A Study on the RF and Microwave Circuit Analysis in the SPICE

SPICE에서의 RF와 Microwave회로 해석에 관한 연구

The SPICE circuit analysis program has a limited math capability and, in general, cannot be used for RF and microwave simulation because a complex arithmetic is required to compute S-parameters from node voltages. This paper presents two test bench models that can be used to obtain node voltages proportional to incident, reflected, and transmitted signals. From SPICE computed node voltages, S-parameters are computed using the math capability of the PSPICE post processor, PROBE, as an example for a low-pass filter consisting of transmission line sections. The results of this example are compared with another high frequency circuit analysis program, TOUCHSTONE. The difference between the results of these two programs in magnitude was less than 0.003 and in phase was a few tenths of a degree. By using these test benchs to simulate a filter, RF and microwave analysis can be made with the SPICE, which can be a cost-effective and readily available computational tool for educators and practicing engineers.

SPICE 회로 해석 프로그램은 수치계산에서 한계를 가지고 있으며 일반적으로 노드전압으로부터 S 파라미터를 계산하기 위한 복잡한 수식으로 인하여 RF나 Microwave회로의 시율레이션에서는 사용 할 수 없는 것으로 알려져 왔다, 회로해석에 의한 노드 전압과 전류로서도 S 파라미터를 쉽게 구할 수 있음을 보였으며 입사, 반사, 진행파와 비례하는 노드 전압을 구하기 위하여 사용되는 테스트 벤치를 개발하였다 SPICE의 계산된 노드전압으로부터 S-파라미터를 계산하고 PSPICE의 후처리 프로 세서인 PROBE를 사용하여 전송선로로 구성된 저역통과 필터를 예로써 제시한다. 시뮬레이션 결과는 또다른 고주파 회로해석 프로그램인 TOUCHSTONE으로 얻어진 결과와 비교하였다. 2가지 프로그 램의 해석 결과에서 크기(amplitude)는 0.003이하의 오차를 나타내었고 위상(phase)은 수십분의 1도 (degree)정도의 차이를 보였다. RF나 Microwave회로를 시뮬레이션하기 위하여 이러한 테스트 벤치를 사용하면 정확도는 물론 가격적으로 매우 저렴하고 교육에 필요한 도구로써 유용하고 실제의 기술자들에게도 효율적일 것이다.