Степанов_Презентация

Новосибирский государственный
технический университет
Методы проектирования и
исследования СВЧ устройств
УГС - 210000 Электронная техника, радиотехника и связь,
направление подготовки – 210400 Радиотехника
Перспективные виды вооружения, военной и
специальной техники
Структура демонстрационной презентации




Общее описание и структура курса
Контролирующие материалы
Учебно-методические материалы
Программы стажировки в России и за рубежом
Новосибирский государственный технический университет
Общее описание и структура программы
 УГС - 210000 Электронная техника, радиотехника и связь,
направление подготовки – 210400 – Радиотехника
 Приоритетное направление развития экономики России:
Перспективные виды вооружения, военной и специальной
техники
 Количество слушателей: Подтвержденное 15; Максимальное 30.
 Общее количество часов
180
 Аудиторных
84
 в т.ч. практических занятий
56
 Самостоятельная работа
84
 Реализуемая форма обучения
 с отрывом от производства
Новосибирский государственный технический университет
Результаты обучения
Слушатели будут:
Знать
технику компьютерных вычислений при моделировании трёхмерных СВЧ устройств
системы характеристических параметров фильтрующих устройств СВЧ
тенденци развития фильтрующих устройств СВЧ
порядок использования векторных анализаторов цепей ZVL для проектирования
микроэлектронных устройств

Уметь
выбирать базовые элементы конструкторской библиотеки при моделировании трёхмерных
СВЧ устройств
использовать компьютерные пакеты для проектирования устройств частотной селекции
СВЧ
выполнять измерения с помощью векторных анализаторов цепей ZVL

Иметь практический опыт
использования пакетов HFSS, Microwave Office и Microwave Studio для анализа, синтеза и
оптимизации трёхмерных устройств СВЧ
использования пакетов MathCAD/MatLab, HFSS, Microwave Office и Microwave Studio для
расчёта, анализа и численной оптимизации фильтрующих устройств СВЧ
использования векторных анализаторов цепей при проектировании и исследовании
микроэлектронных устройств СВЧ

