Общие принципы построения САПР

Виды обеспечения проектирования

Организационное – совокупность документов, устанавливающих состав проектной организации и ее подразделений, связи между ними, их функции, а также форму представления результатов проектирования.

Методическое – это документы, устанавливающие правила отбора и эксплуатации средств обеспечения проектирования.

Лингвистическое – совокупность языков проектирования, терминов и определений, правил формализации естественного языка.

Математическое – объединяет математические модели проектируемых объектов, методы и алгоритмы, выполнение проектных процедур.

Программное – совокупность машинных программ для систем обработки данных на машинных носителях и программная документация.

Информационное – это данные и сведения необходимые для проектирования.

Техническое – совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих технических средств предназначенных для проектирования.

По своему функциональному значению САПР можно разделить на несколько групп:

- средства для автоматизации вычислений (ЭВМ);

- средства для выпуска технической документации (графические устройства);

- средства для организации данных (магнитные диски, барабаны, ленты);

- средства для интерактивной работы (дисплеи);

- аппаратура связи и передачи данных.

Программное обеспечение (ПО) (комплекс программ) – управляет и контролирует процесс проектирования в САПР.

 

Структурная схема проектирования

Рис. 1. Функциональная схема системы автоматизированного проектирования

 

ФЗ – формализованное задание: описание состава устройства в терминах БЭ и его функциональные схемы; пакет требуемых выходных параметров устройства; пакет электрических и геометрических БЭ; пакет директив, определяющих уровень модели; программу параметрического синтеза; директивы, определяющие вид конструктивной документации.

 

 

Рис. 2. Структурная схема процесса проектирования

 

Последовательность этапов проектирования:

БФЗ – блок формализованного задания – осуществляет анализ исходных данных и разработки ФЗ;

БФМ – блок физической модели – выбор уровня физической модели БЭ;

БММ – блок математической модели – построение математической модели БЭ, адекватной уровню физической модели;

БПМП – блок прикладной ММ – строится прикладная математическая модель БЭ, учитывая практические требования из ФЗ.

В БС – реализуется параметрический синтез БЭ.

 

 

Лекция №2

Математические модели элементов РУ.

Любая программа анализа схем на ЭВМ признает и допускает лишь базовый набор схемных элементов, для которого она была разработана.

Разработка схемных моделей.

Для синтеза адекватных схемных моделей большинство практических приборов и элементов, представляющих интерес, базовый набор должен содержать по крайней мере пять классов сосредоточенных схемных элементов.

Таблица 2.1

Машинный базовый набор элементов.

Тип элемента и его обозначение	Характеристики элемента
1. Резистор а) Линейное сопротивление   б) Нелинейное сопротивление	V= Ri i= GV R – сопротивление G – проводимость     Управляемое током сопротивление Управляемое напряжением сопротивление: Строго монотонные сопротивление может характеризоваться обоими элементами.
2. Конденсатор а) Линейная емкость     б) Нелинейная емкость	Управляемая зарядом емкость  ;          Управляемая напряжением емкость   ;         Или ,где  - дифференциальная ёмкость.
3. Катушка индуктивности а) Линейная индуктивность     б) Нелинейная индуктивность	;              Управляемая потоком индуктивность ;                     Управляемая током индуктивность ;          Или  ; где   - дифференциальная индуктивность.
4. Независимые источники а) Источник напряжения       б) Источник тока	, или

 

Иерархия и типы схемных моделей.

На рис. 2.1 показаны двухполюсные, трехполюсные и (n+1) – полюсные приборы.

 

            

                                          а)                                                                   б)

    

 

                   в)

Рис. 2.1

 

Целью проектирования является синтез схем с таким же количеством полюсов, в котором использованы лишь элементы, входящие в базовый набор, так чтобы результирующие схемы (рис.2.1) аппроксимировали характеристики соответствующих приборов с приемлемой точностью – «Модель черного ящика».

