Автоматизация конструкторского и технологического проектирования

191

ных СВЧ-микросхем, антенн, СВЧ согласующих цепей и фильтров, усилителей, смесителей и автогенераторов.

Впакете EMSight для анализа полей используется метод моментов Галеркина, представляющий точный и устойчивый алгоритм электродинамического моделирования. Здесь также используется алгоритм быстрого частотного свипирования, позволяющий на порядок сократить время моделирования по сравнению с обычным поточечным методом частотного анализа.

Пакет EMSight позволяет анализировать поля в слоистых средах с проводниками произвольной формы, рассчитывать поля антенны в дальней зоне

ит. п. Пакет имеет расширенные графические возможности, которые позволяют разработчикам наблюдать реалистичное анимационное изображение токов высокой частоты, показывающее как амплитуду тока, так и его направление в трехмерном пространстве. Пакет также имеет обширные возможности для обработки и представления полученных при моделировании результатов.

Впакете программ Voltaire XL используются самые последние разработки методов схемотехнического моделирования. Модуль пакета, предназначенный для линейного моделирования в частотной области, содержит более 500 моделей сосредоточенных и распределенных элементов СВЧ-цепей, включая микрополосковые, копланарные и щелевые элементы, полые и диэлектрические волноводы.

Для анализа нелинейных устройств используются одно- и многочастотный методы гармонического баланса; для анализа интермодуляционных искажений – ряды Вольтерра; конверсионно-матричный метод для анализа смесителей; в пакете используется высокоскоростной метод шумового анализа, а также интегрированная система описания схем со встроенной поддержкой для файлов систем Spice и MMICAD. Пакет позволяет выполнять нелинейный анализ усилителей, смесителей и автогенераторов, нелинейный шумовой анализ, включая анализ фазовых шумов, шумов смесителей, а также нелинейный анализ их устойчивости.

EMSight и Voltaire XL написаны на объектно-ориентированном языке С, имеют общий дружественный пользователю интерфейс, могут интегрировать в себя новые методы моделирования по мере их появления.

Microwave Office работает под управлением 32-разрядных операционных систем, таких как Windows 95, 98 и Windows NT, и оптимизирован для работы под ними.

192

Фирмой EAGLEWARE рекламируется универсальная программная система Genesys, предназначенная для проектирования LC-фильтров, усилителей, смесителей и автогенераторов, распределенных СВЧ согласующих цепей и фильтров, активных фильтров, выравнивателей группового времени задержки и других элементов РЭС. Система Genesys включает множество программных модулей, основными из которых являются SuperStar Pro, Schemax, Layout, Filter, Oscillator, Match, T/Line и др.

Пакет SuperSlar Pro – высокоскоростная программа для моделирования радиочастотных цепей, содержащая множество моделей пассивных компонентов цепей как СВЧ, так и более низкочастотных диапазонов. Активные компоненты радиочастотных цепей моделируются с использованием S -параметров. При моделировании допускается произвольное число портов в цепи, в процессе работы программы могут вычисляться различные импедансные, адмиттансные характеристики и характеристики рассеяния, а также распределение полей по проводникам моделируемого устройства. Пакет Schemax позволяет на интуитивном уровне создавать графические образы моделируемых элементов РЭС для передачи описания в SuperStar Pro. Программа импортирует файлы описания цепей из систем Design Center и Design Lab и других стандартных форматов описания цепей СВЧ.

Пакет Layout позволяет по описанию моделируемого устройства в SuperStar Pro и Schemax синтезировать его топологию и представить трехмерную анимационную картину распределения токов по проводникам. Layout позволяет использовать в устройстве до 128 слоев, включая металлизацию, диэлектрические подложки, монтажные слои и т. п. Программа содержит большую библиотеку геометрических образов пассивных и активных компонентов СВЧцепей. Выходной файл программы Layout соответствует DXF файлу системы AutoCAD.

Различные модификации пакетов Filter и программы Oscillator позволяют синтезировать различные типы СВЧ, LC- и активных фильтров, автогенераторов и усилителей с выполнением анализа шумов.

Пакет Match предназначен для синтеза сосредоточенных и распределенных согласующих цепей, включенных между двумя произвольными комплексными нагрузками. Пакет позволяет решать задачи максимизации полосы пропускания при заданном уровне отражения сигнала либо минимизации отражения в заданной полосе частот.

193

Пакет Т/Line позволяет выполнять анализ и синтез одиночных и связанных передающих линий различной конфигурации по их геометрическим или электрическим характеристикам.

В системе Genesys используется весьма совершенный графический интерфейс, поддерживается библиотека для нескольких тысяч выпускаемых промышленностью активных и пассивных компонентов. Система Genesys имеет пользовательский интерфейс, полностью совпадающий со стандартным интерфейсом программного обеспечения фирмы Microsoft, снабжена многочисленными файлами помощи, что делает ее удобной для использования и сравнительно лёгкой для освоения.

·····························································

Контрольные вопросы по главе 5

·····························································

1.Назовите основные принципы построения современных САПР.

2.Что является объектом автоматизации в технологической подготовке производства?

3.Раскройте понятие «жизненный цикл» технического изделия.

4.Перечислите этапы жизненного цикла промышленных изделий.

5.Назовите основные типы АС.

6.Дайте определение САПР.

7.Что является основой САПР ТП?

8.Что характеризует поколения РЭС?

9.Охарактеризуйте виды обеспечения САПР.

194

Заключение

Автоматизация проектирования – важная составная часть научнотехнического прогресса техники и, естественно, развивается вместе с соответствующей областью техники. В связи с дальнейшим совершенствованием радиоэлектронных средств происходит непрерывное развитие теории и практики как автоматизации научных исследований, так и автоматизации проектирования радиоэлектронных средств.

Системы автоматизации научных исследований и автоматизированного проектирования РЭС развиваются на базе новейших достижений специальных дисциплин, математики, вычислительной техники, системного программирования. При этом внутренние потребности развития САПР оказывают значительное влияние на развитие этих дисциплин, являются стимулом для их прогресса. Рассмотрим некоторые тенденции развития автоматизации проектирования радиоэлектронных средств.

Автоматизация научных исследований охватывает область от изучения слабо исследованных процессов до испытания новых образцов радиоэлектронных средств, разработанных на основе этих исследований. Особенности автоматизации научных исследований заключаются в том, что из-за чрезвычайно широкого многообразия решаемых в процессе исследований задач, как правило, не бывает рекомендаций по выбору методов и готовых алгоритмов и программ. В этом заключается основное отличие от проектных процедур, при которых обычно известны методики, используемые математические методы, алгоритмы, а часто в распоряжении разработчика бывают готовые пакеты либо комплексы программ.

Основные теоретические проблемы, стоящие перед разработчиками систем автоматизации научных исследований в радиоэлектронике, по нашему мнению, заключаются в разработке макромоделей различных элементов радиоэлектронных средств и методик их получения для любых уровней исследований и проектирования в любой форме представления, наиболее удобной для решения конкретной проектной задачи; разработке новых математических методов и алгоритмов; разработке путей развития дружественного пользователю программного обеспечения для решения проектных задач.

Несколько сложнее кратко сформулировать пути развития систем автоматизированного проектирования РЭС, так как проектные задачи существенно

195

различаются в зависимости от класса подлежащих проектированию объектов. Тем не менее можно предположить, что в ближайшем будущем практически все проектирование радиоустройств будет проводиться на основе комплексных САПР, причем основное внимание будет уделяться созданию САПР, способных настраиваться на решение широкого класса проектных задач, анализировать технические решения, производить их альтернативный выбор из нескольких вариантов, выполнять оптимизацию радиоэлектронных средств сразу по многим критериям, производить проектирование с учетом требований схемотехнического, конструкторского и технологического проектирования.

В новых САПР РЭС существенное внимание будет уделяться сокращению трудоемкости подготовки к решению проектных задач и формированию массивов исходных данных.

Перечисленные выше проблемы, стоящие перед системами автоматизированных исследований и проектирования радиоэлектронных средств, свидетельствуют о том, что разработчик и пользователь этих систем должны обладать фундаментальными знаниями в области специальных дисциплин, математики, теории алгоритмов и программирования, а возможности совершенствования таких систем являются практически неисчерпаемыми.

196

Литература

Основная литература

1.Автоматизация проектирования радиоэлектронных средств : учеб. пособие для вузов / под ред. О. В. Алексеева. – М. : Высш. шк., 2000. – 479 с.

2.Норенков И. П. Системы автоматизированного проектирования электронной и вычислительной аппаратуры / И. П. Норенков, В. Б. Маничев. – М. : Высш. шк., 1983.

3.Системы автоматизированного проектирования / под ред. И. П. Норенкова. – М. : Высш. шк., 1986.

4.Корячко В. П. Теоретические основы САПР / допущено Министерством высшего и среднего специального образования СССР в качестве учебника для студентов вузов, обучающихся по специальности «Конструирование и производство электронно-вычислительной аппаратуры» ; В. П. Корячко, В. М. Курейчик, И. П. Норенков. – М. : Энергоиздат, 1987. – 383 с.

5.Курейчик В. М. Математическое обеспечение конструкторского и технологического проектирования с применением САПР : учебник для высших учебных заведений / допущено Министерством высшего и среднего специального образования СССР в качестве учебника для студентов вузов, обучающихся по специальности «Конструирование и технология радиоэлектронных средств». – М. : Радио и связь, 1990. – 352 с.

Дополнительная литература

6. Автоматизация схемотехнического проектирования / под ред.

В. Н. Ильина. – М. : РиС, 1987.

7.Влах И. Машинные методы анализа и проектирования электрических схем / И. Влах, К. Синхгал. – М. : РиС, 1988.

8.Турчак Л. И. Основы численных методов / Л. И. Турчак. – М. : Наука, 1987.

9. Фидлер Дж. К. Машинное проектирование электрических схем / Дж. К. Фидлер, К. Найнтингейл. – М. : Высш. шк., 1985.

197

10.Разевиг В. Д. Применение программ PCAD и Pspice для схемотехнического моделирования на ПЭВМ / В. Д. Разевиг. – М. : РиС, 1992. – Вып. 1–4.

