Branch data Line data Source code
1 : : /*
2 : : * msstep.cpp - microstrip impedance step class implementation
3 : : *
4 : : * Copyright (C) 2004, 2007, 2008 Stefan Jahn <stefan@lkcc.org>
5 : : * Copyright (C) 2004 Michael Margraf <Michael.Margraf@alumni.TU-Berlin.DE>
6 : : *
7 : : * This is free software; you can redistribute it and/or modify
8 : : * it under the terms of the GNU General Public License as published by
9 : : * the Free Software Foundation; either version 2, or (at your option)
10 : : * any later version.
11 : : *
12 : : * This software is distributed in the hope that it will be useful,
13 : : * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
14 : : * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE. See the
15 : : * GNU General Public License for more details.
16 : : *
17 : : * You should have received a copy of the GNU General Public License
18 : : * along with this package; see the file COPYING. If not, write to
19 : : * the Free Software Foundation, Inc., 51 Franklin Street - Fifth Floor,
20 : : * Boston, MA 02110-1301, USA.
21 : : *
22 : : * $Id$
23 : : *
24 : : */
25 : :
26 : : #if HAVE_CONFIG_H
27 : : # include <config.h>
28 : : #endif
29 : :
30 : : #include "component.h"
31 : : #include "substrate.h"
32 : : #include "msline.h"
33 : : #include "msstep.h"
34 : :
35 : : using namespace qucs;
36 : :
37 : 4 : msstep::msstep () : circuit (2) {
38 : 4 : type = CIR_MSSTEP;
39 : 4 : }
40 : :
41 : 600 : void msstep::calcSP (nr_double_t frequency) {
42 [ + - ][ + - ]: 600 : setMatrixS (ztos (calcMatrixZ (frequency)));
[ + - ][ + - ]
[ + - ]
43 : 600 : }
44 : :
45 : 600 : matrix msstep::calcMatrixZ (nr_double_t frequency) {
46 : :
47 : : /* how to get properties of this component, e.g. W */
48 [ + - ]: 600 : nr_double_t W1 = getPropertyDouble ("W1");
49 [ + - ]: 600 : nr_double_t W2 = getPropertyDouble ("W2");
50 [ + - ]: 600 : const char * SModel = getPropertyString ("MSModel");
51 [ + - ]: 600 : const char * DModel = getPropertyString ("MSDispModel");
52 : :
53 : : /* how to get properties of the substrate, e.g. Er, H */
54 [ + - ]: 600 : substrate * subst = getSubstrate ();
55 [ + - ]: 600 : nr_double_t er = subst->getPropertyDouble ("er");
56 [ + - ]: 600 : nr_double_t h = subst->getPropertyDouble ("h");
57 [ + - ]: 600 : nr_double_t t = subst->getPropertyDouble ("t");
58 : :
59 : : // compute parallel capacitance
60 : 600 : nr_double_t t1 = std::log10 (er);
61 : 600 : nr_double_t t2 = W1 / W2;
62 : 600 : nr_double_t Cs = std::sqrt (W1 * W2) *
63 : 600 : (t2 * (10.1 * t1 + 2.33) - 12.6 * t1 - 3.17);
64 : :
65 : : // compute series inductance
66 : 600 : t1 = std::log10 (t2);
67 : 600 : t2 = t2 - 1;
68 : 600 : nr_double_t Ls = h * (t2 * (40.5 + 0.2 * t2) - 75 * t1);
69 : :
70 : : nr_double_t ZlEff, ErEff, WEff, ZlEffFreq, ErEffFreq;
71 [ + - ]: 600 : msline::analyseQuasiStatic (W1, h, t, er, SModel, ZlEff, ErEff, WEff);
72 : : msline::analyseDispersion (W1, h, er, ZlEff, ErEff, frequency, DModel,
73 [ + - ]: 600 : ZlEffFreq, ErEffFreq);
74 : 600 : nr_double_t L1 = ZlEffFreq * std::sqrt (ErEffFreq) / C0;
75 : :
76 [ + - ]: 600 : msline::analyseQuasiStatic (W2, h, t, er, SModel, ZlEff, ErEff, WEff);
77 : : msline::analyseDispersion (W2, h, er, ZlEff, ErEff, frequency, DModel,
78 [ + - ]: 600 : ZlEffFreq, ErEffFreq);
79 : 600 : nr_double_t L2 = ZlEffFreq * std::sqrt (ErEffFreq) / C0;
80 : :
81 : 600 : Ls /= (L1 + L2);
82 : 600 : L1 *= Ls;
83 : 600 : L2 *= Ls;
84 : :
85 : : // build Z-parameter matrix
86 : 600 : nr_complex_t z21 = nr_complex_t (0.0, -0.5e12 / (M_PI * frequency * Cs));
87 [ + - ]: 600 : nr_complex_t z11 = nr_complex_t (0.0, 2e-9 * M_PI * frequency * L1) + z21;
88 [ + - ]: 600 : nr_complex_t z22 = nr_complex_t (0.0, 2e-9 * M_PI * frequency * L2) + z21;
89 [ + - ]: 600 : matrix z (2);
90 [ + - ]: 600 : z.set (0, 0, z11);
91 [ + - ]: 600 : z.set (0, 1, z21);
92 [ + - ]: 600 : z.set (1, 0, z21);
93 [ + - ]: 600 : z.set (1, 1, z22);
94 : 600 : return z;
95 : : }
96 : :
97 : 0 : void msstep::initDC (void) {
98 : : // a DC short (voltage source V = 0 volts)
99 : 0 : setVoltageSources (1);
100 : 0 : setInternalVoltageSource (1);
101 : 0 : allocMatrixMNA ();
102 : 0 : clearY ();
103 : 0 : voltageSource (VSRC_1, NODE_1, NODE_2);
104 : 0 : }
105 : :
106 : 0 : void msstep::initAC (void) {
107 : 0 : setVoltageSources (0);
108 : 0 : allocMatrixMNA ();
109 : 0 : }
110 : :
111 : 0 : void msstep::calcAC (nr_double_t frequency) {
112 [ # # ][ # # ]: 0 : setMatrixY (ztoy (calcMatrixZ (frequency)));
[ # # ]
113 : 0 : }
114 : :
115 : 0 : void msstep::initTR (void) {
116 : 0 : initDC ();
117 : 0 : }
118 : :
119 : : // properties
120 : : PROP_REQ [] = {
121 : : { "W1", PROP_REAL, { 1e-3, PROP_NO_STR }, PROP_POS_RANGE },
122 : : { "W2", PROP_REAL, { 1e-3, PROP_NO_STR }, PROP_POS_RANGE },
123 : : { "Subst", PROP_STR, { PROP_NO_VAL, "Subst1" }, PROP_NO_RANGE },
124 : : { "MSDispModel", PROP_STR, { PROP_NO_VAL, "Kirschning" }, PROP_RNG_DIS },
125 : : { "MSModel", PROP_STR, { PROP_NO_VAL, "Hammerstad" }, PROP_RNG_MOD },
126 : : PROP_NO_PROP };
127 : : PROP_OPT [] = {
128 : : PROP_NO_PROP };
129 : : struct define_t msstep::cirdef =
130 : : { "MSTEP", 2, PROP_COMPONENT, PROP_NO_SUBSTRATE, PROP_LINEAR, PROP_DEF };
|