 Наиболее значительные признаки различных типов моделей основаны на классе сигналов, для которых предназначены модели. С точки зрения разработки модели наиболее важными качествами сигнала являются его диапазон амплитуд и полоса частот.

Основы составления моделей

Независимо от того, какой подход использован для создания модели физического прибора, её обоснованность зависит главным образом от того, насколько хорошо позволяет модель получить правильные решения. Целесообразно найти некоторую общую теорему, которая гарантирует обоснованность модели на основе лишь «конечного» количества измерений.

Вот эта теорема (теорема подобия для линейных систем).

Пусть N_a и N_b есть два линейных «черных ящика» с (n+1) выводами, т.е. N_a и N_b подчиняются принципу суперпозиции. Предположим, что N_a и N_b возбуждаются h произвольно заданными синусоидальными источниками, каждый из которых имеет ненулевую амплитуду, и предположим, что источники, соединенные с соответствующими выводами  N_a и N_b идентичны. Если полные характеристики (переходное и установившееся состояние) соответствующих выводов N_a и N_b идентичны при описанной схеме возбуждения, тогда N_a и N_b эквивалентны один другому в том смысле, что они всегда имеют идентичные характеристики при любых других соответствующих возбуждающих сигналах.

Для синтеза нелинейных моделей по переменному току возможны два подхода, которые качественно согласовываются с режимом работы реальных приборов: это физический метод и метод «черного ящика».

В физическом методе делается попытка преобразовать физическую структуру и механизм работы данного прибора в схемную модель. В этом случае элементы модели обычно отражают один к одному соотношения, описывающие внутреннюю структуру прибора.

Этот подход хорошо обоснован и (достаточно) даёт адекватные результаты, если механизм физической работы прибора хорошо обоснован и достаточно понятен.

Недостатки: физика многих приборов, особенно работающих при больших уровнях мощности или на высоких частотах, ещё не достаточно изучена. Более того, даже когда физические принципы работы достаточно хорошо известны, обычно для идентификации внутренней структуры прибора необходимо использовать большое количество упрощающих допущений и идеализаций. Следовательно, физический подход не всегда применим.

В методе «черного ящика» сначало берется подходящая статическая глобальная модель, а затем к ней добавляются паразитные ёмкости и индуктивности в одном или нескольких существенно важных местах. Эти места обычно выбираются таким образом, чтобы гарантировать возможность написания уравнения переменных состояния.

Метод «черного ящика» имеет следующие преимущества:

1. Нет необходимости понимать внутренний физический механизм работы прибора.

2. В случае статических моделей для синтезирования резистивной модели пригоден статический метод, позволяющий моделировать характеристические кривые данного прибора. Так как этот метод не зависит от прибора, то он пригоден для синтеза моделей не только существующих приборов, но также еще не открытых.

3. Так как каждый элемент модели, синтезированной методом «черного ящика», всегда выполняет «специфические» функции, потребитель хорошо знает назначение каждого элемента; следовательно, для него сравнительно легко определить параметры и характеристики элементов модели на основании измеренных характеристических кривых. Более того, легко получить локальные модели из глобальных, потому что разработчик хорошо знает, какие элементы можно не учитывать в данной рабочей области.

На практике для моделирования приборов широко используется как физический метод, так и метод «черного ящика». Для таких приборов, как диоды и транзисторы, физический метод успешно применяется по той причине, что физика этих приборов хорошо изучена. Этот класс моделей принято называть физическими моделями.

Пример: физическая модель выпрямляющего диода.

Обозначение р-n-выпрямительного диода. Приведена глобальная модель по переменному току такого диода.

 

Рис.3.1. Графическое изображение и «физическая» глобальная модель диода по переменному току. А)-графическое обозначение; б)-глобальная модель.

