УДК 621.372.001.24

С.В. Акимов

ОБЪЕКТНО-ОРИЕНТИРОВАННОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ САПР ТРАНЗИСТОРНЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ СВЧ

(оригинал: Акимов С.В. Объектно-ориентированное проектирование САПР транзисторных усилителей СВЧ // Труды учебных заведений связи / СПбГУТ. СПб, 2002. № 167. С. 172-187.)

Введение

На данный момент существует ряд программных продуктов (Micro-CAP, PSPICE, P-CAD, Serenade, Microwave Office), позволяющих автоматизировать процесс проектирования радиоэлектронных устройств. Но большинство таких пакетов позволяет либо проводить моделирование этих устройств с возможностью некоторой последующей оптимизации, либо выполнять разводку по полученной принципиальной схеме. Некоторые САПР позволяют также проводить синтез структур цифровых схем. Пакеты программ, выполняющие структурно-параметрический синтез аналоговых устройств СВЧ, на данный момент отсутствуют. Это связано с трудностями, возникающими при автоматизации решения данного класса задач. Во-первых, необходимо моделировать не отдельное устройство, а все морфологическое множество в целом, а теория и практика такого моделирования практически отсутствуют. Во-вторых, отсутствуют эффективные универсальные алгоритмы дискретно-непрерывного программирования, применяемые при решении задачи структурно-параметрического синтеза.

Целью данной работы является изложение результатов объектно-ориентированного проектирования [1] системы автоматизированного структурно-параметрического синтеза линейных транзисторных усилителей (ТУ) СВЧ. Моделирование выполнено с использованием спецификации UML [2] в пакете Rational Rose 2000 [3]. По результатам моделирования проведена генерация программного кода на языке MS Visual C++ 6, реализована бизнес-логика методов основных классов и создан прототип САПР Amp 001.

Морфологический подход

В рассматриваемой САПР структурно-параметрический синтез осуществляется с помощью методов морфологического подхода [4-8]. Кратко суть морфологического подхода можно сформулировать следующим образом. Сначала проводится морфологический анализ класса исследуемых устройств, результаты которых представляются либо в виде многоуровневых морфологических таблиц, либо с помощью морфологических деревьев. В дальнейшем осуществляется морфологический синтез, в результате которого определяется структура проектируемого устройства и параметры ее элементов.

Подавляющее большинство радиоэлектронных устройств могут быть разложены на элементарные структуры (соединения), такие как лестничная, мостовая, Т-образная перекрытая, каскадная цепи, параллельное, последовательное, параллельно-последовательное и последовательно-параллельное соединения. В свою очередь из этих соединений могут быть созданы специализированные базовые структуры усилителей, смесителей, гетеродинов и т. д. Это дает возможность при проектировании радиоэлектронных устройств применить морфологические методы анализа и синтеза. Применение морфологических методов к синтезу различных классов линейных транзисторных усилителей СВЧ рассмотрено в [9-10]. Рассматриваемая САПР базируется на идеях системного подхода, морфологических методах и методах объектно-ориентированного проектирования. Ее разработка является практической реализацией идей, высказанных в [9-10].

Тем не менее, при реализации морфологического синтеза возникает ряд трудностей. Морфологическое множество имеет очень большую мощность и ни современные ЭВМ, ни ЭВМ, появление которых ожидается в обозримом будущем, не в состоянии осуществить полный перебор этого множества. Поэтому необходимо осуществить предварительную фильтрацию морфологического множества и определить эвристики, с помощью которых будет осуществляться морфологический (структурно-параметрический) синтез.

В данной статье невозможно изложить эвристики, применяемые при структурно-параметрическом синтезе усилителей СВЧ, в виду их многочисленности. Следует лишь заметить, что они базируются на анализе опыта ведущих экспертов в данной области, известных схем усилителей и существующих методик синтеза. В основном это эвристики совершенствования прототипа, но осуществляемые не «в слепую», а направляемые правилами.

Архитектура программной системы

При построении САПР необходимо учитывать следующие соображения. Программный комплекс должен иметь модульную структуру, а модули должны быть независимыми и взаимозаменяемыми. Также необходимо учесть возможность их применения в других САПР, а также иметь возможность САПР взаимодействовать с другими программными пакетами. То есть, необходимо обеспечить открытость системы.

