Данная статья рассчитана на начинающего радиоинженера, который ещё не составил для себя список любимых программ.

Рано или поздно разработчик СВЧ получает задачу на построение целого радиотракта, состоящего из нескольких элементов: усилителей, фильтров, смесителей и пр. Этот радиотракт нужно рассчитать целиком, определив его основные параметры: динамический диапазон, коэффициент передачи и шума, точку компрессии и т.д. Для примера возьмем такой приёмный тракт их 3х элементов:

Для того, кто хорошо учился, задача не выглядит слишком сложной. Усиление элементов складывается (в дБ): G=G1+G2+G3=22дБ

Коэффициент шума считается сложнее, требуется переводить усиление и шумы из децибел в разы и обратно. Сначала вычисляем фактор шума для каждого элемента .  Фактор шума всего тракта будет ( - усиление у разах!):

Получим F=2.18 раз, что соответствует Kш=3,4 дБ. Видно, что коэффициент шума всего тракта на 1.4 дБ хуже чем Кш1 – МШУ.

Точка компрессии то же считается легко. От выходной точки компрессии 1 дБ отнимем рассчитанное усиление тракта и получаем входную точку компрессии (IIP1): IIP1= OIP1₃-G=-2дБм. Однако тут ещё нужно смотреть, нет ли перегрузки на каждом элементе.

Как видно, считать радиотракт в каком-нибудь Маткаде довольно просто, однако утомительно и крайне не наглядно. Особенно когда тракт состоит из большого числа элементов и хочется найти узкие места по какому-либо параметру, а потом подоптимизировать. Для этого есть специальные программы.

ADISimRF

Производитель – AnalogDevice, скачивается с сайта. Для этого нужно попросить VPN представить вас, например англичанином. Очень хорошая программа

В программе на можно задать много каскадов, для каждого каскада можно задать точки интермодуляци 1,2,3 порядков, коэффициент шума, усиление, токи и напряжения питания. На вход можно подать выбранную мощность и программа пометит красным каскад, где происходит перегрузка.

Ещё рад преимуществ:

• Куча расчётных параметров всего радиотракта.

• Возможность представления результатов в виде графиков

• Есть большая библиотека компонентов и поиск по ней

• Есть встроенные справочники и  калькуляторы (s11 в КСВ, dBm-to-volt и т.п.)
    

Однако есть и ряд недостатков (они какие-то «детские», хотя программа часто обновляется):· 

• При сохранении тракта негде добавить его описание. Часто бывает проблемой вспомнить, что тут посчитано

• Если не использовать библиотечный компонент, а просто задать параметры, то нету поля, где можно прописать название компонента (!!!), только «TempPart». Основной недостаток на мой взгляд

• Точки интермодуляций во всем тракте можно задать либо только по входу, либо только по выходу, что неудобно. Например у пассивных смесителей точки интермодуляций 1-го порядка приведены ко входу, а у усилителей – к выходу

RXCalc

Простой калькулятор радиотракта, хоть и называется RXCalc, но считает и TX. Бесплатное, открытое ПО, если это кому-то важно. Качать здесь https://sourceforge.net/projects/rxcalc/ . Считаю его лучшим, им и пользуюсь.

Его преимущества:

• Можно оставлять комментарии к проекту, задавать названия элементов тракта

• Сразу видно, какой элемент является узким местом (подсвечивается градиентом синего). В примере видно, что 1й каскад вносит наибольший вклад в коэфициент шума системы, что хорошо

• Точки интермодуляций можно задавать хоть по входу, хоть по выходу, программа пересчитает сама

Недостатки:

• Нет возможность просчитать общее потребление тока

• Нет библиотеки компонентов

• Нет встроенных справочиков/таблиц

AWR RFP Planning  Tool

Дополнительный модуль, входящий в MicrowaveOffice AWR. Платная утилита.

Имеет самый большой функционал, умеет строить графики всех возможных видов, есть куча библиотечных компонентов. Может осуществлять импорт-экспорт с остальными проектами AWR. Считает не только динамические характеристики радиотракта,  но и частотные характеристики, учитывает распределение спур после смесителей, АЧХ фильтров и компонентов и прочее.

Недостатки:

• Платный продукт

• Не сказать, что бы просто было разобраться и работать, перегруженный интерфейс

• Странный способ отображения общих результатов расчёта

Комплект программ AppCAD

Представляет собой набор программ для расчётов, связанных с СВЧ: согласованные линии передач, согласование импедансов, тепловые расчёты и т.п. Все на довольно простом уровне.

Для наших целей используем приложения Sygnal-System->NoiseCalc:

По сравнению с остальными программами этот расчётник выглядит откровенно слабо:

• Неудобное управление

• Мало расчётов. Нет например IP1, IP2

• Нельзя сохранять проект      

По сути программа считает только усиление и коэффициент шума. Не рекомендую.

Сам я пользуюсь RXCalc. Отлично считает динамический диапазон, показывает узкие места, легко «покрутить» параметры отдельных элементов и подоптимизировать радиотракт. А открывая старые проекты радуюсь, что программа позволила оставить к ним комментарии..