В глобальной модели обычно 5 элементов:

1) R_в – объемное сопротивление полупроводника и контакта (обычно 0<R_B<100 Ом)

2) R_c – омическое сопротивление утечки перехода (R_c>1 Мом)

3) R_d – нелинейное сопротивление соответствующее p-n переходу. Его характеристика V_d (I_d)описывается следующим выражением:

где I_s – ток насыщения диода (обычно 10^-12<I_s<10^-6 мА для кремниевых и 10^-8<I_s<10^-2 мА для германиевых диодов),

q=1.602∙10^-19 Кл;

k – постоянная Больцмана - 138∙10^-23 Дж/К;

Т – абсолютная температура;

М – постоянная эмиссии [эмпирический поправочный коэффициент, позволяющий учесть, что реальное динамическое сопротивление и напряжение на переходе больше идеальных, получаемых в соответствии с членом qV_d/kT (обычно 10<M<25)];

4) C_l – нелинейная барьерная емкость перехода, определяемая выражением

где D – коэффициент пропорциональности (0,5∙10^-12<D<5∙10^-12);

V₂ – контактная разность потенциалов (обычно 0,2<V₂<0,9 В);

n – коэффициент качества перехода (обычно 0<n<1);

5) C_d – нелинейная диффузионная емкость перехода, значение которой зависит от тока перехода I_d в соответствии с выражением

где I_s,q,k,T и M определены ранее;

f – граничная частота диода (в зависимости от процесса производства f может меняться от нескольких мегагерц до сотен ГГц).

Для того, чтобы получить из глобальной модели по переменному току (рис. 3.1 б) статическую глобальную модель, необходимо лишь исключить два конденсатора, а три резистора могут быть представлены одним нелинейным сопротивлением.

 

Лекция№4

Основы структурного

Моделирования

 

Одним из первых этапов проектирования РЭА является проектирование ее структуры. На этом этапе объект проектирования предоставляется в виде структурной схемы, т.е. совокупность взаимосвязанных достаточно крупных завершенных блоков.

Исходными данными при проектировании структурной схемы обычно является:

- тип, параметры и характеристики отдельных блоков структуры, например, надежность, точность, пропускная способность, время срабатывания и т.п.;

-требования к выходным параметрам и характеристикам всей структурной схемы – производительности, стоимости, надежности, точности и т.д.

Задача проектирования структурной схемы заключается в том, что бы вальируя типами, параметрами и связями блоков, найти такую структуру, которая обладала бы заданными выходными параметрам и характеристикам.

 

Основные способы

Структурного моделирования.

1. Аналитическое моделирование.  При анализе системы работа каждого блока может быть описана в виде аналитического выражения, соответствующего решаемой задаче.

 

Методика аналитического способы моделирования составлении математического описания системы с точки зрения рассматриваемых характеристик, вычисления этих характеристик при значениях параметров, состоящих выбранной структуры и о цене полученных знаний. Так, вероятность отказа за которые время t системы, состоящих из паралейных и последовательных соединенных блоков, для каждого из которых заданы плотность распределения вероятности отказов f , может быть вычислена с учетом следующих соотношений:

Вероятность отказа блока за время t определяется выражением    Для параллельных блоков (дублирующих друг друга),имеющих вероятность отказов Q₁ (t) и Q₂(t), суммарная вероятность отказов определяется как ; для последовательных соединений (не дублирующих) блоков

С учетом этих соотношений для систем могут быть найден общее выражение для вычисления отказа за время t

Использование аналитических моделей позволяет затратить значительнее меньше труда на получение решения, чем при имитационном моделировании . Однако случайный характер явлений, происходящий в элементах системы (шумы, отказы), и внешних воздействий, сложность систем в целом (нелинейность) затрудняет составление практических моделей. Аналитические методы применяются для простоты систем и элементов, однако даже в этих случаях рассчитываются лишь линейное, стационарные и нелинейные безынерционные системы

 

Имитационное моделирование.

 

В последнее время наиболее часто при анализе структурных схем используют методы имитационного моделирования. Это вызвано тем, что в отличие от аналитической имитационная модель, будет алгоритмической по способам представления, может быть создана практически для любой системы, а внесение изменений в имитационную модель существенно проще, чем в аналитическую.