Новосибирский государственный технический университет
Содержание программы
 Модуль 1 Методы электродинамического
проектирования трёхмерных СВЧ структур с
использованием пакетов HFSS, Microwave Office и
Microwave Studio.
 Модуль 2 Расчёт и моделирование СВЧ фильтров с
использованием пакетов MathCAD/MatLab, HFSS,
Microwave Office и Microwave Studio.
 Модуль 3 Проектирование и исследование СВЧ
микроэлектронных устройств с применением
векторных анализаторов цепей ZVL компании
Rohde&Schwarz
Новосибирский государственный технический университет
Организация обучения
Модуль
Цели
Вид занятий
Кол-во часов
Модуль 1
Методы электродинамического
проектирования трёхмерных СВЧ
структур с использованием пакетов
HFSS, Microwave Office и Microwave
Studio.
Освоить пакеты HFSS,
Microwave Office и Microwave
Studio при
электродинамическом
проектировании трёхмерных
СВЧ устройств и СВЧ
фильтров.
Лекции,
практические занятия и
лабораторные работы
Лекции – 8
Практические занятия и
лабораторные работы – 16
Модуль 2
Расчёт и моделирование СВЧ
фильтров с использованием пакетов
MathCAD/MatLab, HFSS, Microwave
Office и Microwave Studio.
Освоить расчёт СВЧ фильтров
с применением пакетов
MathCAD/MatLab.
Лекции, практические
занятия, лабораторные
работы
Лекции – 16
Практические занятия и
лабораторные работы – 32
Модуль 3
Проектирование и исследование СВЧ
микроэлектронных устройств с
применением векторных
анализаторов цепей ZVL компании
Rohde&SchwarzZVL компании
Rohde&Schwarz
Освоить применение
векторных анализаторов цепей
диапазона СВЧ компании
Rohde&Schwarz (типа ZVL)
Лекции, практические
занятия, лабораторные
работы
Лекции – 4
Практические занятия и
лабораторные работы – 8
Новосибирский государственный технический университет
Учебный план
№
п/п
Наименование
модулей
Всего
часов
В том числе
Лекции
Практические (лабораторные)
занятия с указанием мест
проведения
1
2
3
Методы
электродинамического
проектирования трёхмерных
СВЧ
структур
с
использованием
пакетов
HFSS, Microwave Office и
Microwave Studio.
Расчёт и моделирование СВЧ
фильтров с использованием
пакетов
MathCAD/MatLab,
HFSS, Microwave Office и
Microwave Studio.
Проектирование
и
исследование
СВЧ
микроэлектронных устройств с
применением
векторных
анализаторов
цепей
ZVL
компании Rohde&Schwarz
Итоговая
аттестация
по
программе
ИТОГО
24
8
16, НГТУ, ОАО «НПО
НИИИП-НЗиК»
48
16
32, НГТУ, ОАО «НПО
НИИИП-НЗиК»
12
4
8, НГТУ, ОАО «НПО
НИИИП-НЗиК»
28
56
8
92
Новосибирский государственный технический университет
Проектные (или практические) задания
Модуль 1
Вариант 1. Направленный ответвитель на прямоугольных волноводах. Выполнить анализ АЧХ и КСВН устройства № 4
в ближней и дальней зонах. Диапазон частот для анализа выбрать самостоятельно. Показать возможность (невозможность)
улучшения упомянутых выше характеристик посредством подстройки и оптимизации. Предъявить: текст задания, компьютерную
модель устройства, графики коэффициента передачи, КСВН по входу (и выходу) в ближней и дальней зонах в твёрдом и
электронном видах.
Устройство является волноводным направленным ответвителем на прямоугольном волноводе сечением 23*10 мм
(предоставляется реальная конструкция).
Вариант 2. Встречно-стержневой ППФ на круглых стержнях. Выполнить анализ АЧХ и КСВН устройства № 11 в
ближней и дальней зонах. Диапазон частот для анализа выбрать самостоятельно. Показать возможность (невозможность)
улучшения упомянутых выше характеристик посредством подстройки и оптимизации. Предъявить: текст задания, компьютерную
модель устройства, графики коэффициента передачи, КСВН по входу (и выходу) в ближней и дальней зонах в твёрдом и
электронном видах.
Устройство является встречно-стержневой ППФ на симметричной полосковой линии передачи с проводниками
цилиндрической формы (предоставляется реальная конструкция).
Модуль 2
Выполнить компьютерное моделирование узла, конструкция которого показана на рис. 1. Узел выполнен из идеального
проводника. Внутренний объём узла заполнен микропеной с = 1.1 и =0.0005. Сопротивления внешних цепей − по 50 Ом.
Предъявить: формализованное задание для компьютерного пакета, частотные зависимости и (в дБ). Диапазон частот: от до ,
где − частота основного тона.
Модуль 3
Вариант 1. Выполнить калибровку и последующий обмер S-параметров микрополоскового (коаксиального,
волноводного) тракта.
Вариант 2. Обработать результаты измерений, ввести и вывести результаты измерений в различной форме. Импорт и
экспорт настроек.
Вариант 3. Разработать программу и выполнить дистанционный обмер S-параметров микрополоскового (коаксиального,
волноводного) тракта.
Новосибирский государственный технический университет
Примеры контролирующих
материалов
Модуль 1
