Исследование и разработка методов структурно-параметрического синтеза линейных транзисторных усилителей СВЧ

• Автор: Акимов, Сергей Викторович
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 152 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

0.1. АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ

0.2. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

0.3. ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

0.4. ОБЪЕКТ И ПРЕДМЕТ ИССЛЕДОВАНИЯ.

0.5. МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЙ АППАРАТ

0.6. НОВЫЕ НАУЧНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ, ПОЛУЧЕННЫЕ В ДИССЕРТАЦИОННОЙ

РАБОТЕ.

0.7. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ РАБОТЫ

0.8. ОСНОВНЫЕ НАУЧНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ,

ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ
0.9. РЕАЛИЗАЦИЯ И ВНЕДРЕНИЕ НАУЧНЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ
0 АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ.
0 ПУБЛИКАЦИИ.
0 СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ.
1. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ СТРУКТУРНОПАРАМЕТРИЧЕСКОГО
СИНТЕЗА
1.1. МЕТОДОЛОГИЯМЕТОДИКАСАПР.
. ОБЩАЯ МЕТОДОЛОГИЯ СИНТЕЗА РАЗЛИЧНЫХ
КЛАССОВ ТРАНЗИСЛОРНЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ СВЧ.
ВЫВОДЫ.
2. МОРФОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ
ЛИНЕЙНЫХ ТРАНЗИСТОРНЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ СВЧ
2.1. БАЗОВЫЕ УСИЛИТЕЛЬНЫЕ СТРУКТУРЫ
2.2. ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ.
2.3. ОБЪЕКТНООРИЕНТИРОВАННЫЙ СПОСОБ ЗАДАНИЯ
МОРФОЛОГИЧЕСКОГО МНОЖЕСТВА.
ВЫВОДЫ.
3. УНИВЕРСАЛЬНАЯ МОДЕЛЬ ЛИНЕЙНЫХ ТУ СВЧ
3.1. МОДЕЛИРОВАНИЕ СТРУКТУР
МОРФОЛОГИЧЕСКОГО МНОЖЕСТВА ТУ СВЧ
3.2. ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ
МОРФОЛОГИЧЕСКОГО МНОЖЕСТВА.
3.2.1. ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ФУЖЦИОИАЛЬНОЙ МОДЕЛИ
СРЕДСТВАМИ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО ПРОГРАММИРОВАНИЯ
3.2.2. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО
МОДЕЛИРОВАНИЯ ТУ СВЧ.
3.2.3. ПРЕДСТАВЛЕНИЕ УСИЛИТЕЛЯ В ВИДЕ АКТИВНОГО 4ПОЛЮСНИКА
3.2.4.МОДЕЛИРОВАНИЕ БУС И ФЭ ТУ СВЧ
3.2.4.1. КАСКАДНАЯ БУС.
.2.4.2. БАЛАНСНАЯ БУС
3.2.4.3. БУС С РАСПРЕДЕЛЕННЫМ УСИЛЕНИЕМ
3.2.4.4 ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ УСИЛИТЕЛЬНЫЙ 4ПОЛЮСИК.
З.2.4.5. ЦЕПИ СВЯЗИ
3.3. ПРИМЕР РЕАЛИЗАЦИИ
УНИВЕРСАЛЬНОЙ МОДЕЛИ ЛЕСТНИЧНОЙ ЦЕПИ.
ВЫВОДЫ.
4. СТРУКТУРНОПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ ТУ СВЧ
4.1. ФОРМАЛИЗАЦИЯ ЗАДАНИЯ НА СИНТЕЗ
4.2. МЕТОДЫ РЕШЕНИЯ МНОГОКРИТЕРИАЛЬНЫХ ЗАДАЧ.
4.3. ГЛОБАЛЬНЫЙ АЛГОРИТМ СЛУЧАЙНОГО ПОИСКА.
4.4. ЭВРИСТИКИ.
4.5. ФОРМИРОВАНИЕ МНОЖЕСТВА ПАРЕТО ТУ СВЧ.
ВЫВОДЫ.
5. ОБЪЕКТНООРИЕНТИРОВАННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЛИНЕЙНЫХ ТРАНЗИСТОРНЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ СВЧ И ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ
5.1. АРХИТЕКТУРА ПРОГРАММНОЙ СИСТЕМЫ.
5.2. МОДУЛЬ МОДЕЛЕЙ
5.2.1. КЛАСС СБшРое.
5.2.2. КЛАСС СОпеРое
5.2.3. КЛАСС СТУоРо1е.
5.2.4. КЛАСС СЬассег.
5.2.5. КЛАСС СБтРоеРасогу
5.2.6. ВЫВОДЫ ПО МОДУЛЮ МОДЕЛЕЙ
5.3. МОДУЛЬ ОПТИМИЗАЦИИ
5.3.1. БЛОК ЦЕЛЕВЫХ ФУНКЦИЙ
5.3.2. БЛОК ОПТИМИЗАЦИОННЫХ АЛГОРИТМОВ.
5.4. МОДУЛЬ МОРФОЛОГИЧЕСКИХ ДЕРЕВЬЕВ
И ИНТЕРФЕЙС ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ
5.5. ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