Для имитационного моделирования разрабатывается соответствующая модель имитируемой системы. Модель строится так, что бы отразить исследуемые характеристики системы (надежность, точность, производительность). Построение модели системы осуществляется на основе ее описания. Описание системы представляется в виде схем, текстов, формул, таблиц экспериментальных данных, характеризующих предлагаемую структуру и функционирования системы, и содержит также характеристики внешних воздействий и окружающей среды.

В качестве блоков системы рассматриваются устройства или группы устройств, параметры которых характеризуют отдельные аспекты ее функционирования: продолжительность работы – в моделях массового обслуживания; исправность – в моделях исследования надежности и т.п. в моделях реализуется описание каждого из этих блоков. Обычно каждый блок системы предварительно исследуется автономно, и на основании этого исследования составляется упрошенное описание.

После разработки модели системы и реализации ее на ЭВМ в виде программы, производится статический эксперимент (рис. 4.1), состоящий из совокупности отдельных имитационных экспериментов, в каждом из которых имитируются, с одной стороны, входные сигналы, поступающие на систему, а с другой – состояние и поведение отдельных устройств.

 

Обычно при структурном проектировании имеют дело с двумя типами задач в этих задачах либо определяется качество функционирования системы (надежность, точность, пропускная способность), либо система рассматривается с позиций теории массового обслуживания и при моделировании определяется наличие очередей запросов к устройству, простой устройств, коэффициент использования устройств.

Методы имитационного проектирования используются при решении задач обоих типов.

 

 

 

 

 

                                                      

 

Система Не годна

 

Метод комплексных амплитуд.

В общем случае видно, что параметры четырехполюсников  будут функцией рабочей точки, но и так же частоты.

В зависимости от того, является  источником тока или напряжения, используются различные, но эквивалентные параметры. Ниже приведены три наиболее используемых матрицы параметров:

1. Матрицы полных сопротивлений холостого хода Z( ):

, (3.3)

- входное сопротивление при разомкнутом выходе:

- полное сопротивление прямой передачи при разомкнутом выходе:

- полное сопротивление обратной передачи при разомкнутом входе:

- полное выходное сопротивление при разомкнутом входе:

2. Матрицы проводимостей короткого замыкания:

      (3.4)

- входная проводимость при коротко замкнутом выходе:

- проводимость прямой передачи при короткозамкнутом выходе:

- проводимость обратной передачи при короткозамкнутом входе:

- выходная проводимость при короткозамкнутом входе:

3.Гибридная матрица H( ):

Параметры гибридной матрицы следующие:

- полное входное сопротивление при короткозамкнутом выходе:

- прямой коэффициент передачи по току при короткозамкнутом выходе:

- обратный коэффициент передачи по напряжению при разомкнутом входе:

- выходная проводимость при разомкнутом входе:

Рис.1 Линейный четырехполюсник, модель "черного ящика" - прибора с тремя выводами.

Иногда приходится выполнять преобразования из одного набора параметров в другой.

К четырехполюснику	От четырехполюсника

 

; ; .

Матрица передачи .

;

; ; ;

Элементы  и  называют коэффициентами передачи соответственно по напряжению в режиме холостого хода и по токув режиме короткого замыкания. Элементы  и называют передаточными функциями соответственно сопротивления и проводимости при коротком замыкании и холостом ходе на втором входе.

Базисе узловых потенциалов

1. Основная математическая модель

В большинстве современных программ схемотехнического моделирования используется базис узловых потенциалов.

В базисе узловых потенциалов исходная моделирования

имеет вид

,                             (7.1)

где - вектор узловых токов, в то время как теоретическая модель – алгоритм, используемая для расчета схемы, обычно формируется в виде, соответствующим решению (7.1) методом Ньютона.

     (7.2)

Где    - матрица узловых проводимостей, k – индекс ньютоновских итераций;  - вектор поправок. Пусть схема содержит n+1 узлов, при чем узел – это точка соединения двух и более ветвей.