Общие сведения о системах автоматизированного проектирования микроволновых устройств, их
место и роль. Принципы построения систем автоматизированного проектирования. Принципы построения
библиотек для математического моделирования микроволновых устройств. Приложение
электродинамической теории к микроволновым устройствам. Уравнения Максвела и функции Грина.
Формулировка электромагнитной задачи. Дискретизация пространства. Методы анализа микроволновых
структур (конечных разностей, средних потенциалов, площадок, эквивалентных зарядов, конечных
моментов и Галеркина, и др.). Модели базовых элементов разных уровней. Составление модели
сложного объекта. Области применения различных солверов пакетов.
Модуль 2
Частотно-избирательные устройства. Фильтры. Основные положения. Условия физической
осуществимости. Задача аппроксимации характеристик затухания. Способы аппроксимации АЧХ.
Реализация фильтра (классический способ). Использование таблиц прототипов для расчёта фильтров.
Синтез ФНЧ. Синтез ФВЧ. Синтез ППФ. Синтез ПЗФ. Причины использования инверторов сопротивлений
и проводимостей. Свойства инверторов. Схемная реализация простейших инверторов. Обобщённые
инверторы. Квазиполиномиальные ППФ на сосредоточенных элементах. Классификация ППФ и ПЗФ.
Коаксиальные и спиральные фильтры. Волноводные фильтры. Планарные полосковые фильтры.
Миниатюрные микрополосковые фильтры. Активные фильтры. Фильтры на основе диэлектрических
резонаторов. Малогабаритные металлокерамические фильтры. Частотно-перестраиваемые фильтры.
Фильтры с электрическим способом перестройки частоты. Фильтры с магнитным способом перестройки
частоты. Перестраиваемые микроэлектромеханические фильтры. Банки переключаемых фильтров.
Частотно-разделительные устройства.
Модуль 3
Общие сведения о назначении прибора и его основные технические параметры. Предельнодопустимые режимы его функционирования. Порядок включения прибора и подготовка его к работе.
Метрологические возможности прибора.
Новосибирский государственный технический университет
Программа стажировки в России
 Цели
Современные методы проектирования СВЧ
устройств
 Город
г. Железногорск, ул. Ленина, 52, 662972
 Предприятие
ОАО «Информационные спутниковые системы
имени академика М.Ф. Решетнева»
 Продолжительность 72 часа
Новосибирский государственный технический университет
Программа стажировки за рубежом
 Цель
Современные методы проектирования СВЧ
устройств и антенной техники
 Город
г. Минск, Белоруссия ул. П. Бровки, 6, 220013
 Предприятие
Белорусский государственный университет
информатики и радиоэлектроники
 Продолжительность 72 часа
Новосибирский государственный технический университет
Основные учебные и методические
материалы
•
•
•
•
•
Банков С.Е., Курушин А.А., Разевиг В.Д. анализ и оптимизация трёхмерных
СВЧ-структур с помощью HFSS. – М.: СОЛОН-Пресс, 2004. – 208 с.
Устройства СВЧ и антенны. Проектирование фазированных антенных решеток:
учебник/ Д.И. Воскресенский, В.И. Степаненко, В.С. Филиппов, Р.А. Грановская,
В.Л. Гостюхин, Ю.В. Котов, Л.И. Пономарев, О.В. Терехин, О.А. Волков, Е.В.
Овчинникова, В.В. Чебышев, В.А. Крицын, В.М. Максимов, Е.Н. Воронин, А.Ю.
Гринев, В.С. Темченко, Г.С. Контратенков, И.Я. Имморев, А.Е. Зайкин, Н.А. Бей,
В.В. Попов, В.В. Конин, А.Н. Братчиков, А. П. Горбачев, Е.М. Добычина, В.М.
Крехтунов, В.А. Вечтомов, В.Л. Хандамиров, Ю.С. Русов, Р.В. Комягин, Е.М.
Голубцов, Н.Э. Унру. - Издательство "Радиотехника", 2012. - 744 c.
Унру Н.Э. Компьютерное моделирование микроволновых устройств : учеб.
пособие / Н.Э. Унру. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2011. – 160 с.
Электронные устройства СВЧ. Кн. 1. / под ред. И.В. Лебедева. – М.:
«Радиотехника», 2008. – 352 с.: ил.
Электронные устройства СВЧ. Кн. 2. / под ред. И.В. Лебедева. – М.:
«Радиотехника», 2008. – 400 с.: ил.
Новосибирский государственный технический университет
Сведения об авторах
 Руководитель образовательной программы
Степанов Максим Андреевич, к.т.н., доцент
 Автор УМК
Унру Николай Эдуардович, к.т.н., доцент
 Преподаватели
Унру Николай Эдуардович, к.т.н., доцент
Степанов Максим Андреевич, к.т.н., доцент
Девятков Геннадий Никифорович, д.т.н.,
профессор
Новосибирский государственный технический университет
Контактная информация
630073, Новосибирск, Проспект К. Маркса, 20
Корпус 4, комната 408
Подразделение: кафедра радиоприемных и
радиопередающих устройств
Тел.: 8 (383) 346-15-46
Руководитель образовательной программы
Степанов Максим Андреевич
Эл. почта: [email protected]
Автор УМК: Унру Николай Эдуардович
Эл. почта: [email protected]
Преподаватель: Унру Николай Эдуардович
Эл. почта: [email protected]
Новосибирский государственный технический университет