Программная система структурно-параметрического синтеза линейных ТУ СВЧ состоит из относительно независимых модулей (рис. 1): модуля моделей (Model), оптимизации (Optimizator, ObjectiveFunc), морфологических деревьев (MorphTree). Модуль морфологических деревьев и модуль оптимизации представляют инвариантное ядро и могут быть использованы в других САПР, как радиоэлектронного, так и любого другого профиля. Модуль моделей может быть также использован в других САПР радиоэлектронного профиля. Такое построение способствует многократному использованию кода, а также дальнейшей модернизации системы.

Рис. 1. Архитектура САПР ТУ СВЧ

Модуль моделей содержит математические модели блоков, из которых могут быть построены модели различных классов линейных транзисторных усилителей СВЧ и алгоритмы формирования моделей из этих блоков. Он включает в себя модели базовых усилительных структур (БУС), функциональных элементов (ФЭ), различных 2- и 4-полюсников, а также манипулятор этими моделями – CSmPoleFactory, позволяющий получать их различные комбинации. Модуль морфологических деревьев содержит информацию о морфологическом множестве. Модуль оптимизации включает в себя различные оптимизационные алгоритмы, предназначенные для решения задач как непрерывного, так и смешанного, дискретно-непрерывного математического программирования, что дает возможность использовать его не только для параметрического, но и для структурно-параметрического синтеза. Кроме того, в этот модуль входит блок целевых функций, которые могут настраиваться на различные оптимизационные задачи.

Модуль моделей

При автоматизации структурно-параметрического синтеза, в частности, синтеза усилителей СВЧ, необходимо иметь модель морфологического множества синтезируемых устройств с заданными на этом множестве целевыми функциями. Традиционные математические модели для этих целей не подходят, так как они моделируют какой-то единичный объект реального мира, имеющий фиксированную структуру. Для организации автоматизированного структурно-параметрического синтеза необходимо обеспечить автоматическое построение модели любого устройства, принадлежащего данному морфологическому множеству, что соответствует выбору элемента этого множества. Эту задачу и выполняет модуль моделей.

В связи с тем, что модуль моделей содержит очень большое число классов, рассмотрим только основные из них. Эти классы демонстрируют общую идею построения модуля моделей (рис. 2-3). Другие классы модуля моделей строятся аналогичным образом.

Рис. 2. Иерархия классов модуля моделей

Рис. 3. Диаграмма связей типа агрегация модуля моделей

Класс CSmPole является базовым для всех классов модуля моделей. Он является производным от класса CObject. В нем сосредоточены атрибуты и функции общие для всех классов модуля моделей.

Модель усилителя имеет иерархическую структуру, которая может быть представлена в виде древовидного графа. А так как программная реализация древовидных структур обычно выполняется с помощью связанных списков или векторов, то необходимо создать вектор объектов, порождаемых прямо или косвенно от данного класса. В качестве такого вектора выступает m_apSmPole, объект класса CArray, входящего в библиотеку MFC . Элементами вектора будут объекты класса CSmPole, являющегося базовым для всех классов блока моделей. Так как заранее неизвестно объект какого класса будет помещен в данный вектор, то в программе необходимо выполнять приведение типов указателей на объекты. Таким образом, при построении многоуровневой структуры модели образуется своеобразная рекурсия. Это позволяет применять рекурсивные алгоритмы при формировании модели, вычислении ее характеристик, размерности вектора параметров, его заполнение, а также прочих операций.

