Como Exportar Parâmetros S no uSimmics (anteriormente QucsStudio) [2026]

simulação
2024.10.26

O que você aprenderá

  • O significado de S11 e S21 e sua aplicação em análise de circuitos de alta frequência
  • Como criar projetos e esquemáticos no uSimmics (anteriormente QucsStudio)
  • Como executar simulações e verificar arquivos .dat
  • Como exportar dados do arquivo .dat para o formato Touchstone (SnP)
  • Solução de problemas quando a simulação não gera os resultados esperados

Fundamentos dos Parâmetros S (Parâmetros de Espalhamento)

Os parâmetros S (Scattering Parameters) descrevem as características elétricas de circuitos em radiofrequência (RF) e micro-ondas. Em vez de tensão e corrente, eles expressam o circuito em termos das razões entre ondas incidentes, refletidas e transmitidas — modelo necessário acima de alguns GHz, onde os sinais se comportam como ondas propagantes.

Principais Parâmetros S

S11 (Coeficiente de Reflexão)
Representa a fração do sinal incidente na Porta 1 que retorna para a Porta 1. É usado para avaliar o VSWR de antenas e verificar a concordância de impedância na entrada. Quanto menor o valor de S11 (ex.: abaixo de −20 dB), menor a reflexão e melhor o casamento.

S21 (Coeficiente de Transmissão)
Representa a fração do sinal incidente na Porta 1 que é transmitida para a Porta 2. É utilizado para avaliar a perda de inserção de filtros e o ganho de amplificadores. Em transmissão ideal sem perdas, S21 = 0 dB (100% de transmissão).

Fluxo Geral para Exportar Parâmetros S

O processo completo de exportação de parâmetros S no uSimmics (anteriormente QucsStudio) segue estas etapas:

  1. Criar um novo projeto
  2. Desenhar o esquemático (posicionar e conectar componentes)
  3. Configurar a simulação de parâmetros S (faixa de frequência e número de pontos)
  4. Executar a simulação (geração do arquivo .dat)
  5. Verificar os resultados da simulação (gráficos e carta de Smith)
  6. Exportar o arquivo .dat para o formato SnP

Passo 1: Criar um Novo Projeto

No uSimmics (anteriormente QucsStudio), esquemáticos e resultados de simulação são gerenciados por projeto. Criar um projeto organiza todos os arquivos relacionados em uma única pasta.

  1. Abra o uSimmics (anteriormente QucsStudio).
  2. Selecione a aba Project.
  3. Clique em New.
  4. Informe o nome do projeto e escolha a pasta de destino.
  5. Clique em OK para criar o projeto.

Uma pasta com o nome do projeto será criada automaticamente no local especificado. Todos os arquivos subsequentes (esquemáticos, resultados de simulação, arquivos exportados) serão armazenados nessa pasta.

Passo 2: Criar o Esquemático

Crie o esquemático do circuito a ser simulado. Neste artigo, usaremos o filtro LC passa-baixa Butterworth de 3ª ordem projetado com o Filter Synthesis do uSimmics (anteriormente QucsStudio) (https://denki-sim.blog/filter-synthesis_guide/).

Cole o circuito gerado pelo Filter Synthesis ou crie manualmente seguindo as etapas:

  1. Em Components → Lumped Components, posicione indutores e capacitores.
  2. Em Sources → Power Source, posicione a fonte de entrada.
  3. Posicione a resistência de terminação (50 Ω) na saída.
  4. Conecte os componentes com fios e adicione o GND.

Passo 3: Configurar a Simulação de Parâmetros S

A faixa de frequência e a resolução dos parâmetros S exportados dependem das configurações de simulação. Configure para cobrir adequadamente a faixa de frequência necessária.

