборатории интеллектуальных компьютерных систем ТУСУР и НОЦ «Нанотехнологии». В
дальнейшем по результатам отзывов планируется коммерциализация приложения и добавление новых функциональных возможностей.
Представленная работа выполнялась в рамках ФЦП «Научные и научнопедагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы по направлениям «Создание электронной компонентной базы» (14.740.11.1261, 14.В37.21.0345), «Микроэлектротехника» (П669, 16.740.11.0092, 14.740.11.1136, 14.В37.21.0462) и «Проведение исследований
коллективами НОЦ по направлению «Микроэлектроника» (14.740.11.0135).
Литература
1. А.С. Сальников. Интегральные схемы СВЧ диапазона. // Томск 2013
2. Эльвира. Основы векторного анализа цепей //. – URL: http://elvira.ru/_files/vektr.pdf
3. Описание файлов данных от фирмы National Instruments //. – URL:
https://awrcorp.com/download/faq/english/docs/Users_Guide/data_files.html
4. Сайт фирмы National Instruments //. – URL: http://www.awrcorp.com/
Касаткин Виталий Олегович
Студент 4 курса каф. КСУП ТУСУР
Тел: 8-923-420-41-20
Эл.Почта: kasatkin.vit@gmail.com