    Для удобства процесса формирования математической модели схемы (ММС), перепишем (7.2) в матричном виде

     (7.3)

 

где ток ветви или полюсный ток многополюсника;  - узловой ток      j-го узла, т.е. алгебраическая сумма токов ветвей или полюсов элементов схемы, соединенных в j-ом узле (инцидентных J-ому узлу);  - собственная (j=m) или взаимная ( ) узловая проводимость  между узлами j и m.

2. Алгоритм формирования модели схемы.

Во всех программах СхМ модель схемы формируется не в виде исходной модели (7.1), а в виде векторов и матриц, используемых в теоретическом методе решения этих уравнений. Для метода Ньютона (7.2) формирование математической модели заключается в построении вектора узловых токов и матрицы узловых проводимостей , при чем и то, и другое формируется при каждом k, т.е. на каждой итерации, как целевой вектор и числовая матрица, соответствующие значениям .

Методика формирования и заключается в последовательном рассмотрении каждого элемента схемы и определении его вклада в и .

Рассмотрим эту методику. Формирование вектора узловых токов состоит в образовании для каждого узла схемы суммы полюсных токов элементов, соединенных с этим узлом. При этом уславливаются считать, что ток втекающий в узел, входит в узловой ток этого узла со знаком «-», а вытекающий – со знаком «+». Например, ток двухполюсника  включенного между узлами p и j, направленный от узла p к узлу j, будет участвовать в формировании P-го компонента вектора узловых токов в качестве слагаемого со знаком «+» и j-го компонента  - со знаком «-»

Рассмотрим методику формирования матрицы проводимостей. Оценим сначала вклад каждого двухполюсника в эту матрицу . если двухполюсник описывается уравнением и его ток, направленный от узла p к узлу j, то его проводимость будет участвовать в качестве слагаемого при формировании четырех элементов матрицы .

Действительно ток двухполюсника будет учтен в двух компонентах вектора узловых токов как слагаемое и в компоненте как слагаемое .

Тогда дифференцирование   в составе элемента и в составе .

    Таким образом, при формировании матрицы Y схемы проводимости каждого двухполюсника i=f(n), включенного между узлами P и j , должна заканчиваться в четырех позициях матрицы Y: со знаком «+» на диагональных позициях pp, jj в составе собственных узловых проводимостей  и со знаком «-« на позициях pj и jp, расположенных симметрично относительно диагонали , в составе взаимных узловых проводимостей .

    Пример 7.1

Сформируем, основываясь на приведенной выше методике, вектор узловых токов и матрицу узловых проводимостей для схемы рис 7.1

Рис 7.1 Диодно-резистивная схема.

        

 

 

Используя для тока диода уравнение , где m – эмпирический коэффициент, - температурный потенциал; - тепловой ток. Получим вектор узловых токов

    Матрица узловых проводимостей этой схемы имеет вид:

Где

Вектор узловых токов для схемы с многополюсниками формируется так же, как и для схемы с двухполюсниками , а матрица формируется по тем же правилам, как и для двухполюсника. Например любой биполярный транзистор можно рассматривать как трёхполюсник с матрицей проводимостей:

Представление элементов схемы в базисе узловых потенциалов

Для включения элемента в модель схемы в методе узловых потенциалов необходимо, чтобы его уравнение имело вид

                                    (7.4)

Наиболее простым элементом является постоянный резистор R. Его уравнение , , поэтому вклад в вектор узловых токов I Будет ,

А в матрицу .Аналогично вклад комплексного двухполюсника с уравнением (7.4) в вектор равен f ( u ), а а в матрицу .

    Однако многие элементы схемы описываются уравнениями, отличными от вида (7.4). Такие элементы считаются неудобными для составления модели схемы в базисе узловых потенциалов. К ним относятся идеальные источники тока и напряжения. Наиболее простым представлением уравнения (7.4) является включением в ветвь с неудобными элементами дополнительных элементов – последовательных малых сопротивлений или параллельных малых проводимостей.