Основными атрибутами класса являются: текущая частота, вектор параметров, содержащий номиналы элементов, входящих в модель, вектор нормированных параметров, содержащий те же номиналы, но нормированные, которые могут изменять свои значения в интервале от 0 до 1. Кроме того, присутствуют векторы максимальных и минимальных значений параметров. Введение четырех векторов параметров необходимо для удобства организации оптимизационных алгоритмов. Благодаря этому, оптимизатор может генерировать вектор параметров в интервале от 0 до 1, что особенно удобно при реализации алгоритмов случайного поиска. Более того, таким образом автоматически осуществляется масштабирование параметров, которые в задачах радиотехники почти всегда бывают несоизмеримыми (например, емкости могут измеряться в ПФ (ґ10-12), а сопротивления в Ом (ґ101), КОм (ґ103) и даже в МОм (ґ106)). Для перехода от вектора нормированных параметров к вектору реальных (номинальных) значений и наоборот используются векторы минимальных и максимальных значений параметров. Помимо всего прочего автоматически удовлетворяются требования на технологическую реализуемость номиналов элементов. Естественно, необходимы и методы преобразования этих двух типов векторов параметров друг в друга. Далее, в данном классе содержатся атрибуты и методы для определения общего числа элементов, числа элементов определенного типа и сумм номиналов элементов, которые содержатся в цепи. Эта информация хранится в объекте класса CElData, являющимся атрибутом класса CSmPole. Информация о числе элементов модели устройства в целом, которое равно числу параметров, а следовательно, и размерности вектора параметров, необходима для генерации оптимизатором вектора нормированных параметров. Так как модель имеет иерархическую структуру и включает в себя устройства нижнего уровня иерархии, которые в свою очередь так же могут состоять из устройств еще более низкого уровня и так далее, то суммарная размерность векторов параметров модели будет равна сумме размерностей всех векторов параметров устройств, из которых состоит данная модель. Вычисление размерности векторов параметров модели осуществляется с помощью функции CalcXSize(), которая вызывается рекурсивно для всех устройств, входящих в модель. Как уже отмечалось, применение рекурсии возможно благодаря тому, что все устройства, входящие в модель, порождены непосредственно или косвенно от класса CSmPole. Аналогичным образом с помощью метода FillXnorm() осуществляется заполнение нормированных векторов параметров всех устройств, входящих в модель.

Помимо этого, данный класс имеет ряд виртуальных функций. В частности, это функция FulFil(), которая вычисляет все характеристики данного n-полюсника, а так же функция OnDraw(), осуществляющая графический вывод данного n-полюсника. Функции являются виртуальными, так как имеют различную реализацию в конкретных классах. В самом деле, например, вычисление комплексной проводимости индуктивности и емкости должны осуществляться по различным формулам. Объявление же этих функций в виде виртуальных необходимо для придания единства интерфейсу класса модуля моделей.

Класс CSmPole является базовым для всех остальных классов модуля моделей, а следовательно, его атрибуты и методы достаточно определить один раз и в дальнейшем использовать во всех производных классах. В этом проявляется одно из основных достоинств объектно-ориентированного программирования.

Класс COnePole {2-полюсник (одноплечное сочленение)} является базовым для всех классов двухполюсных элементов. Он непосредственно порождается от класса CSmPole, и, следовательно, наследует все атрибуты и методы, принадлежащие этому классу. В нем собраны атрибуты и методы, общие для всех двухполюсников. Основным атрибутом данного класса является дескриптор, который может находиться в двух состояниях: комплексного сопротивления и комплексной проводимости. Следовательно, основными методами являются методы преобразования типов дескрипторов.

Класс CTwoPole {4-полюсник (двухплечное сочленение)} является базовым для всех классов 4-полюсных элементов. В нем собраны атрибуты и методы, общие для всех 4-полюсников. Основным атрибутом данного класса, как и класса COnePole, является дескриптор, который может принимать семь значений типов: S, T, ABCD, Z, Y, H, K. Кроме того, каждый тип дескриптора может быть либо нормированным, либо ненормированным. Таким образом, дескриптор может находиться в четырнадцати состояниях. Следовательно, основными методами будут методы преобразования различных типов дескрипторов. Кроме методов преобразования дескрипторов, в классе присутствуют методы вычисления основных характеристик 4-полюсника: АЧХ, ФЧХ, ГВЗ, КСВН входа и выхода, коэффициента устойчивости и коэффициента шума.

Помимо классов COnePole и CTwoPole существует также класс CFourPole. Он во многом сходен с рассмотренными классами, поэтому на нем специально останавливаться не будем.

Следует подчеркнуть, что классы CSmPole, COnePole, CTwoPole и CFourPole непосредственно в качестве моделей не используются. От них наследуются другие классы, представляющие модели конкретных устройств.

Класс CSmPoleFactory дает возможность манипулировать классами модуля моделей: соединять их последовательно и параллельно, каскадно, осуществлять параллельно-последовательное и последовательно-параллельное соединение, а также нагружать 4-полюсники на входе и выходе. Благодаря механизму полиморфизма одноименные методы применяются к различным классам: 2-, 4- и 8-полюсникам.

Классы базовых усилительных структур [4-5]: CStagedBAS (каскадная БУС), CBalancedBAS (балансная БУС), CDistributedBAS (БУС с распределенным усилением) порождаются от класса CTwoPole и позволяют моделировать усилители на основе данных БУС. Они агрегируют объекты классов CAmpTP (усилительные 4-полюсники) и CLink (цепи связи), а класс CBalancedBAS – CAmpTP и CCoupling (направленный ответвитель). В качестве усилительных 4-полюсников могут выступать БУС, и таким образом, мы получаем вложенные (рекурсивные) структуры.

Класс CAmpTP (класс усилительных 4-полюсников), выполняющих функцию усиления сигнала, является потомком класса CTwoPole. Агрегируется в классы семейства БУС и включает в себя цепи обратных связей и корректирующие цепи. Цепи обратных связей могут быть как 2-полюсными, так и 4-полюсными.

Класс CLink (класс цепей связи) является производным от класса CTwoPole и служит для согласования усилительных 4-полюсников, а так же может использоваться в качестве линии связи в усилителях с распределенным усилением (усилителях бегущей волны). В зависимости от типа решаемой задачи может принимать вид лестничной цепи, шлейфной структуры, а также гибридной структуры, состоящей одновременно как из элементов с сосредоточенными, так и распределенными параметрами.

Класс CLadder (класс лестничных цепей) является производным от класса CTwoPole. Это очень важный класс, так как на его базе может быть построено очень много важных устройств, таких как фильтры, согласующие цепи и амплитудные корректоры. Дескриптор данного класса вычисляется как функция дескрипторов классов, производных от COnePole. Таким образом, мы имеем очень гибкий класс, с помощью которого можно моделировать любые лестничные цепи, в состав которых входят произвольные двухполюсники. Таким образом, данный класс является моделью целого множества различных лестничных цепей, а конкретная реализация лестничной цепи является элементом этого множества. Данный класс содержит методы, позволяющие ему принимать структуры ФНЧ, ФВЧ, ППФ, ПЗФ, которые могут быть обычными или эллиптическими, а также структуры амплитудных корректоров. Амплитудные корректоры, в свою очередь, могут быть как резонансными, так и нерезонансными. Кроме того, этот класс содержит и другие интересные методы (увеличить/уменьшить порядок цепи, преобразовать в дуальную цепь), которые необходимы для реализации эвристик преобразования прототипа. По аналогии с этим классом строится класс шлейфных структур CStubStructure и классы мостовых и перекрытых Т-образных схем.

Модуль моделей используется для математического моделирования усилителей СВЧ. В отличие от традиционных математических моделей, которые представляют собой модели с неизменяемой структурой, и имеют фиксированное число параметров, данные модели обладают способностью автоматического формирования иерархических структур по морфологическому дереву и имеют произвольное число параметров, которое может изменяться от одной модели к другой. Это не модель какого-то конкретного устройства, а модель всего морфологического множества исследуемых устройств. Модель же конкретного устройства представляет собой элемент данного множества. Таким образом моделируется все морфологическое множество, и уже на этом множестве проводится поиск рациональных технических решений. И если традиционные математические модели изучены достаточно хорошо, то по проблеме моделирования морфологического множества в литературе имеется лишь незначительное число публикаций [11-12], и отсутствует методика такого моделирования.

Имея в качестве базовых классов класс CSmPole и порожденные от него COnePole и CtwoPole, мы можем создавать библиотеку моделей конкретных устройств и тем самым расширять морфологическое множество, которое мы моделируем. Все методы, унаследованные от базовых классов, естественно, сохранятся и во вновь созданной модели. А к этим методам относятся и возможность преобразования одних дескрипторов в другие, и вычисление АЧХ, ФЧХ, ГВЗ, КСВН входа и выхода, коэффициента устойчивости (для 4-полюсников), и возможность автоматического построения модели и целевой функции. Из всего вышесказанного следует, что структура модуля моделей и сам модуль моделей имеют большое теоретическое и практическое значение.

Модуль оптимизации позволяет осуществлять структурно-параметрическую оптимизацию, осуществляемую методами математического дискретно-непрерывного программирования. Как уже отмечалось, в этот модуль входит блок целевых функций, которые могут настраиваться на различные оптимизационные задачи.

Блок целевых функций

Оптимизация может проводиться по одному или нескольким критериям. В случае многокритериальной оптимизации возможны два случая: свертка нескольких критериев в один интегральный критерий и нахождение множества недоминирующих альтернатив, называемое множеством Парето. Здесь рассматривается только первый случай, так как именно он требует использования целевых функций. Более того, он может являться вспомогательной операцией при аппроксимации множества Парето путем минимизации целевых функций.

Особенностью задачи синтеза усилителей СВЧ является то, что критерии или характеристики усилителя необходимо вычислять не на одной частоте, а в диапазоне частот. Например, для того чтобы найти неравномерность АЧХ, нам надо найти разность между максимальным и минимальным значениями коэффициента усиления в полосе пропускания. То есть, критерии зависят еще и от параметра. Чтобы не путать этот параметр с рабочими параметрами, назовем его критериальным параметром. Такое положение характерно для большинства задач синтеза радиоэлектронных устройств. Будем различать первичные критерии и собственно критерии или просто критерии. Критериями будем называть характеристики усилителя, которые можно охарактеризовать одним числом, такие как неравномерность АЧХ. Первичными критериями будем называть вектор характеристик усилителя, рассчитанных в диапазоне частот. Таким образом, для расчета интегрального критерия необходимо проводить двухступенчатую свертку критериев: сначала для каждого критерия свертываются первичные критерии, а затем уже подвергаются операции свертки собственно критерии. Ограничения, налагаемые на критерии, учитываются при помощи штрафных функций.

Основными атрибутами класса целевых функций являются вектор – m_aCrit, содержащий объекты класса CCrit. Число объектов класса CCrit равно числу критериев, по которым проводится оптимизация. Класс CCrit, в свою очередь, имеет следующие атрибуты: значение отдельного критерия; значение весового коэффициента; значение ограничения типа «больше или равно» на данный критерий; значение ограничения типа «меньше или равно» на данный критерий; вектор значений параметра, от которого зависит критерий (в нашем случае частота).

Блок целевых функций передает информацию об ошибке, являющуюся значением целевой функции блоку оптимизационных алгоритмов. В свою очередь в блоке оптимизационных алгоритмов проводится анализ изменения значения целевой функции с учетом предыстории процесса оптимизации и генерируется очередной вектор параметров, который передается в модуль моделей.

Блок оптимизационных алгоритмов

Блок оптимизационных алгоритмов должен включать в себя как алгоритмы традиционного непрерывного нелинейного математического программирования, так и алгоритмы дискретно-непрерывного программирования, необходимые для решения задач структурно-параметрической оптимизации.

Наряду с модулем моделей оптимизационный модуль играет очень важную роль в САПР ориентированной на структурно-параметрический синтез. Основной проблемой, которая характерна именно для автоматизации структурно параметрического синтеза является то, что модель формируется динамически и, следовательно, размерность вектора параметров неизвестна до момента ее формирования. Эта размерность необходима для корректной работы оптимизатора. Кроме того, модель имеет иерархическую структуру и, следовательно, требуется корректная передача данных сгенерированного оптимизатором вектора параметров в модель, «расфасовка» этих данных по составляющим ее модулям. В результате исследований все эти проблемы были успешно решены и программно реализованы. Причем разработанные методы и алгоритмы могут быть при незначительной модификации использованы в других САПР как радиоэлектронного, так и любого другого профиля.