11.Баканов Г. Ф. Основы конструирования и технологии радиоэлектронных средств : учеб. пособие для вузов / Г. Ф. Баканов, С. С. Соколов, В. Ю. Суходольский. – М. : Академия, 2007. – 368 с. : ил.

12.Трофимов А. В. Автоматизация проектирования АСУ ТП тепловых электростанций / А. В. Трофимов // Теплоэнергетика. – 2009. – № 10. – С. 32–36.

13.Долгих Э. А. Основы применения CALS-технологий в электронном приборостроении. Версия 1.0 [Электронный ресурс] : электрон. учеб. пособие / Э. А. Долгих, А. В. Сарафанов, С. И. Трегубов. – Красноярск : ИПК СФУ, 2008.

14.Алексеева О. В. Проектирование и расчёт устройств СВЧ в системе

Microwave	Harmonica	/ О. В. Алексеева,	А. А. Головков,
В. Ю. Приходько. – СПбГЭТУ, 1997.
15. AutoCAD	14. Русская и	англоязычная версии /	Э. Т. Романычева,

Т. М. Сидорова, С. Ю. Сидоров, Т. Ю. Трошина. – М. : ДМК, 1998.

198

Список условных обозначений и сокращений

БНК-1 – базовая несущая конструкция первого уровня. БНК-2 – базовая несущая конструкция второго уровня. БНК-3 – базовая несущая конструкция третьего уровня. ЕСКД – Единая система конструкторской документации. КД – конструкторская документация.

КП – коммутационное поле. КС – коммутационная схема.

НИОКР – научно-исследовательская, опытно-конструкторская работа и/или разработка аванпроекта.

НИР – научно-исследовательская работа. НК – несущая конструкция.

НК-0 – базовая несущая конструкция нулевого уровня. ОКР – опытно-конструкторская работа.

РЭА – радиоэлектронная аппаратура. В настоящее время вместо этой аббревиатуры чаще используется аббревиатура РЭС – радиоэлектронное средство.

РЭМ-0 – модуль нулевого уровня. РЭС – радиоэлектронное средство.

СКТ – суперкомпьютерный инжиниринг, современные технологии проектирования и разработки высокотехнологичной продукции.

СММ – справочно-методические материалы по общему конструированию

РЭС.

СРПП – Система разработки и постановки продукции на производство. ССБТ – Система стандартов безопасности труда.

T-система – техническая система. ТД – технологическая документация. ТЗ – техническое задание.

ТЗОКР – техническое задание на опытно-конструкторскую работу. ТПП – технологическая подготовка производства.

УФУ – унифицированный функциональный узел на основе дискретных ИМС.

ЦВМ – цифровая вычислительная машина. ЭВМ – электронная вычислительная машина.

199

Экстенсивный путь развития производства – наращивание производственных мощностей (для его ранних стадий).

ЭРИ – изделие электронной техники, квантовой электроники или электротехническое (электрорадиоизделие). Для выражения этого и близких понятий в технической литературе и стандартах используются также аббревиатуры ИЭТ (изделие электронной техники), ЭРЭ (электрорадиоэлемент), ЭТИ (электротехническое изделие).

ЭРК – электрорадиокомпоненты (резисторы, конденсаторы, транзисторы и др.).

200

Глоссарий

Конструктивная сложность РЭС – в классификации по конструктивной сложности РЭС делят на средства в модульном и немодульном исполнении. Уровни разукрупнения РЭС в немодульном исполнении по конструктивной сложности включают: шкаф, блок и ячейку.

Нулевой уровень – функционально и конструктивно законченное РЭС (ИМС, микросборка, микросхема).

Радиоэлектронная система – РЭС, представляющее собой совокупность функционально взаимодействующих автономных радиоэлектронных комплексов и устройств, образующих единое целое.

Радиоэлектронное устройство – радиоэлектронное средство, представляющее собой совокупность функционально и конструктивно законченных сборочных единиц и используемое для решения технической задачи в соответствии с его назначением.

Радиоэлектронное устройство – РЭС, представляющее собой функционально законченную сборочную единицу, которая реализует функции передачи, приема, преобразования информации или техническую задачу на их основе и выполнена на несущей конструкции.

Радиоэлектронный комплекс – РЭС, представляющее собой совокупность функционально связанных радиоэлектронных устройств.

Радиоэлектронный узел – РЭС, представляющее собой функционально законченную сборочную единицу, которая реализует функцию преобразования сигнала и не имеет самостоятельного эксплуатационного значения.

Суперкомпьютерные технологии – технологии расчетного обоснования сложных изделий промышленности на качественно новом уровне.

Унификация – метод стандартизации.

Уровни разукрупнения радиоэлектронных средств в модульном исполнении по конструктивной сложности включают: электронный модуль; унифицированный электронный модуль; стандартный электронный модуль; специализированный стандартный электронный модуль и модули 3, 2, 1-го и нулевого уровня.

Фазовая плоскость – координатная плоскость, в которой по осям координат откладываются какие-либо две переменные (фазовые координаты), однозначно определяющие состояние системы второго порядка. Фазовая плоскость