Рис. 7.2

Рис. 7.3

1. Идеальный источник тока I. Его неудобство в том, что при

соединении источников тока в одном узле, его узловая проводимость будет равна нулю, что приводит к вырождению матрицы узловых проводимостей в алгоритме (7.3). Включение параллельно источнику малой проводимости y (рис. 7.2) позволяет описать его уравнением вида

2. Идеальный источник напряжения E. Включение последовательно

малого сопротивления r (рис 7.3) позволяет записать:

                                              Лекция №8-2

Общие принципы построения САПР

   Введение

В последнее десятилетие во всех странах процесс развития радиоэлектроники и радиотехники характеризовался следующими основными тенденциями:

- реализацией в аппаратуре более тонких физических эффектов и технических решений;

- освоением новых диапазонов волн;

- расширением круга решаемых аппаратурой задач;

- использованием сложных сигналов и методов пространственно-временной обработки;

- стремлением вести обработку информации в реальном масштабе времени с широким использованием бортовых ЭВМ;

- увеличением, несмотря на микроминиатюризацию РЭС, объема, занимаемого аппаратурой и энергопотребления.

Очевидно, что все прогрессивные тенденции могут быть учтены точно при создании достаточно сложных, а, следовательно, и дорогостоящих РЭС. Но их проектирование занимает длительное время, а затем ведется экспериментальная доработка аппаратуры, которая часто затягивается на месяцы и даже на годы. Поэтому становится ясным, что разработанная аппаратура к началу эксплуатации нередко является морально устаревшей.

Единственным выходом из этого замкнутого круга может быть только существенноесокращениевременипроектирования и экспериментальной доработки аппаратуры путем их автоматизации.

 

«Основные принципы автоматического проектирования устройств и антенн СВЧ. САПР»

1. К диапазону СВЧ относят волны 1 – 10 см (3 – 30 ГГц), однако это понятие гораздо шире [диапазон].

2. Физические особенности СВЧ диапазона:

а) квазиоптический характер (распространение волн на расстояние прямой видимости);

б) остронаправленное излучение при сравнительно небольших геометрических размерах антенн (высокий КУ, снижение взаимных помех, скрытность передачи, высокая точность радиолокационного оборудования, объектов и т. д.);

в) большая информационная емкость СВЧ-диапазона;

г) малый уровень активных (внешних) помех, поскольку суммарное значение спектральной плотности мощности всех видов этих помех уменьшается с увеличением частоты;

д) проникновение волн части диапазона СВЧ (3 дм – 3 см) с малым затуханием сквозь толщину атмосферы земли (передача информации через спутники);

е) затухание в атмосфере волн ниже 3 мм (порог) за счет поглощения водяными парами и кислородом, а также рассеяния взвешенными в атмосфере частицами (например, каплями воды).

3. Техника СВЧ и ее применение.

Применение в радиосистемах передачи и извлечения информации (радиосвязи, радиовещания, телевидении, радиолокации, радионавигации, астрономии, космонавтике и т. д.). Ядерная физика – разгон частиц в волноводе, медицине.

 

Основные термины проектирования и определения

(АП) – автоматизированное проектирование.

(АП) – автоматическое проектирование.

(САПР), (САПР) – система автоматизированного или автоматического проектирования.

Все направления проектирования опираются:

во-первых, на определенный уровень знания физических процессов, происходящих в устройстве и учитываемых в его физической модели, а также на соответствующее ей математическое описание этих процессов, математической модели;

во-вторых, на использование основных принципов проектирования на ЭВМ.

АП – проектирование, при котором все описания преобразований объекта и (или) алгоритма его функционирования или алгоритма процесса, а также представление описаний на различных языках, осуществляется взаимодействием человека и ЭВМ.

АП – без участия человека.

САПР, САПР – система автоматизированного или автоматического проектирования.