  1. Dê um duplo clique no componente s-parameter simulation posicionado no esquemático.
  2. Configure os seguintes parâmetros:
Configuração Exemplo Descrição
Frequência inicial 1 MHz Frequência de início da simulação.
Frequência final 3 GHz Frequência de término. Deve superar suficientemente a frequência de corte do filtro.
Número de pontos 301 Quantidade de pontos de frequência. Mais pontos = maior precisão, mas maior tempo de simulação.
  1. Clique em Apply e depois OK para salvar.

Atenção: A faixa de frequência e o número de pontos configurados aqui serão o eixo de frequência dos dados no arquivo SnP exportado. Alterações posteriores exigirão nova simulação.

Passo 4: Executar a Simulação

  1. No menu, selecione Simulation → Simulate (ou pressione F2).
  2. Se uma caixa de diálogo pedir para salvar o arquivo, salve com um nome adequado dentro da pasta do projeto.
  3. A simulação será executada. Em caso de sucesso, um arquivo com extensão .dat será gerado na pasta do projeto.

O arquivo .dat é o formato proprietário do uSimmics (anteriormente QucsStudio) para resultados de simulação. Este arquivo será exportado para o formato SnP nas próximas etapas.

Passo 5: Verificar os Resultados da Simulação

Antes de exportar, confirme que os resultados da simulação estão corretos.

  1. Após a conclusão da simulação, os gráficos serão exibidos automaticamente.
  2. Verifique as características do filtro no gráfico S21 (perda de inserção): planicidade na banda de passagem, frequência de corte e atenuação na banda de rejeição.
  3. Verifique o casamento de entrada no gráfico S11 (perda de retorno) ou na carta de Smith.
  4. Confirme que o arquivo .dat aparece na seção Datasets da aba Content (ou aba Project).

Se o arquivo .dat não aparecer:
Salve o projeto (Ctrl + S), feche o uSimmics (anteriormente QucsStudio) e reabra o projeto.

Passo 6: Exportar os Parâmetros S (Formato SnP)

Agora exporte os dados de parâmetros S no formato Touchstone (SnP).

  1. Clique com o botão direito no arquivo .dat exibido na seção Datasets da aba Content.
  2. No menu de contexto, selecione Export to SnP.
  3. A exportação será executada e um arquivo SnP será gerado na pasta do projeto:
  4. Para circuito de 2 portas: arquivo .s2p
  5. Para circuito de 1 porta: arquivo .s1p

O arquivo SnP exportado está no formato Touchstone padrão da indústria e pode ser usado nas seguintes ferramentas:

  • Simuladores RF comerciais como Keysight ADS e Microwave Office
  • LTSpice (funcionalidade de importação limitada)
  • NanoVNA (analisador vetorial de redes) para verificação comparativa
  • Biblioteca scikit-rf do Python para análise numérica

Aplicações Práticas

Situações em que a exportação de parâmetros S é especialmente importante:

Validação de Projeto de Filtros
Exporte o S21 de um filtro obtido por simulação e compare com as medições de uma placa fabricada em um analisador de rede para avaliar quantitativamente as diferenças entre projeto e implementação.

Projeto de Antenas
Exporte o S11 (VSWR) de uma antena e use em outras ferramentas para analisar eficiência e diagrama de irradiação.

Análise de Estabilidade de Amplificadores
Exporte os parâmetros S de um circuito amplificador e realize análise de estabilidade (fator μ, fator K etc.) em ferramentas externas.

Solução de Problemas

Sintoma Causa Provável Solução
S11 alto em todas as frequências Incompatibilidade de impedância, GND desconectado Verifique as conexões. Confirme a impedância configurada na fonte.
S21 maior que o esperado (pouca atenuação) Valores errados de componentes, conexão incorreta Verifique as propriedades dos componentes.
Arquivo .dat não gerado Simulação não executada, problema de permissão de escrita Verifique permissões de escrita na pasta. Execute a simulação novamente.
Menu de exportação SnP não aparece Arquivo .dat não selecionado Clique com o botão direito corretamente no arquivo .dat em Datasets.
Faixa de frequência insuficiente Faixa de simulação configurada muito estreita Altere as configurações do componente s-parameter simulation e resimule.

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