4.5. Экспериментальная проверка адекватности результатов моделирования ЯЭФП

Для проверки адекватности результатов работы программы анализа был спроектирован экспериментальный ЯЭФП со структурой слоев вида ЯЭФП по требованиям к ФЧХ входного импеданса Ni = 0,4x0,03 (φ_v = 36,5° х 2,5°) в диапазоне рабочих частот 2,5 декады, схема замещения которого изображена на рисунке 4.8.

Рис. 4.8 Схема замещения синтезированной ЯЭФП

В схеме используются два одинаковых идеализированных ЯЭФП со структурами слоев вида R-C-NR C параметрами: Rl = R2 = 600 кОм; Nl = R1/R3 = 8,2, N2 = R2/R4 = 8,2, Cl=C2 = 200∏Φ. График ФЧХ входного импеданса рассчитанный с использованием выражений для ^’-параметров (2.17) припоказан на

рисунке 4.9.

Рис. 4.9 ФЧХ входного импеданса Zpсинтезированного ЯЭФП

Статистические данные результатов измерения технических параметров экспериментальных ЯЭФП, контрольных резисторов и конденсаторов, которые можно непосредственно измерить с помощью измерителей сопротивления и емкости, сведены в таблицу 4.4. Статистическая выборка состояла из 17 подложек, изготовленных в ходе выполнения работы.

Таблица 4.4 - Результаты измерения статистических параметров элементов топологии экспериментальных образцов

выраженное в %, где Д„_якс - абсолютное отклонение физической величины

Графики ФЧХ входного импеданса ЯЭФП экспериментальных образцов

представлены на рисунке 4.10.

Рис. 4.10 ФЧХ входного импеданса ЯЭФП экспериментальных образцов

Несмотря на имеющийся разброс кривых, связанный с разбросом номиналов слоев и коэффициентов N, видно, что до частот порядка SxlO³Гц характер кривых таков же, как и для рассчитанной математической модели (рисунок 4.9).

Это примерно в два раза сокращает диапазон рабочих частот постоянства фазы по сравнению с заданным диапазоном.

в

Рис. 4.11 Вид на окно программы анализа при моделировании частотной характеристики с использованием модели R-CG-NR с учетом концевых емкостей

Такой характер экспериментальной ФЧХ может быть связан с наличием потерь в диэлектрике и емкости на входе двухполюсника, которая не учтена в математической модели ЯЭФП. Анализ конструкции ЯЭФП (рисунок 4.10) показывает, что такой емкостью является «концевая» емкость, образующаяся между контактными площадками к верхнему и нижнему резистивным слоям R-C-NR-структуры, расположенными друг над другом.

В разработанной программе анализа предусмотрена модель ЯЭФП со структурой слоев вида R-CG-NR и концевыми емкостями. Топология одного ЯЭФП была задана в

программе анализа (рисунок 4.11), выбрана соответствующая схема включения и заданы параметры модели (рисунок 4.12).

Для оценки степени совпадения ФЧХ модели и ФЧХ экспериментального образца, график ФЧХ экспериментального образца с рассчитанным полем рассеяния (±σ) был совмещен с графиком ФЧХ.

Рис. 4.12 Окно задания параметров модели (л); ФЧХ входного импеданса моделируемого ЯЭФП (б)

Хорошо видно, что отклонения ФЧХ модели от ФЧХ экспериментального образца в пределах участка постоянства фазы не превышают среднеквадратического отклонения.

Рис. 4.13 Графики ФЧХ входного импеданса ЯЭФП.

1 - экспериментального образца; 2 - границы поля рассеяния; 3 - модели

Таким образом, доказана адекватность результатов работы программы анализа ЯЭФП при правильно выбранных параметрах модели.

Статистическое усреднение значений фазового сдвига по 17 образцам на участке ФЧХ с постоянным уровнем фазы дает математическое ожидание фазы M(φ_v) = -37,5°, а диапазон рабочих частот при допустимой неравномерности ФЧХ ∆φ_v = ±2,5° составляет примерно 1,3 декады. При дальнейшем росте частоты происходит рост фазового угла всех кривых в отличие от ФЧХ рассчитанной модели, для которой фазовый сдвиг уменьшается.

4.5.1.