Все направления проектирования опираются:

во-первых, на определенный уровень знания физических процессов, происходящих в устройстве и учитываемых в его физической модели, так же на соответствующее ей математическое описание этих процессов, математической модели;

во-вторых на использование основных принципов проектирования на ЭВМ.

    АП – проектирование, при котором все описания преобразований объекта и (или) алгоритма его функционирования или алгоритма процесса, а также представление описаний на различных языках осуществляется взаимодействием человека и ЭВМ.

АП – без участия человека.

САПР (САПР) – это комплекс средств автоматизации проектирования, взаимосвязанных с необходимыми подразделениями проектной организации или коллективом специалистов – пользователей системы.

АП благодаря разработанной ранее математической модели (алгоритма) объекта, позволяет определить выходные параметры по известным входным. АП, облегчая процесс разработки объекта, не обеспечивает оптимальности. При АП – реализуется оптимальное решение задач. Но возможно – в алгоритм проектирования введена обратная связь между выходными и входными параметрами и происходит управление последними по определенному закону (алгоритму). САПР (САПР) должна обеспечивать выпуск конструктивной и технологической документации (схем, чертежей и т. д.) САПР характеризуется формализованным входом (исходные технические требования на проектируемое устройство) и неформализованным выходом (конструктивный документ).

 Основными задачами САПР являются:

- автоматизированный анализ математических моделей и выбор оптимальных параметров;

- автоматизированное накопление, хранение, оперативная коррекция и выдача данных;

- автоматизированное использование информации, полученной на отдельных стадиях проектирования;

- автоматизированный выпуск конструктивной и технологической документации;

- планирование и проведение натурного эксперимента и обработка его результатов;

- автоматизированное управление ходом технологического процесса.

Внедрение в практику АП и АП – 95% и 5% (САПР печатных плат и САПР  полосковых устройств)

 

Принципы построения систем проектирования

Процесс создания АП, АП, САПР, и САПР основывается на следующих принципах:

-  декомпозиции;

-  многоуровневой модели;

-  параметрического синтеза;

-  формализованного входа и неформализованного выхода.

Принцип декомпозиции. Формальное расчленение сложного устройства СВЧ на более простые базовые элементы (БЭ). Например: отрезки линий, вентили, циркуляторы, фазовращатели, фильтры и т. д. Не всегда легко расчленить на БЭ. Например, (ФАР) – узлы, входящие в приемный и передающий тракты одновременно. Другой случай – БЭ может конструктивно не существовать, но существенно влиять на физические процессы в устройстве (нерегулярность при соединении двух волноводов разного сечения).

Схемы замещения БЭ, состоящие из отрезков соединительных линий и сосредоточенных R, L, C элементов, удобно описывать матрицей их параметров (рассеяния, проводимости, сопротивления).  

Принцип многоуровневой модели. Проектирование сложного устройства начинается с построения его физической модели. Например, универсальной физической моделью любой распределительной и излучающей системы антенны (или их БЭ) служит описание на электродинамическом уровне процесса распространения в них электромагнитного поля. Таким образом, только многоуровневая физическая модель позволяет осуществлять различные компромиссы между качеством проектирования и необходимыми для этого материалами и временными затратами. Математическая модель представляет собой математическое описание физического процесса, протекающего в физической модели.

Для проектирования антенных систем универсальной математической моделью любого БЭ являются уравнения Максвелла, удовлетворяющих известным краевым условиям (и для широкого круга задач ? антенн):

, где

Принцип параметрического синтеза. Параметры выбираются в процессе параметрического синтеза. Он может осуществляться в режиме пользователь – ЭЛН (интерактивный режим) – АП, или когда этот режим отсутствует, выбор осуществляется ЭЛМ. Прикладная модель (математическая) – целевая функция – ее минимизация (максимизация) – при определенных ограничениях. Нелинейное программирование. Линейное программирование.

Принцип формализованного входа и неформализованного выхода.              Осуществляется только с САПР .

 

1234567Следующая ⇒

Поделиться: