SPICE models of resistors, inductors and capacitors are implemented as complex passive equivalent circuits in specialized industrial CAD packages developed by international and domestic companies. They often contain up to a dozen or more elements to achieve the necessary accuracy in the UHF and higher frequency ranges. Thus, the complexity and the simulation time significantly increase. In this work compact π-shaped equivalent circuits for passive R, L, C elements were proposed for calculating the frequency characteristics of PCB based circuits in UHF frequency range. In contrast with conventional multi-section equivalent circuits, the application of the introduced equivalent circuits has simplified the description complexity of the analyzed circuit and reduced computational time in CAD. A special test fixture containing calibration elements was fabricated for a set of standard discrete R, L, C component packages. The fixture was used to de-embed parasitic components and losses in cables, coaxial-to-microstrip launches and transmission lines from the measured S-parameters of the R, L, C components. S-parameters were converted into Y-parameters with standard formulas. The element values of the proposed π-shaped equivalent circuits for the R, L, C components were extracted from Y-parameters. The developed models were integrated into Keysight ADS, DeltaDesign, LTspice and OrCAD circuit simulators.
В специализированных промышленных пакетах САПР SPICE-модели резисторов, индуктивностей и конденсаторов представлены в виде сложных пассивных эквивалентных схем, содержащих десятки и более элементов для обеспечения необходимой точности моделирования в УВЧ-диапазоне и выше. При этом увеличиваются трудоемкость и время моделирования. В работе рассмотрены компактные π-образные эквивалентные схемы пассивных R-, L-, C-элементов для расчета частотных характеристик схем на печатных платах в УВЧ-диапазоне. В отличие от традиционных многосекционных эквивалентных схем применение предлагаемых эквивалентных схем снижает трудоемкость описания анализируемой схемы и обеспечивает экономию времени счета в САПР. Для набора стандартных корпусов дискретных R-, L-, C-компонентов изготовлена специальная оснастка, содержащая калибровочные элементы, с помощью которых из результатов измерения S-параметров R-, L-, C-компонентов устраняются паразитные составляющие и потери в кабельных сборках, коаксиально-микрополосковых переходах и линиях передачи. По формулам S-параметры преобразованы в Y-параметры, из которых экстрагированы значения элементов π-образных эквивалентных схем R-, L-, C-компо-нентов. Разработанные модели включены в схемотехнические симуляторы Keysight ADS, DeltaDesign, LTspice и OrCAD.