Более того, эти методики очень часто так и остаются на бумаге и не перерастают в промышленные (коммерческие) программы. Следовательно, необходимо создать наиболее общую методику синтеза МШТУ СВЧ, которая была бы более гибкой и позволяла бы проводить синтез усилителя, имеющего практически любую структуру. Все это можно осуществить, только применяя методологию системного подхода. И конечно, она должна подразумевать удобную реализацию на реальных алгоритмических языках под конкретные платформы, чтобы помимо академического иметь также и практическое значение. Большинство «ручных» методик хотя и возможно перенести на ЭВМ, но вряд ли это имеет смысл. Необходимы специальные методики, как параметрического, так и структурного синтеза, ориентированные на применение ЭВМ, (подчеркнуть ненужность нахождения первого приближения классическими методами, т. Нахождение начального приближения «классическими» («ручными») методами, также представляется, бессмысленным, так как они в большинстве случаев не гарантируют локализацию глобального экстремума. Гораздо проще и надежней начальное приближение можно найти, применяя даже самые примитивные алгоритмы глобальной оптимизации, такие как метод Монге-Карло либо метод искусственного отбора. Что касается структурного синтеза, то одни исследователи считают, что его формализация возможна, другие - что нет. Но часто вопрос ставится не совсем верно. И те, и другие часто впадают в крайности. И противники, и сторонники возможности формализации структурного синтеза склонны рассматривать крайние варианты, имея в виду либо такой уровень формализации, какой достигнут при реализации пассивных 2- и 4-полюсников (например, по Фостеру или по Кауэру), либо простой перебор структур. Безусловно, такие варианты формализации нельзя считать удовлетворительными. Но возможен и другой, компромиссный, вариант, основанный на так называемом морфологическом подходе, который заключается в целенаправленном поиске на морфологическом множестве, представленном в виде «и/или» деревьев с использованием эвристических алгоритмов и технологии инженерии знаний. Преимущество такого подхода состоит еще и в том, что он является наиболее гибким, позволяющим синтезировать практически любые структуры. Отсутствие же сколь либо значимых успехов в области структурнопараметрического синтеза ТУ СВЧ связано как с объективными, так и субъективными причинами. ТУ СВЧ, основанной на системном подходе. Только теперь, с широким внедрением персональных компьютеров, с обретением ими вычислительной мощности, сравнимой с мощностью суперкомпьютеров недавнего прошлого, открываются возможности создания практиче-ски-пригодных методик синтеза активных СВЧ устройств, именно методик синтеза, а не простой разработки. Методик, с помощью которых возможно проводить синтез по многим критериям, удовлегворять условиям технического задания, именно удовлетворять, а не получать устройства с завышенными характеристиками, полученного путем усложнения схемы, а следовательно и удорожания. Или, еще хуже, когда одни условия выполняются с запасом, а другие не выполняются. А в этом и заключается суть оптимального синтеза. Целью настоящей диссертационной работы является создание универсальной модели и разработка методики структурно-параметрического синтеза различных классов ТУ СВЧ, проводимого с единых позиций. Объектом исследования является множество линейных ТУ СВЧ, являющееся объединением множеств одиночных каскадных усилителей, балансных усилителей, усилителей с распределенным усилением, усилителей с параллельным сложением мощности, усилителей с последовательным сложением мощности, а также множества, составленного из их всевозможных комбинаций, включая вложения. Предметом же исследования является задача автоматизации структурно-параметрического синтеза усилителей, являющихся элементами данного множества. Предметом исследования является задача автоматизации структурнопараметрического синтеза линейных гранзисторных усилителей СВЧ, представляющих собой объект исследования. Возможность использования общеметодологических методов и общематематического аппарата.