Модуль морфологических деревьев

Модуль морфологических деревьев содержит информацию о морфологическом множестве и моделирует морфологические и/или-деревья. Особенностью и/или-деревьев является наличие двух типов вершин. В зависимости от типа вершины меняется алгоритм ее обработки. Вершина и подразумевает последовательную обработку ребер, исходящих из нее, в то время как вершина или – выбор какого-то одного ребра. Кроме того, с вершиной или связывается информация о вероятности ее выбора в процессе структурно-параметрического синтеза, которая является условной и вычисляется по определенным формулам.

Данный модуль тесно связан с пользовательским интерфейсом. Он, как и интерфейс пользователя, выполнен с использованием библиотеки Stingray Objective Studio.

Интерфейс пользователя

Любая программная система структурно-параметрического синтеза должна допускать возможность коррекции структуры и параметров устройства, полученного в процессе синтеза. Более того, она должна допускать возможность автоматизированного синтеза, когда, например, пользователь задает структуру, а система проводит параметрический синтез, согласно заданной целевой функции. Так как данный программный продукт ориентирован в первую очередь на структурно-параметрический синтез, то было решено разработать пользовательский интерфейс, который бы оптимально подходил для данной задачи. Особенностью рассматриваемых структур является их иерархическое построение, которое, как уже отмечалось, можно представить в виде деревьев. Следовательно, для задания пользователем структуры устройства должны использоваться древовидные структуры. Такой интерфейс является интуитивно понятным и позволяет быстро выбирать необходимую структуру, прямо на морфологическом и/или-дереве. Таким образом, реализован процесс проектирования «сверху вниз».

Такой способ задания структур устройств особенно удобен в случае канонических структур. Так задание фильтра, имеющего каноническую структуру занимает 12 – 15 с вне зависимости от порядка. Если задается произвольная лестничная цепь, то время, затрачиваемое на ее задание, увеличивается незначительно, так как требуется совершить дополнительно (n – 1) элементарных операций, где n – порядок цепи. В таблице сравнивается примерное время, необходимое для задания моделей лестничных цепей, в программном комплексе MW Office и разработанном пакете Amp 001, в котором моделируется морфологическое множество лестничных цепей целиком (рис. 4). Как видно из таблицы, время, затрачиваемое на задание модели фильтра, которое определяется числом элементарных операций, выполняемых пользователем, в программном комплексе Amp 001 значительно меньше, чем в MW Office и не зависит от порядка. В случае произвольной структуры лестничной цепи, время, затрачиваемое на задание ее модели в пакете Amp 001 увеличивается незначительно, так как требуется совершить (n – 1) элементарных операций, где n – порядок цепи, в то время как в пакете Microwave Office, наблюдается значительное увеличение роста времени. В последней строке таблицы даны два значения времени, так как структура двухполюсников может быть как элементарной, так и довольно-таки сложной. Нелинейный характер роста времени от порядка цепи в пакетах типа Microwave Office связан с тем, что увеличивается площадь, занимаемая моделью устройства, что требует прокрутки изображения на экране.

Рис. 4. Примеры формирования моделей на базе лестничной цепи

После задания структуры устройства на и/или-дереве автоматически формируется и-дерево с вырожденными или вершинами, однозначно описывающее структуру устройства. Это дерево может служить удобным средством навигации по проекту, путем указания пользователем вершины, соответствующей выбранному модулю. При нажатии правой кнопки мыши выводится диалоговое окно, позволяющее считывать/изменять параметры модели или запустить процесс синтеза. Такой интерфейс может быть дополнен традиционным графическим интерфейсом, какой используется в большинстве коммерческих САПР радиоэлектронных устройств. При реализации интерфейса были использованы библиотеки MFC и Stingray Objective Studio.

Заключение

В результате объектно-ориентированного проектирования получены диаграммы классов, по которым был сгенерирован код на языке MS Visual C++ 6 и создан прототип САПР Amp 001. Интерфейс выполнен с помощью пакета Stingray Objective Studio. Программно реализованы методы моделирования морфологического множества, позволяющие автоматически формировать модель по морфологическому дереву. Реализована и отлажена модель морфологического множества каскадных усилителей. Она позволяет строить модели усилителей, принадлежащих данному классу, у которых в качестве цепей связи используются лестничные цепи. Так же реализован оптимизационный модуль. В дальнейшем планируется реализовать формирование множества Парето ТУ СВЧ и алгоритм структурно-параметрической оптимизации.

Не смотря на то, что рассмотрен случай автоматизации синтеза линейных транзисторных усилителей СВЧ, данная методика годится и для синтеза других классов устройств, таких как нелинейные усилители мощности, смесители, гетеродины и т. п. Более того, методы моделирования структуры морфологического множества инвариантны по отношению к различным классам объектов реального мира. Следовательно, на базе проекта Amp 001 может быть создана библиотека классов, обеспечивающая такое моделирование, которая в дальнейшем может быть использована при построении других САПР, как радиоэлектронного, так и любого другого профиля.

САПР, дающая возможность осуществлять структурно-параметрический синтез, позволяет проектировать устройства, максимально удовлетворяющие техническому заданию в условиях усложнения схемотехнической реализации устройств и постоянно возрастающих требований к их электрическим характеристикам. Это обеспечивается за счет того, что ЭВМ может перебрать большое число вариантов, выбрать структуру и определить параметры элементов таким образом, чтобы максимально удовлетворить техническому заданию. Так как при синтезе используются эвристики, базирующиеся на знаниях ведущих экспертов, то происходит тиражирование знаний лучших представителей данной области. Все это способствует повышению качества проектируемых устройств и дальнейшему ускорению научно-технического прогресса.

На примере лестничной цепи показано, что в случае моделирования морфологического множества значительно сокращаются временные затраты на задание модели проектируемого устройства. А, следовательно, модель морфологического множества целесообразно использовать не только в случае машинного структурно-параметрического синтеза, осуществляемого в автоматическом режиме, но и автоматизированного, реализованного в режиме диалога, когда разработчик задает структуру устройства, а ЭВМ подбирает параметры элементов, при которых максимально удовлетворяется техническое задание. Даже в последнем случае, время, затрачиваемое на разработку устройства, значительно сокращается по сравнению с использованием традиционных пакетов моделирования радиоэлектронных устройств, в которых не используется моделирование морфологического множества.

Теория и практика структурно-параметрического синтеза находятся сейчас в зачаточном состоянии. Следовательно, исследования в этой области являются актуальными. Для решения этой задачи необходимо моделировать не отдельно взятое устройство, а морфологическое множество всего класса синтезируемых устройств. А так как моделирование морфологического множества является обобщением классического математического моделирования, то разработка и реализация его методов имеют большое теоретическое, практическое и методологическое значение.

ЛИТЕРАТУРА

1. Буч Г. Объектно-ориентированный анализ и проектирование с примерами приложений на C++ / Пер. с англ. СПб: Невский диалект, 1998.
2. Буч Г, Рамбо Дж, Джекобсон А. Язык UML. Руководство пользователя / Пер. с англ. М.: ДМК, 2000.
3. Боггс У, Боггс М. UML и Rational Rose / Пер. с англ. М.: ЛОРИ, 2000.
4. Zwicky F. Discovery, Invention, Research through the Morphological Approach. N.J.York: McMillan, 1969.
5. Одрин В.М., Картавов С.С. Морфологический анализ систем. Построение морфологических таблиц. Киев: Наукова думка, 1977.
6. Одрин В.М. Морфологический синтез систем: постановка задачи, классификация методов, морфологические методы «конструирования». Киев, 1986. 35с. (Препринт / ИК АН УССР Р 86-3).
7. Одрин В.М. Морфологический синтез систем: морфологические методы поиска. Киев, 1986. 35с. (Препринт/ИК АН УССР Р 86-5).
8. Одрин В.М. Метод морфологического анализа технических систем / ВНИИПИ. М., 1989.
9. Акимов С.В. Общая методология синтеза различных классов транзисторных усилителей СВЧ // Труды учебных заведений связи / СПбГУТ. СПб. № 167. С. 79 - 83.
10. Акимов С.В. Морфологический анализ множества линейных транзисторных усилителей СВЧ // Труды учебных заведений связи / СПбГУТ. СПб, 2001. № 167. С. 84-89.
11. Автоматизация поискового конструирования / Под ред. А. И. Половинкина. М.: Радио и связь, 1981.
12. Половинкин А.И. Дворянкин А.М. и др. Методы синтеза технических решений. М., 1977.