Автоматизированное проектирование широкополосных согласующих и корректирующих цепей СВЧ устройств на основе интерактивного "визуального" подхода тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.12.07, кандидат наук Самуилов, Александр Андреевич

• Самуилов, Александр Андреевич
• кандидат наук
• 2014

Оглавление диссертации кандидат наук Самуилов, Александр Андреевич

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЗОР МЕТОДОВ И ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДЛЯ СИНТЕЗА СОГЛАСУЮЩИХ И КОРРЕКТИРУЮЩИХ ЦЕПЕЙ СВЧ ТРАНЗИСТОРНЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ

1.1 Задача синтеза реактивных четырехполюсных согласующих цепей

1.2 Применение реактивных согласующих цепей в СВЧ транзисторных усилителях

1.3 Задача синтеза двухполюсных корректирующих цепей и их применение в СВЧ транзисторных усилителях

1.4 Методы синтеза реактивных корректирующих и согласующих цепей

1.4.1 Классические методы синтеза согласующих цепей и метод «вносимых потерь»

1.4.2 Методы «реальной частоты»

1.4.3 Метод систематического поиска

1.4.4 Графоаналитическая методика проектирования согласующих цепей на основе диаграммы Вольперта-Смита

1.4.5 Методы структурно-параметрического синтеза СЦ и КЦ на основе генетического алгоритма

1.4.6 Обзор программного обеспечения для синтеза СЦ, КЦ и СВЧ транзисторных усилителей

1.4.7 Выводы по рассмотренным методикам синтеза СЦ, КЦ и СВЧ транзисторных усилителей

1.5 Метод «областей» для синтеза согласующих и корректирующих цепей

1.6 Декомпозиционный метод синтеза СВЧ полупроводниковых устройств

1.7 «Визуальная» методика проектирования корректирующих и согласующих цепей

1.8 Проектирование одно- и многокаскадных СВЧ транзисторных усилителей с реактивными согласующими цепями

1.9 Проектирование СВЧ транизсторных усилителей с помощью комплекса программ «визуального» проектирования

1.10 Анализ задачи и основные задачи исследования

2. МЕТОДИКА «ВИЗУАЛЬНОГО» ПРОЕКТИРОВАНИЯ РЕАКТИВНЫХ ШИРОКОПОЛОСНЫХ ЦЕПЕЙ ПРИ КОМПЛЕКСНЫХ ИМПЕДАНСАХ ГЕНЕРАТОРА И НАГРУЗКИ

2.1 Описание методики «визуального» проектирования реактивных широкополосных цепей при комплексных импедансах генератора и нагрузки на сосредоточенных элементах

2.2 Описание методики «визуального» проектирования реактивных широкополосных цепей при комплексных импедансах генератора и нагрузки на распределенных элементах

2.3 Пример: Синтез цепи для согласования комплексных нагрузок

2.4 Пример: Синтез межкаскадной СЦ с заданной формой АЧХ

2.5 Проектирование реактивных широкополосных цепей по ОДЗ входного и выходного иммитанса

2.6 Основные результаты исследований

3. КОМБИНИРОВАННАЯ ПРОЦЕДУРА ИНТЕРАКТИВНОГО И АВТОМАТИЧЕСКОГО ОПТИМИЗАЦИОННОГО ПОИСКА ПРИ «ВИЗУАЛЬНОМ» ПРОЕКТИРОВАНИИ КОРРЕКТИРУЮЩИХ И СОГЛАСУЮЩИХ ЦЕПЕЙ

3.1 Решение задачи оптимизационного поиска элементов цепи по ОДЗ иммитанса

3.1.1 Построение ЦФ

3.1.2 Реализация автоматического поиска

3.2 Организация одновременного интерактивного и автоматического поиска при «визуальном» проектировании двухполюсных КЦ и реактивных четырехполюсных СЦ

3.3 Пример: Проектирование цепи для согласования RLC-нагрузки

3.4 Пример: Проектирование цепи для согласования двух комплексных нагрузок

3.5 Основные результаты исследований

4. ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ «ВИЗУАЛЬНОГО» ПРОЕКТИРОВАНИЯ КОРРЕКТИРУЮЩИХ И СОГЛАСУЮЩИХ ЦЕПЕЙ, РАЗРАБОТКА И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СВЧ ТРАНЗИСТОРНЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ

4.1 Краткое описание и функциональные возможности программы Locus 2.0

4.2 Этапы процесса проектирования двухполюсных КЦ и реактивных четырехполюсных СЦ в программе Locus и выполняемые функции

4.3 Пример синтеза реактивной цепи для согласования RLC-нагрузки с помощью программы Locus

4.3.1 Задание входных данных

4.3.2 Выбор структуры цепи

4.3.3 Поиск параметров выбранной цепи

4.4 Синтез широкополосного трансформатора импедансов

4.5 Пример синтеза двухкаскадного МШУ с помощью комплекса программ «визуального» проектирования

4.6 «Визуальное» проектирование монолитного малошумящего усилителя диапазона 3-20 ГГц

4.7 «Визуальное» проектирование малошумящего усилителя диапазона 0,9-2,1 ГГц, выполняемого по технологии печатного монтажа

4.8 Выводы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

Приложение А. Методика проектирования многокаскадных СВЧ транзисторных усилителей с реактивными СЦ

А.1. Формулирование требований к отдельным каскадам многокаскадного СВЧ транзисторного усилителя

A.2. Процедура проектирования многокаскадных СВЧ транзисторных усилителей

Приложение Б. Программная платформа Indesys

Б. 1. Предпосылки к созданию системы Indesys как программной платформы

Б.2. Инструментальные средства, используемые при разработке платформы Indesys

Б.З. Описание программной платформы Indesys

Б.3.1. Архитектура системы Indesys

Б.3.2. Структура модулей платформы Indesys

Б.3.2.1 Модули ядра платформы Indesys

Б.3.2.2 Архитектура модулей расширения

Приложение В. Архитектура программы Locus 2.0

B.1. Структура модуля вычислительного ядра LocusModel

В.2. Структура модуля пользовательского интерфейса Locus View

Приложение Г. Интерфейс программы Locus 2.0

Г. 1. Задание входных данных

Г.2. Проектирование двухполюсных корректирующих цепей и четырехполюсных цепей, включенных между резистивным генератором и комплексной нагрузкой

Г.2.1. Порядок проектирования

Г.2.2. Выбор структуры цепи

Г.2.3. Установка параметров «опорной» точки

Г.2.4. Управление годографом и элементами цепи с помощью тюнера

Г.2.5. Управление годографом и элементами с помощью мыши

Г.2.6. Сохранение схемы

Г.З. Проектирование реактивных четырехполюсных цепей, включенных между двумя комплексными нагрузками

Г.3.1. Ввод данных

Г.3.2. Порядок проектирования

Г.4. Синтез цепей с помощью комбинированной процедуры интерактивного и автоматического оптимизационного поиска

Приложение Д. Структура файлов исходных данных

Д. 1. Формат файла *.rgn

Д.2. Формат файла *.req

Д.З. Формат файла Touchstone (*. sip, *.zlp, *.ylp и др.)

Приложение Е. Структуры типовых цепей программы Locus

Е. 1. Структуры сосредоточенных цепей

Е.2. Структуры сосредоточенно-распределенных цепей

Приложение Ж. Акты об использовании программы Locus

Приложение 3. Свидетельства о регистрации программы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Автоматизированное проектирование широкополосных согласующих и корректирующих цепей СВЧ устройств на основе интерактивного "визуального" подхода»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы.

В настоящее время во всем мире наблюдается быстрое развитие радиоэлектронных систем (РЭС) в диапазоне сверхвысоких частот (СВЧ): систем сотовой и радиорелейной связи, радионавигации и радиолокации, телевидения, быстродействующих систем передачи данных, радиоизмерительных комплексов и т.д. При проектировании СВЧ радиоэлектронных устройств (РЭУ), входящих в состав этих систем (таких как СВЧ транзисторные усилители, преобразователи и умножители частоты, активные фильтры, антенные устройства и др.), важное значение имеет решение задач широкополосного согласования, а также коррекции формы частотной характеристики РЭУ.

Первая задача возникает, когда требуется согласовать вход и выход СВЧ РЭУ с трактом передачи сигнала, антенными устройствами, согласовать каскады РЭУ между собой и т.д. Суть этой задачи в общем случае состоит в согласовании комплексных импедансов генератора и нагрузки для максимизации передаваемой мощности в заданном диапазоне частот. Для решения указанной задачи используются реактивные согласующие цепи (СЦ).

Вторая задача возникает, когда необходимо корректирование формы ЧХ СВЧ РЭУ или его частей. В этом случае в состав РЭУ включаются двухполюсные и четырехполюсные корректирующие цепи (КЦ), которые будут обеспечивать приближение амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) устройства к требуемой форме.

Задача проектирования (синтеза) КЦ (СЦ) состоит в поиске ее структуры и параметров элементов, обеспечивающих выполнение заданных требований к характеристикам самой цепи или характеристикам РЭУ, в состав которого входит КЦ (СЦ). При этом КЦ (СЦ) могут содержать как сосредоточенные (резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности), так и распределенные (отрезки линии передачи) элементы, другими словами, могут выполняться как в сосредоточенном, так и распределенном элементных базисах.

Методы синтеза КЦ и СЦ были подробно рассмотрены в работах Н.З. Шварца, В.М. Богачева, Г.Г. Чавки, Г.Н. Девяткова, Л.И. Бабака, М.В. Черкашина, С.Ю.

Дорофеева, Р. Фано, Д. Юлы, Д. Меллора, Г. Карлина, Б. Ярмана, П. Абри [1-41] и др. К ним относятся, в частности, классические методы [1-5], методы «реальной частоты» (МРЧ) [6-11], методы систематического поиска структур на основе методов нелинейной оптимизации [12], методы структурного и структурно-параметрического синтеза с использованием эволюционного поиска на основе генетических алгоритмов (ГА) [13-16] параметрический синтез (оптимизация величин элементов при заданной структуре цепи) [17-19], графоаналитические методы на основе использования круговой диаграммы Вольперта-Смита [20, 21].

Однако указанные подходы имеют ряд недостатков. В частности, большинство существующих методов не позволяют (или позволяют лишь частично) контролировать при синтезе структуру и значения элементов цепи, что приводит к синтезу практически нереализуемых решений. Методы реальной частоты, систематического поиска структур цепей и параметрического синтеза основаны на алгоритмах нелинейного программирования, поэтому они требуют хорошего начального приближения и могут приводить к неудовлетворительным (локально-оптимальным) решениям. Другим значительным недостатком многих методов является то, что они позволяют решать задачи синтеза КЦ и СЦ только в «классической» постановке, когда требования предъявляются к частотной характеристике передачи мощности цепи. Однако на практике чаще всего встречается другая постановка задачи синтеза: КЦ или СЦ входит в состав РЭУ или некоторой системы передачи мощности, и обычно необходимо обеспечить заданные требования к комплексу характеристик этого устройства или системы. Например, при проектировании широкополосных СВЧ усилительных каскадов с реактивными СЦ эти цепи должны иметь не только необходимую частотную зависимость передачи мощности, но и заданный импеданс (входной или выходной) для обеспечения требований к устойчивости, коэффициенту шума, выходной мощности, и т.д.

В связи с отмеченными недостатками значительное место при проектировании широкополосных КЦ и СЦ до сих пор занимает эвристический подход. Суть его заключается в том, что структуру КЦ (СЦ) выбирает сам проектировщик на основе собственного опыта, упрощенных приближенных методов расчета (синтеза), диаграммы Вольперта-Смита и т.д., а окончательно параметры цепи определяются с помощью

методов параметрической оптимизации. К сожалению, такой подход ведет к получению неоптимальных решений, является трудоемким, накладывает высокие требования к квалификации проектировщика.

Таким образом, процесс проектирования входящих в состав СВЧ РЭУ широкополосных КЦ и СЦ с учетом требований к характеристикам РЭУ, структуре и параметрам синтезируемой цепи до сих пор остается сложной проблемой. Для ее решения необходима разработка соответствующих методов и алгоритмов автоматизированного проектирования КЦ и СЦ, а также специализированных программных продуктов.

Важное место задача синтеза КЦ и СЦ занимает, в частности, при проектировании широкополосных СВЧ транзисторных усилителей. В этом случае необходимо осуществить синтез реактивных четырехполюсных СЦ, а также двухполюсных цепей коррекции или обратной связи (ОС), исходя из совокупности требований к характеристикам усилителя. При наличии указанных выше недостатков, свойственных существующим методам синтеза КЦ и СЦ, проектирование СВЧ усилителей также затрудняется и приводит к неоптимальным решениям.

На сегодняшний день на рынке программного обеспечения существует ряд продуктов, решающих задачу синтеза КЦ и СЦ (MultiMatch, Genesys, Smith, ZMatch, RF Compiler), а также СВЧ транзисторных усилителей (MultiMatch, Linc2, RF Compiler) [4247]. Наиболее развитой программой, позволяющей синтезировать КЦ и СЦ, является MultiMatch. Несмотря на достаточно широкое практическое применение, она обладает рядом недостатков. В частности, она не обеспечивает полного контроля структуры синтезируемой цепи, использует детерминированные методы оптимизационного поиска, что приводит к получению локально-оптимальных решений. Процедура проектирования СВЧ транзисторных усилителей с помощью данной программы является многоэтапной и сложной, что накладывает высокие требования к квалификации и подготовки разработчика.

Остальные программы несут недостатки используемых в них методов: не позволяют выполнять широкополосное согласование (Smith), не обеспечивают возможности контроля значений элементов и структуры цепей при синтезе (Genesys, ZMatch), требуют высокого уровня подготовки пользователя (Smith, Linc2), содержат процедуры нелинейного программирования (ZMatch, RF Compiler).

Итак, автоматизация процедуры синтеза КЦ и СЦ в составе СВЧ РЭУ (в частности, СВЧ транзисторных усилителей) является актуальной задачей, решение которой позволит упростить процесс проектирования, улучшить качественные характеристики синтезированных устройств, снизить требования к квалификации разработчика, уменьшить стоимость разработки.

Для исключения указанных выше трудностей Л.И. Бабаком был предложен декомпозиционный метод синтеза (ДМС) [22-29] активных СВЧ цепей, он был развит М.Ю. Покровским [30-33], М.В. Черкашиным [34, 35], Ф.И. Шеерманом [36-39] и И.М. Добушем [40, 41]. Этот метод специально предназначен для проектирования СВЧ РЭУ, в состав которых входят двухполюсные КЦ (цепи ОС) и реактивные четырехполюсные СЦ. ДМС предполагает, что на первом этапе по комплексу требований к характеристикам РЭУ определяются области допустимых значений (ОДЗ) иммитанса (коэффициента отражения) КЦ или СЦ на фиксированных частотах полосы пропускания. На втором этапе по ОДЗ синтезируется КЦ или СЦ таким образом, чтобы входной иммитанс проектируемой цепи на заданных частотах попадал в соответствующие ОДЗ, при этом будут выполнены требования к характеристикам РЭУ. На основе ДМС были разработаны методики проектирования СВЧ транзисторных усилителей различных структур.

Для проектирования двухполюсных КЦ и реактивных четырехполюсных СЦ по ОДЗ иммитанса Л.И. Бабаком и М.В. Черкашиным был разработан интерактивный «визуальный» подход [48, 49]. Он позволяет учесть требования к характеристикам КЦ (СЦ) в виде ОДЗ иммитанса на фиксированных частотах полосы пропускания, контролировать структуру и параметры элементов, исследовать задачу проектирования, получить несколько решений, удовлетворяющих поставленным требованиям. На основе «визуального» подхода был реализован комплекс программ, позволяющий осуществлять синтез КЦ и СЦ, а также линейных и малошумящих СВЧ транзисторных усилителей по совокупности требований к усилению, форме АЧХ, шуму, согласованию и устойчивости. Данный комплекс включает программы Locus, Amp и Region [50-54].

Однако разработанные интерактивные «визуальные» процедуры проектирования и реализованный на их основе комплекс программ имеют ряд недостатков и ограничений:

1. В случае проектирования СЦ предложенная ранее «визуальная» методика обеспечивает решение задачи синтеза реактивной цепи, согласующей активное сопротивление генератора с комплексным импедансом нагрузки. Между тем, во многих случаях требуется согласовать в широкой полосе частот два комплексных частотно-зависимых импеданса, а также синтезировать реактивную четырехполюсную цепь по заданным ОДЗ входного и выходного импеданса. Такие задача возникают, в частности, при синтезе межкаскадных СЦ СВЧ усилителей и в ряде других случаев. В связи со сказанным целесообразно разработать соответствующие варианты методики «визуального» проектирования.

2. Кроме того, так как предложенная «визуальная» методика синтеза КЦ и СЦ по ОДЗ импеданса является интерактивной, успех проектирования в значительной мере определяется человеком, что накладывает дополнительные требования к квалификации и опыту проектировщика. Решить данную проблему, в принципе, можно с помощью автоматического оптимизационного поиска параметров цепи. Однако недостатком такого подхода является сложность определения хорошего начального приближения для элементов цепи, а также возможность получения локально-оптимальных решений. В этой связи целесообразно исследовать комбинирование интерактивного и автоматического оптимизационного поиска при «визуальном» проектировании с целью повышения эффективности синтеза КЦ и СЦ.

На основании вышеизложенного можно сформулировать цель настоящей работы и определить основные направления исследования.

Цель работы - разработка и развитие методов, алгоритмов и программного обеспечения для автоматизации проектирования широкополосных корректирующих и согласующих цепей, входящих в состав СВЧ транзисторных усилителей (в том числе реактивных согласующих цепей при комплексных нагрузках) на основе интерактивного «визуального» подхода; разработка на этой базе и экспериментальное исследование малошумящих СВЧ транзисторных усилителей.

Цель достигается решением следующих основных задач:

1) Исследование и разработка методики и алгоритмов интерактивного «визуального» проектирования реактивных четырехполюсных цепей в сосредоточенном,

распределенном и смешанном (сосредоточенно-распределенном) элементном базисах для широкополосного согласования комплексных импедансов генератора и нагрузки.

2) Исследование и разработка интерактивной «визуальной» процедуры проектирования реактивных четырехполюсных цепей (в том числе межкаскадных СЦ усилителей) по заданным на фиксированных частотах ОДЗ входного и выходного импедансов.

3) Исследование и разработка комбинированной процедуры интерактивного и автоматического оптимизационного поиска при «визуальном» проектировании КЦ и СЦ.

4) Разработка и исследование целевых функций (ЦФ) для автоматического поиска элементов КЦ и СЦ по заданным ОДЗ импеданса.

5) Разработка новой версии программы «визуального» проектирования КЦ и СЦ на базе предложенных методик и процедур синтеза.

6) Исследование эффективности разработанных методик, алгоритмов и программного обеспечения при решении тестовых и практических задач синтеза КЦ и СЦ.

7) Проектирование и экспериментальное исследование малошумящих СВЧ транзисторных усилителей с КЦ и СЦ в различных частотных поддиапазонах, выполненных по монолитной и печатной технологиям.

Методы исследований.

Методологической и теоретической основой диссертационного исследования послужили зарубежные и отечественные труды в области проектирования КЦ, СЦ и СВЧ транзисторных усилителей. При проведении исследований, изложенных в данной работе, были использованы методы моделирования СВЧ цепей, методы оптимизации и параметрического синтеза.

Научная новизна работы;

1) Предложена и исследована новая методика интерактивного «визуального» проектирования реактивных четырехполюсных цепей в сосредоточенном, распределенном и смешанном элементном базисах для широкополосного согласования комплексных импедансов генератора и нагрузки.

2) На этой основе впервые предложена и реализована интерактивная «визуальная» процедура проектирования реактивных четырехполюсных цепей (в том

числе межкаскадных согласующих цепей усилителей) по заданным на фиксированных частотах областям допустимых значений входного и выходного импедансов.

3) Предложена, реализована и исследована комбинированная процедура интерактивного и автоматического оптимизационного поиска при «визуальном» проектировании двухполюсных корректирующих цепей и реактивных четырехполюсных согласующих цепей на сосредоточенных и распределенных элементах, в том числе при комплексных нагрузках согласующих цепей и при задании требований ко входному и (или) выходному импедансам цепей в виде областей допустимых значений.

4) Впервые реализована интерактивная методика, позволяющая на основе единого «визуального» подхода осуществить проектирование многокаскадных малошумящих и линейных СВЧ транзисторных усилителей с двухполюсными корректирующими цепями и реактивными четырехполюсными согласующими цепями по комплексу требований к характеристикам.

Практическая ценность работы:

1) Разработанная интерактивная методика «визуального» проектирования реактивных четырехполюсных цепей, согласующих комплексные импедансы генератора и нагрузки в широкой полосе частот, является простой и наглядной, позволяет контролировать структуру и параметры элементов цепи, обеспечивает получение нескольких различных решений.

2) Разработанная методика синтеза реактивных четырехполюсных цепей по ОДЗ входного и выходного импедансов позволяет применить «визуальный» подход к проектированию многокаскадных СВЧ транзисторных усилителей с реактивными межкаскадными СЦ. Это дает возможность проектирования многокаскадных СВЧ усилителей только «визуальными» средствами, упрощает процесс их разработки и сокращает число требуемых программных продуктов.

3) Разработанная комбинированная процедура интерактивного и автоматического оптимизационного поиска при «визуальном» проектировании КЦ и СЦ ускоряет и упрощает поиск решения, способствует нахождению глобального оптимума, снижает требования к опыту и квалификации разработчика.

4) С участием автора разработана специализированная программная платформа Indesys, предназначенная для разработки программ синтеза пассивных и активных СВЧ устройств, автоматизации измерений и построения моделей СВЧ элементов.

5) Разработанная новая версия программы Locus обеспечивает решение задачи синтеза двухполюсных КЦ и реактивных четырехполюсных СЦ на сосредоточенных и распределенных элементах по ОДЗ входного и (или) выходного импедансов в заданном диапазоне частот, используя только интерактивный «визуальный» подход или комбинированную процедуру интерактивного и автоматического оптимизационного поиска параметров цепи. Это дает возможность расширить класс решаемых задач и повысить эффективность синтеза КЦ и СЦ, в том числе при проектировании пассивных цепей, входящих в состав СВЧ РЭУ.

6) С использованием результатов диссертации и созданного программного продукта на базе монолитной и печатной технологий спроектированы и экспериментально исследованы СВЧ малошумящие транзисторные усилители с КЦ и СЦ, характеристики которых находятся на уровне лучших зарубежных и отечественных разработок.

Положения, выносимые на защиту:

1) Интерактивная методика «визуального» проектирования позволяет осуществить синтез реактивных четырехполюсных цепей для широкополосного согласования комплексных импедансов генератора и нагрузки, а также синтез по заданным на фиксированных частотах областям допустимых значений входного и выходного импедансов.

2) Реализация комбинированной процедуры интерактивного и автоматического оптимизационного поиска, а также визуализация процесса оптимизации при «визуальном» проектировании корректирующих и согласующих цепей позволяют проектировщику вмешиваться и корректировать ход решения задачи. Это ускоряет поиск решения, способствует выведению процесса оптимизационного поиска из локальных оптимумов и нахождению цепей с лучшими характеристиками.

3) Применение интерактивной процедуры синтеза реактивных цепей по областям допустимых значений входного и выходного импедансов позволяет выполнить на основе единого «визуального» подхода проектирование линейных и малошумящих

многокаскадных СВЧ транзисторных усилителей с реактивными согласующими цепями по комплексу характеристик, включая коэффициент усиления, неравномерность амплитудно-частотной характеристики, коэффициент шума, уровни согласования на входе и выходе и устойчивость.

Степень достоверности результатов работы.

Достоверность полученных результатов и положений диссертационной работы обеспечиваются качественным сопоставлением полученных результатов с имеющимися современными теоретическими и экспериментальными данными, выполнением моделирования на ЭВМ и экспериментального исследования разработанных устройств.

Апробация результатов.

Представленная работа совпадает с тематикой исследований на Кафедре компьютерных систем в управлении и проектировании (КСУП) Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР) и выполнялась как составная часть научно-исследовательской работы Лаборатории интеллектуальных компьютерных систем (ЛИКС).

Работа выполнялась в рамках хоздоговоров, контрактов по Федеральной целевой программе «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 20092013 годы по направлениям: «Нанотехнологии и наноматериалы», «Создание электронной компонентной базы», «Микроэлектроника», «Высокотехнологичные секторы экономики» (номера гос. контрактов: П 1418, П 1492, П 669, 16.740.11.0092, 14.740.11.0135, П 499, 14.740.11.1136, 14.В37.21.0462, 14.В37.21.0345, 14.132.21.1745), контракта с ОАО «ИСС» им. академика М.Ф. Решетнёва» (номер гос. контракта: 02.G25.31.0042).

По результатам научно-исследовательской деятельности опубликовано 16 работ [53-67], в том числе 8 работ по теме диссертации; 5 работ, опубликованных в отечественных рецензируемых научных журналах «Доклады Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники»; 7 работ в материалах международных конференций «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии», «Студент и научно-технический прогресс», «Innovations in Information and Communication Science and Technology», «Theoretical & Applied Science»; 4 работы в сборниках материалов отечественных конференций «Научная сессия ТУСУР», «Современные

проблемы радиоэлектроники», «Технологии Microsoft в теории и практике программирования».

Реализация и внедрение результатов работы.

Разработанная новая версия программы «визуального» проектирования двухполюсных КЦ и реактивных четырехполюсных СЦ Locus была использована при проектировании монолитных СВЧ транзисторных усилителей на основе GaAs рНЕМТ технологии в рамках хоздоговора с ОАО «НИИПП» (г. Томск).

Результаты диссертационной работы использованы в учебном процессе Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники на кафедре «Компьютерные системы в управлении и проектировании» при подготовке бакалавров и магистров по направлению 230100.68 «Информатика и вычислительная техника».

Личный вклад автора.

Все представленные в диссертации результаты исследований получены либо лично автором, либо при его непосредственном участии. Автор развил и реализовал методику «визуального» проектирования реактивных цепей в сосредоточенном, распределенном и смешанном элементном базисах для широкополосного согласования комплексных импедансов генератора и нагрузки, а также проектирования реактивных цепей по ОДЗ входного и выходного импедансов, разработал комбинированную процедуру интерактивного и автоматического оптимизационного поиска при «визуальном» проектировании КЦ и СЦ, модифицировал архитектуру программной платформы Indesys, разработал новую версию программы Locus на основе предложенных в работе методик и процедур синтеза КЦ и СЦ и программной платформы Indesys.

Структура диссертации.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и восьми приложений. Общий объем работы составляет 255 страниц. Основная часть включает 164 страницы, в том числе 105 страниц текста, 108 рисунков и 14 таблиц. Список используемых источников содержит 187 наименования.

1. ОБЗОР МЕТОДОВ И ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДЛЯ СИНТЕЗА СОГЛАСУЮЩИХ И КОРРЕКТИРУЮЩИХ ЦЕПЕЙ СВЧ ТРАНЗИСТОРНЫХ

УСИЛИТЕЛЕЙ

В данном разделе описывается постановка проблемы синтеза КЦ и СЦ, входящих в состав СВЧ РЭУ. Приводится обзор методов и программного обеспечения для проектирования КЦ и СЦ, их достоинства и недостатки. Описывается декомпозиционный метод синтеза (ДМС), предназначенный для проектирования линейных и нелинейных ВЧ и СВЧ ППУ. Рассматривается интерактивная «визуальная» методика проектирования КЦ и СЦ, основанная на ДМС.

В конце раздела представлена актуальность разработки новых процедур проектирования на основе «визуального» подхода, формулируются цели и задачи исследований.

1.1 Задача синтеза реактивных четырехполюсных согласующих цепей

В общем случае задача синтеза согласующей цепи состоит в определении структуры и элементов реактивного четырехполюсника (рис. 1.1а), который будет обеспечивать (с определенным допуском) требуемую частотную характеристику передачи мощности G(co) от генератора Zs(со) в нагрузку ZL{(o) в полосе частот [со^со^] (рис. 1.1 б). При этом уровень передаваемой мощности должен быть максимальным. Различают СЦ, выполненные на пассивных сосредоточенных T^LC-элементах {сосредоточенные цепи), на распределенных элементах — в частности, отрезках линий передачи (ЛП) {распределенные цепи), а также содержащие оба этих вида элементов {сосредоточенно-распределенные цепи).

Я,

Ез

2

и ^

-> СЦ <—

г 2' 1

7 ^гп 7

а)

Рисунок 1.1— Задача синтеза реактивной СЦ

В зависимости от особенностей постановки, существуют различные типы задачи согласования.

Если требуется обеспечить передачу мощности сигнала от генератора в нагрузку на единственной частоте или в узком диапазоне частот, то имеет место задача

узкополосного согласования (-^<0,2), в противном случае - задача широкополосного

со,

согласования (> 0,2 ).

Если при широкополосном согласовании желаемая частотная зависимость коэффициента передачи £(со) имеет прямоугольный вид, задача является стандартной задачей согласования (рис. 1.2а), соответствующая цепь называется согласующей. При произвольной форме желаемой частотной характеристики £(со) задача называется задачей согласования-выравнивания (рис. 1.2б). Соответствующая цепь в литературе именуется согласующе-выравнивающей или корректирующей.

С(со)

а)

б)

Рисунок 1.2 - Частотная зависимость коэффициента передачи по мощности СЦ. а) задача согласования; б) задача согласования-выравнивания

Во рассмотренных задачах следует различать два случая:

1) генератор обладает активным (резистивным и частотно-независимым) сопротивлением Rs, а нагрузка - комплексным и частотно-зависимым импедансом Zl(jco) (англ. single-matching problem);

2) импедансы генератора Zs(/со), и нагрузки Zi(j'co) являются комплексными и частотно-зависимыми (double-matching problem).

Главной характеристикой СЦ, определяющей передачу мощности, является коэффициент передачи по мощности G(cо). Кроме него, цепь на рис. 1. la характеризуется также коэффициентами отражения в сечениях 1-Г и 2-2':

7-7* 7-7*

О _ - . £ _ --(1Л)

Z. +Zo Z, + Z ,

nt S L out

где Zm - входной импеданс цепи, нагруженной на выходных зажимах на нагрузку ZL; Zout - выходной импеданс цепи, нагруженной на входных зажимах на генератор Zs.

Если цепь реактивна, то модули коэффициентов отражения в сечениях 1-Г и 2-2' равны [68]:

з=М=И=И (1-2)

В этом случае коэффициент передачи цепи однозначно определяется модулем коэффициента отражения в сечении 1-Г и 2-2' [23]:

G = l-\S\2 (1.3)

Сооношения (1.2), (1.3), отражают свойства реактивных нагруженных четырехполюсников и полезны при проектировании СЦ.

В случае идеального согласования (при передаче полной мощности генератора в нагрузку) \S\ = 0 и G = 1. При этом выполняются условия комплексно-сопряженного согласования на входе и выходе реактивного четырехполюсника:

Zin=?s-ZL=Z:iiti (1.4)

Р.Фано [69] впервые доказал, что при активном сопротивлении генератора Rs и произвольной нагрузке Zi{ joi) для заданной полосы частот существуют теоретические ограничения на величину минимально достижимого коэффициента отражения J S j или максимально достижимого коэффициента передачи мощности G. Задача нахождения предельного (минимально реализуемого) уровня коэффициента отражения или

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Самуилов, Александр Андреевич, 2014 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Богачев В. М., Синтез цепей связи для широкополосных усилителей / Под ред. С.М. Смольского. -М.: изд-во МЭИ, - 1980. - 100 с.

2. Youla D. С., A new theory of broad-band matching // IEEE Trans. - 1964. - Vol. CT-11. -P.30-50.

3. Балабанян H. Синтез электрических цепей. - M.: Госэнергоиздат, - 1961. - 416 с.

4. Вай Кайчень, Теория и проектирование широкополосных согласующих цепей / Перевод с англ. под ред. Ю.Л. Хотунцева. - М.: Связь, - 1979. - 288 с.

5. Джонс Е. М. Т., Маттей Д. JL, Янг JL, Фильтры СВЧ, согласующие цепи и цепи связи / Перевод с англ. под ред. JI.B. Алексеева и Ф.В. Кушнира. - М.: Связь, - 1971. -440 с.

6. Carlin Н. J., A new approach to gain-bandwidth problem // IEEE Trans., - 1977. - Vol. CAS-24. - № 4. - P. 170-175.

7. Carlin H. J., Amstutz P. On optimum broad-band matching // IEEE Trans. - 1981. -Vol. CAS-28. - № 5. - P. 401-405.

8. Carlin H. J., Yarman B. S., A simplified real frequency technique applied to broadband multistage microwave amplifiers // IEEE Trans., - 1982. - Vol. MTT-30. - № 12. - P. 22162222.

9. Yarman B. S., A dynamic CAD technique for designing broadband microwave amplifiers // RCA Review, - 1983. - Vol. 44. - № 12. - P. 551-565.

10. Aksen A., Yarman B. S., A real frequency approach to describe lossless two-ports formed with mixed lumped and distributed elements // Int. J. Electron. Commun. (AEU). - 2001. -Vol. 55.-№6.-P. 389-396.

11. Jung W. L., Chiu J. H., Stable broadband microwave amplifier design using the simplified real frequency technique // IEEE Trans. - 1993. - Vol. MTT-41. - № 2. - P. 336339.

12. AbrieP.L.D. Design of RF and microwave amplifiers and oscillators. -London-Boston: Artech House, - 2000. - p. 480.

13. Koza J.R, Bennett F.H. et al. Automated synthesis of analog electrical circuits by means of genetic programming // IEEE Trans, on Evolutionary Computation. - 1997. - Vol. 1. - № 2. -P. 109-128.

14. Du Plessis W.P. A genetic algorithm for impedance matching network design // Dissertation for the degree of Master of Engineering (Electronic). - Pretoria: University of Pretoria, 2003.- 195 p.

15. Бабак Jl. И., Дорофеев С. Ю., Организация универсальной программной системы для синтеза радиоэлектронных устройств на основе генетического алгоритма // Доклады Томского Государственного Университета Систем Управления и Радиоэлектроники. — Томск: Из-во ТУСУР. -№2. - С. 151-156.

16. Babak L.I., Kokolov. A.A., Kalentyev A.A. A new technique for synthesis of low noise amplifiers based on genetic algorithm and morphological approach // Докл. 21-й Междунар. Крымской конф. «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии» (КрыМиКо'2011). Севастополь, 12-16 сентября 2011 г. - С. 228-229.

17. Gielen G.G.E., et al. ISAAC: A symbolic simulator for analog integrated circuits // IEEE Journ. of Solid-State Circuits. - 1989. - Vol. 24. - № 6. - P. 1587-1597.

18. Ochotta E.S., Rutenbar R.A., Carley L.R. Synthesis of high-performance analog circuits in ASTRX/OBLX // IEEE Trans, on CAD. - 1996. - Vol. 153. - № 3. - P. 273-294.

19. Phelps R., et al. ANACONDA: Robust synthesis of analog circuit via stochastic pattern search // IEEE Conf. Custom Integrated Circuit. - 1999. - P. 26.3.1-26.3.4.

20. Бабак Л. И., Графический анализ транзисторных СВЧ усилителей с корректирующим двухполюсником // В сб. «Широкополосные усилители» / Под ред. А.А. Кузьмина. - Томск: Изд-во ТГУ, - 1975. - Вып. 4. - С. 72-88.

21. Смит Ф., Круговые диаграммы в радиоэлектронике / Перевод с англ. - М.: Связь, - 1976.- 142 с.

22. Бабак Л.И. Теория, методы и алгоритмы автоматизированного синтеза свч транзисторных усилителей на основе декомпозиционного подхода: Дис. ... доктора техн. наук / Л.И. Бабак. - Томск: ТУСУР, - 2012. - 495 с.

23. Бабак Л. И., Дьячко А. Н., Покровский М. Ю., Поляков А. Ю., Черкашин М. В., Автоматизированный синтез полупроводниковых устройств высоких и сверхвысоких

частот // Межд. научно-техн. конф. СИБКОНВЕРС'95: Сб. трудов конференции. - Томск: ТУСУР, 1995. - Т. 1. - С. 87-89.

24. Бабак Л.И. Автоматизированный синтез двухполюсных цепей коррекции полупроводниковых устройств ВЧ и СВЧ. Часть 2. Синтез корректирующих двухполюсников по областям иммитанса // Известия ВУЗов. Радиоэлектроника. - Томск 1993. - Т. 36. - № 10. - С. 35-44; - № 11. - С. 3-11.

25. Бабак Л.И. Проектирование транзисторных широкополосных СВЧ усилителей с двухполюсными цепями коррекции и обратной связи // Электронная техника. Серия 1. СВЧ техника. - Фрязино 1994. - № 2; - С. 16-19. - № 3. - С. 9-16.

26. Бабак Л.И., Покровский М.Ю. Автоматизированный структурный синтез корректирующих и согласующих цепей полупроводниковых СВЧ устройств // Тезисы докладов XII Всесоюзной научно-техн. конф. по твердотельной электронике СВЧ: - Киев, -1990.-С. 230-231.

27. Бабак Л.И., Покровский М.Ю. Проектирование транзисторных малошумящих сверхширокополосных усилителей с обратной связью // Радиотехника. - 1995. - № 1-2. -С. 111-113.

28. Бабак Л.И. Математические методы и алгоритмы декомпозиционного синтеза технических систем // Межд. научно-техн. конф. СИБКОНВЕРС'95: Труды конф. - Томск: ТУСУР. - 1995.-Т. 1,-С. 114-117.

29. Babak L.I., Cherkashin M.V. Interactive "visual" design of matching and compensation networks for microwave active circuits // IEEE MTT-S Int. Microwave Symp. Digest. - Phoenix. AZ. - 2001. - P. 2095-2098.

30. Покровский М.Ю. Декомпозиционный синтез транзисторных малошумящих широкополосных УВЧ и СВЧ усилителей: Дис. канд. техн. наук / М.Ю.Покровский. -Томск: ТИАСУР, - 1993. - 213 с.

31. Покровский М.Ю. Параметры рассеяния и коэффициент шума транзисторных СВЧ усилителей с корректирующими двухполюсниками // В кн.: Радиоэлектронные устройства СВЧ. - Томск: Изд-во ТГУ, - 1992. - С. 82-90.

32. Покровский М.Ю., Бабак Л.И. Проектирование транзисторных малошумящих СВЧ усилителей с корректирующими двухполюсниками // В кн.: Радиоэлектронные устройства СВЧ. - Томск: изд-во ТГУ, - 1992. - С. 91-106.

■ ■ ■■■ 1и ■■■■ ■ ■■!■■! ■■■■ ■■ пи 1« 11111ИЩ1 |шв ичштчт

186

33. Покровский М.Ю., Бабак Л.И. Структурный синтез двухполюсных цепей коррекции транзисторных малошумящих СВЧ усилителей // Радиотехника. - 1988. - № 6. -С. 31-35.

34. Черкашин М.В. Автоматизированное проектирование транзисторных СВЧ

М.В.Чер кашин. - Томск: ТУ СУР, 2006. - 320 с. (защита 13 июня 2006).

35. Черкашин М.В., Бабак Л.И. Проектирование транзисторных СВЧ усилителей с учетом разброса параметров активных и пассивных элементов // 2-я Межд. научно-техн. конф. СИБКОНВЕРС'97: Сб. трудов конференции, - Томск: ТУ СУР, - 1997. - С. 213-218.

36. Шеерман Ф.И. Проектирование СВЧ монолитных интегральных устройств на основе преобразования моделей элементов: Дис. канд. техн. наук / Ф.И. Шеерман. -Томск: ТУ СУР, 2007. - 250 с. (защита 18 сентября 2007).

37. Шеерман Ф.И., Бабак Л. И. Процедура визуального проектирования согласующих цепей для монолитных интегральных СВЧ устройств // Материалы Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых специалистов 2005 года; издательство ТУСУР. - 2005. - Часть 2. - С. 228.

38. Шеерман Ф.И., Бабак Л.И., Зайцев Д.А. ШСШ-ММ1С - интегрированная среда «визуального» проектирования монолитных корректирующих и согласующих цепей // сб. докладов межд. научн.-практ. конф. «Электронные средства и системы управления. Опыт инновационного развития». - Томск: В-Спектр. -2007.- 4.2. - С. 154.

39. Шеерман Ф.И., Бабак Л.И. «Визуальное» проектирование согласующих цепей для СВЧ монолитных интегральных устройств // 18-я Международная Крымская конференция «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии» (КрыМиКо'2008). Севастополь, 8-12 сентября 2008 г.: Материалы конф. - Севастополь: Вебер, 2008. - Т. 1. -С. 131-132.

40. Добуш И.М. Построение моделей пассивных элементов и автоматизированное проектирование СВЧ монолитных усилителей с учетом влияния температуры: Дис. канд. техн. наук / И.М. Добуш. - Томск: ТУСУР, 2012. - 199 с. (защита 22 мая 2012).

41. Добуш И.М., Черкашин М.В., Бабак Л.И. «Визуальное» проектирование СВЧ-усилителей с корректирующими двухполюсниками с учетом влияния температуры на

активные и пассивные элементы // Доклады ТУСУР. - Томск: Изд-во ТУ СУР, 2011. - 4.2 (24) - С. 90-98.

42. Multimatch - RF and microwave impedance-matching amplifier and oscillator synthesis software, West: AMPSA Ltd. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: h 11 p: //'w vv -vv, a m p s a. с о m.

43. Potter A. F., Compiler automates schematic capture and extends capabilities of circuit synthesis // Microwave & Wireless Magazine. - 1999. - № 6. - P. 109-117.

44. Agilent Technologies [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://agilent.com

45. Linc2 - Computer aided engineering solutions for RF and microwave design //. - URL: h tt p: /а p p I i e d tn i с ro w a v с. с о m

46. Smith Chart. Berne University of Applied Sciences [Электронный ресурс]. - Режим доступа: h11p://www.hti.bfh.ch

47. Filter Solutions [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.nuhertz.conv software/zmatch.

48. Babak L.I. Decomposition synthesis approach to design of RF and microwave active circuits // IEEE MTT-S Int. Microwave Symp. Dig. - Phoenix. AZ. - 2001, - P. 1167-1170.

49. Бабак Л.И., Черкашин M.B., Зайцев Д.А. «Визуальное» проектирование корректирующих и согласующих цепей полупроводниковых СВЧ устройств. Ч. 1. Описание процедуры проектирования. // В сб. «Доклады ТУСУР», вып. 6 (14), Томск 2006, стр. 11-23.

50. Бабак Л.И., Черкашин М.В., Поляков А.Ю., Бодунов К.С., Дягилев А.В. Программы "визуального" проектирования транзисторных СВЧ усилителей II 15-я Межд. Крымская конф. "СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии" (КрыМиКо'2005): материалы конф. в 2 т. - Севастополь: изд-во "Вебер". - 2005. - Т. 2. - С. 425-426.

51. Бабак Л.И., Черкашин М.В., Зайцев Д.А., Бодунов К.С., Казанцев Е.В. Комплекс программ «визуального» проектирования транзисторных СВЧ усилителей и пассивных цепей // сб. докладов межд. научн.-практ. конф. «Электронные средства и системы управления. Опыт инновационного развития». - Томск: В-Спектр. -2007 - 4.2. - С. 113.

52. Бабак Л.И., Черкашин М.В., Зайцев Д.А. «Визуальное» проектирование корректирующих и согласующих цепей полупроводниковых СВЧ устройств. Программная реализация и примеры // Доклады ТУСУР. 2007 1 (15). - Часть 2. - С. 10.

■ич1им ■ ■■!■ и inn ■■■■ m huí ihll ■■■■ i hi тилаштштшш lin m . и тляявшшшшш—¡

188

53. Самуилов A.A. Программа «визуального» проектирования корректирующих и согласующих цепей LOCUS на базе среды Indesys // Доклады ТУСУР.-2012.- № 2 (26), часть 2. - С. 119-126. (ISSN 1818-0442)

54. Samuilov A.A., Babak L.I. Locus Software for «Visual» Design of Correcting and Matching Networks, based on Indesys Environment // Innovations in Information and Communication Science and Technology IICST, 2012. - P. 183-189

55. Самуилов A.A., Абрамов А.О., Песков M.A., Бабак Л.И. Аппроксимации многомерными полиномами на примере моделирования СВЧ-элементов // Сборник трудов VII Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Технологии Microsoft в теории и практике программирования». -Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2010. - с. 174-175.

56. Абрамов А.О., Добуш И.М., Песков М.А., Самуилов A.A., Бабак Л.И. Программа Indesys-MB для построения моделей элементов СВЧ монолитных интегральных схем на основе многомерных полиномов // Материалы докладов Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных «Научная сессия ТУСУР-2010» - Томск: В-Спектр, 2010. - Ч. -С. 179-182.

57. Самуилов A.A., Абрамов А.О., Песков М.А. Построение моделей элементов с помощью аппроксимации многомерными полиномами // Материалы XLVIII Международной научной студенческая конференция «Студент и научно-технический прогресс»: Информационные технологии / Новосиб. гос. ун-т. Новосибирск, 2010. - С. 187.

58. А.О. Абрамов, И.М. Добуш, М.А. Песков, A.A. Самуилов, Л.И. Бабак, Программа INDESYS-MB для построения моделей элементов СВЧ монолитных интегральных схем на основе многомерных полиномов // Всероссийская научно-техническая конференция с международным участием «Современные проблемы радиоэлектроники» - Красноярск: Из-во СФУ. - 2010. - С. 315-319.

59. А.О. Абрамов, Л.И. Бабак, И.М. Добуш, С.Ю. Дорофеев, М.А. Песков, A.A. Самуилов, Программа INDESYS-MB для построения моделей элементов СВЧ монолитных интегральных схем на основе многомерных полиномов // Доклады ТУСУР. - Издательство ТУСУРа. - 2010 2 (22) - С. 89-92.

liisaii цшшза

60. Л.И. Бабак, С.Ю. Дорофеев, М.А. Песков, М.В. Черкашин, Ф.И. Шеерман, А.О. Абрамов, A.A. Самуилов. Разработка интеллектуальной системы автоматизированного проектирования СВЧ-устройств INDESYS // Доклады ТУСУР. -Издательство ТУСУРа. - 2010 2 (22) - С. 93-96.

61. Степачева A.B., Добуш И.М., Самуилов A.A. Программа для автоматизации процесса измерений параметров рассеяния СВЧ полевого транзистора и исключения паразитных влияний контактных площадок // Сб. докладов всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных «Научная сессия ТУСУР-2011» (4-6 мая 2011 г.) - Томск: В-Спектр, 2011. - Ч. 4. - С.48-51.

62. Добуш И.М., Степачева A.B., Сальников A.C., Коколов A.A., Самуилов A.A., Бабак Л.И. Программы для автоматизации измерений, деэмбеддинга и построения линейных моделей СВЧ полевых транзисторов // 21-я Международная Крымская конференция «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии» (КрыМиКо'2010). Севастополь, 12-16 сентября 2011 г.: Материалы конф. в 2 т. - Севастополь: Вебер, 2011. -Т.1.-С. 214-215.

63. Добуш И.М., Самуилов A.A., Калентьев A.A., Горяинов А.Е., Бабак Л.И. «Визуальное» проектирование монолитного малошумящего усилителя диапазона 218 ГГц // 23-я Международная Крымская конференция «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии» (КрыМиКо'2013). Севастополь, 9-13 сентября 2013 г.: Материалы конф. в 2 т. - Севастополь: Вебер, 2013. - Т. 2. - С. 151-152. ISBN 978-966335-374-6.

64. Самуилов A.A., Черкашин М.В., Бабак Л.И. Методика «визуального» проектирования цепей для согласования двух комплексных нагрузок // 23-я Международная Крымская конференция «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии» (КрыМиКо'2013). Севастополь, 9-13 сентября 2013 г.: Материалы конф. в 2 т. - Севастополь: Вебер, 2013. - Т. 2. - С. 153-154. ISBN 978-966-335-374-6.

65. Самуилов A.A. Черкашин М.В., Бабак Л.И. Методика «визуального» проектирования цепей на сосредоточенных элементах для широкополосного согласования двух комплексных нагрузок. // сборник докладов ТУСУР, № 2 (28); издательство ТУСУР. - 2013. - С. 30-39.

i tissa к м'лпшшащ. Blllluffi i Вн швён t й i м&щитшши t; i щш| шш & тшт* * * ¿¿ммл цщш&шш as

190

66. Самуилов А.А. Комбинированная процедура интерактивного и автоматического оптимизационного поиска при «визуальном» проектировании корректирующих и согласующих цепей // Theoretical & Applied Science, №9 (17); 2014. - С. 153-162.

67. Самуилов А.А., Добуш И.М., Калентьев А.А. Разработка малошумящего усилителя диапазона 0,9-2,1 ГГц на печатной плате с использованием комплекса программ «визуального» проектирования // Theoretical & Applied Science, №9 (17); 2014. -С. 145-152.

68. Fano R. M., Theoretical limitations on the broadband matching of arbitrary impedances : M.I.T. Tech. Report 41, Res. Lab. Electron, - 1948.

69. Фано P. Теоретические ограничения полосы согласования произвольных импедансов // перевод с англ. под ред. Г.И. Слободенюка. - М.: Советское радио, 1965. -72 с.

70. Gonzales G. Microwave transistor amplifiers. Analysis and design / Prentice-Hall Inc., Englewood Cliffs, NJ, - 1984. - p. 217.

71. Vendelin G.D., Pavio A.M., Rohde U.L. Microwave circuit design using linear and nonlinear techniques. -New-York: Wiley Interscience Pub., - 2003. - p. 757.

72. Besser L., Gilmore R. Practical RF circuit design for modern wireless systems: Active circuits and systems. Vol. 2. - London-Boston: Artech House, 2003. - 569 p.

73. Петров Г.В., Толстой A.M. Линейные балансные СВЧ усилители. - М.: Радио и связь, 1983.- 176 с.

74. Карсон Р. Высокочастотные усилители / Перевод с англ. под ред. Магнушевского, В.Р. - М. : Радио и связь, 1981. - 216 с.

75. Шварц Н.З. Линейные транзисторные усилители СВЧ. - М.: Сов. радио, - 1980. -368 с.

76. Rollett J.M. Stability and power-gain invariants of linear twoports //IRE Trans. - 1962. - V. CT-9. - N1. -P.29-32.

77. Woods D. Reappraisal of the unconditional stability criteria for active 2-port networks in terms of s-parameters //IEEE Trans. - 1976. - V. CAS-23. - N2. - P.73-81.

78. Плигин С.Г., Текшев В.Б. Расчет СВЧ транзисторного усилителя с улучшенным согласованием на заданный коэффициент шума // В сб. "Полупроводниковая электроника в технике связи" / Под ред. Н.Ф. Николаевского. - М.: Связь, 1985. - Вып. 25. - С. 90-95.

уши к tu кшккщ nia

i тштшшшяштъ з

il №1К 1Hit ЯШИ

191

79. Baechtold W., Strutt M.J.O. Noise in micrrowave transistors. //IEEE Trans. - 1968. - V. MTT-16. - № 9. - P.578-585.

80. Шварц Н.З. Усилители СВЧ на полевых транзисторах. - М. : Радио и связь, 1987. -200 с.

81. Полевые транзисторы на арсениде галлия. Принципы работы и технология изготовления: Пер. с англ./ Под ред. Д.В. Ди Лоренцо и Д.Д. Канделуола. - М.: Радио и связь,- 1988.-496 с.

82. Должиков В.В., Лучанинов А.И., Сакало С.Н. и др. Активные передающие антенны / Под ред В.В. Должикова и Б.Г. Цыбаева - М.: Радио и связь, 1984. - 144 е., ил.

83. Каганов В.И. СВЧ полупроводниковые радиопередатчики. - М.: Радио и связь, 1981.-400 с.

84. Малхозов М.Ф. Расчет согласующе-корректирующих цепей связи широкополосных СВЧ транзисторных усилителей // Электронная техника. Серия 1. Электроника СВЧ - № 12. -1975. - С. 46-55.

85. Плавский Л.Г., Девятков Г.Н. Расчет цепи с потерями для коррекции широкополосных транзисторных усилителей // Полупроводниковые приборы в технике электросвязи. - М. : Связь, 1973. -№ 11. - С. 11.

86. Ланнэ А.А. Оптимальный синтез линейных электрических цепей. - М.: Связь. -1969.-293 с.

87. Валюхов В.П., Сурыгин А.И. Коэффициент шума усилителей с общими отрицательными обратными связями // Известия ВУЗов. Радиоэлектроника. - 1982. — Т. 25.-№ 11.-С. 36-40.

88. Манченко Л.В. Исследование на ЭВМ влияния обратной связи на устойчивость и широкополосность усилителей на биполярных транзисторах // Электронная техника. Серия 1. Электроника СВЧ. - 1981. - Вып. 5. - С. 57-59.

89. Текшев В.Б. Шумовые характеристики транзисторных усилителей с обратной связью // Радиотехника. - 1985. - т. 40. - № 5. - С. 37-39.

90. Толстихин М.Б., Сидоров Н.Б. Анализ влияния индуктивности вывода истока полевого GaAs транзистора на параметры СВЧ усилителя // В сб. "Полупроводниковая электроника в технике связи" / Под ред. И.Ф. Николаевского. - М.: Радио и связь, - 1985. -Вып. 25.-С. 136-143.

91. Толстихин М.Б., Сидоров Н.Б. Анализ чувствительности основных характеристик СВЧ усилителя с обратной связью к разбросу параметров транзистора // Электронная техника. Серия 1. Электроника СВЧ. - 1985. - Вып. 6. - С. 28-30.

92. Толстихин М.Б., Грищенко С.В., Сидоров Н.В. Анализ и расчет транзисторного СВЧ усилителя с параллельной обратной связью // Электронная техника. Серия 1. Электроника СВЧ. -1983. - Вып. 12. - С. 37-40.

93. BesserL. Design considerations of а 3.1-3.5 GHz GaAsFET feedback amplifier //IEEE Trans. - 1972. - Vol. MTT-23. - P. 230-232.

94. Besser L. Stability consideration of low-noise transistor amplifiers with simultaneous noise and power match // MTT-S Int. Microwave Symp. Digest. - 1975. - P. 327-329.

95. Niclas K.B. Noise in Broad-Band GaAs MESFET Amplifiers with Parallel Feedback // IEEE Trans. - 1982. - Vol. MTT-30. - № 1. - P. 63-70.

96. Pavio A.M. A network modeling and design method for a 2-18 GHz feedback amplifier // IEEE Trans. - 1982. - Vol. MTT-30. - № 12. - P. 2212-2216.

97. Terzian P.A., Clark D.B., Waugh R.W. Broad-band GaAs monolithic amplifier using negative feedback // IEEE Trans. - 1982. - Vol. MTT-30. - № 11. - P. 2017-2020.

98. Engberg J. Simultaneous input power match and noise optimization using feedback // Proc. 4-th Europ. Microwave Conf.- Montreax, 1974. - P. 385-389.

99. Robertson I. D. RFIC and MMIC Design and Technology. - London : The Institution of Electrical Engineers, 2001. - 562 p.

100. Бабак JI.И. Анализ транзисторных СВЧ усилителей с обратной связью с помощью круговых диаграмм // В сб. "Полупроводниковая электроника в технике связи" / Под ред. И.Ф. Николаевского. - М.: Связь, - 1978. - Вып. 19. - С. 69-81.

101. Бабак Л.И. Расчет параметров рассеяния и круговых диаграмм каскадных усилительных цепей с корректирующим двухполюсником // В сб. "Широкополосные усилители" / Под ред. А.А. Кузьмина. - Томск: Изд-во ТГУ, - 1975. - Вып. 4. - С. 4-17.

102. Mellor D.J., Linvill J.C. Synthesis of interstate networks of prescribed gain versus frequency slopes//IEEE Trans. - 1975. - Vol. MTT-23. -№ 12.-P. 1013-1020.

103. Mellor D. J. Improved computer-aided synthesis tools for the design of matching networks for wide-band microwave amplifiers // IEEE Trans. - 1986. - Vol. MTT-34. - № 12. -P. 1276-1281.

104. Глориозов Е. JI., Клычина И. Ю., Модели представления знаний в структурном синтезе функционально-интегральных элементов // В кн.: Электронная вычислительная техника / под ред. В.В.Пржиялковского. - М.: Радио и связь. - 1989. - Вып. 3. - С. 103— 116.

105. Шумилов Ю. М., Эйдельмант В. М., Программное обеспечение автоматизированного проектирования радиоэлектронных схем. - Киев: Техника, —1994.

106. Дорофеев С.Ю. Структурно-параметрический синтез широкополосных согласующе-корректирующих цепей СВЧ устройств на основе морфологического И-ИЛИ дерева и генетического алгоритма: Дис. канд. техн. наук / С.Ю. Дорофеев. - Томск: ТУСУР, 2011.-235 с.

107. Боде Г., Теория цепей и проектирование усилителей с обратной связью. - М.: Иностр. литер., - 1948. - 641 с.

108. Darlington S. Synthesis of reactance 4-poles which produce prescribed insertion loss characteristics // J. Math. And Phys. -1939. -V. 18. - September. - P. 257-353.

109. Алексеев O.B., Головков А.А., Дмитриев А.Я. Проектирование радиопередающих устройств с применением ЭВМ: Учебное пособие для ВУЗов / Под ред. О.В. Алексеева. -М.: Радио и связь, - 1987. - 392 с.

110. D.C. Youla, "A new theory of cascade synthesis", IRE Trans, on Circuit Theory, col. CT-8, pp. 244-260; September, 1961.

111. T.M. Chien, "A theory of broadband matching of a frequency-dependent generator and load-Part I: Theory", J. Franklin Inst., Vol. 298, pp. 181-199, 1974.

112. C. Satyanarayana, "A general theory of broadband matching", Ph.D. dissertation, Ohio University, Athens, Ohio, 1975.

113. Карни Ш. Теория цепей. Анализ и синтез / Перевод с англ. под ред. Г.И. Атабекова. - М.: Связь, - 1973. - 396 с.

114. Ланнэ А.А. Оптимальный синтез электронных схем. - М.: Связь, - 1978. - 336 с.

115. Richards, P. I., "Resistor-Transmission-Line Circuits," Proc.lR4 February 1948, pp.217-219.

116. Hazouard M., Kerherve E., Jarry P. Multistage solid-state power amplifier design by a new alternative synthesis technique // Int. J. RF and Microwave CAE. - 2004. - № 14. - P. 87-98.

5 ешвш i i i iitiKlBBl В i all в Bui i Miimimi ikbb ikui к kiiu it t ш < * ¡ui шши швш к ик i u

194

117. Komiak J.J. A new method of broad-Band equalization applied to microwave amplifiers // IEEE Trans. - 1979. - Vol. MTT-27. - № 2. - P. 93-99.

118. Yarman B.S. Broadband Matching a Complex Generator to a Complex Load, PhD thesis, Cornell University, 1982.

119. Yarman B.S. Design of ultra wideband power transfer networks. Wiley 2010 - p.755 ISBN 978-0-470-31989-5.

120. Yarman B.S., Fettweis A. Computer-aided double matching via parametric representation of Brune functions // IEEE Transactions on Circuits and Systems. - 1990. - CAS-37.-P. 212-222.

121. Carlin H.J., Yarman B.S. The Double Matching Problem: Analytic and Real Frequency Solutions, IEEE transaction on Circuits and Systems, Vol.30, pp. 15-28, January, 1983.

122. Девятков Г.Н. Автоматизированный синтез широкополосных согласующих устройств: Дис. ... докт. техн. наук / Г.Н. Девятков. — Новосибирск: НГТУ, —2006. -424 с.

123. Девятков Г.Н. Автоматизированный синтез широкополосных устройств с заданной характеристикой коэффициента преобразования мощности, связывающих произвольные иммитансы источника сигнала и нагрузки // Научный вестник НГТУ. -Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2005. -

124. Девятков Г.Н. Рабочие и собственные параметры реактивного согласующего четырехполюсника // Доклады СОАН ВШ. - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2000. - №2. - С. 48-52.

125. Abrie P.L.D. MultiMatch design philosophy // Ampsa (PTY ) Ltd. - 2000. - p. 14.

126. Abrie P. L. D., Du Plessis W. P., Lumped impedance matching using a hybrid genetic algorithm // Microwave Opt. Techn. Letters. - 2003. - Vol. 37. - № 3. - P. 210-212.

127. Бабак Л.И. Вьюшков В.А. Автоматизированный синтез согласующих цепей на основе генетического алгоритма. // Сборник докладов междунар. науч.-практ. конф. «Электронные средства и системы управления». - Томск: ТУСУР, 2005. - С. 102-105.

128. Алексеев О. В., Головков А. А., Полевой В. В., Соловьев А. А., Широкополосные радиопередающие устройства / Под ред. О.В. Алексеева. - М.: Связь, - 1978. - 302 с.

129. Алексеев О. В., Головков А. А., Автоматизация проектирования радиоэлектронных средств: Учебн. пособие для ВУЗов / Под ред. О.В.Алексеева. - М.: Высшая школа, - 2000. - 479 с.

II 1ВВВЩ II ■■ ■ Bit ni 11 ci ■»■■Ii ■■■ ni i к !■■ i i и i iiniai uii ни цтш ■• кшнк

195

130. Бочарова Т. А., Курушин А. А., Подковырин С. И., Текшев В. Б., Машинный синтез транзисторных СВЧ усилителей с помощью метода автономных блоков // Электронная техника. Сер. Электроника СВЧ. - 1984. - Вып. 9. - С. 34-39.

131. Текшев В. Б., Параметрическо-структурный синтез широкополосных СВЧ усилителей // Радиотехника. - 1989. - № 6. - С. 31-32.

132. Бабак J1. И., Синтез согласующих цепей и цепей связи транзисторных широкополосных усилителей по областям иммитанса // Радиотехника и электроника. — 1995.-Т. 40.-Вып. 10,-№8.-С. 1550-1560.

133. Бабак JI. И., Синтез технических устройств и систем с использованием проекций области работоспособности // Докл. междунар. симп. СИБКОНВЕРС'97. - Томск: ТУСУР. - 1997.-С. 203-213.

134. Babak L.I. A new «región» technique for designing microwave transistor low-noise amplifiers with lossless equalizers / L.I. Babak, M.V. Cherkashin, A.Yu. Polyakov. // Proc. 38th Europ. Microwave Conf. Proc. - Amsterdam, Netherlands, 2008. - P. 1402-1405.

135. Бабак Л.И., Барышников A.C., Добуш И.М., Дорофеев С.Ю., Кошевой С.Е., Песков М. А., Шеерман Ф. П., Интеллектуальная система автоматизированного проектирования СВЧ-устройств INDESYS // Современные проблемы радиоэлектроники: Сб. трудов всероссийской научн.-техн. конф.: - Красноярск: из-во СФУ, - 2009. - С.418-421.

136. Бабак Л. И., Барышников А. С., Добуш И. М., Дорофеев С. Ю., Кошевой С. Е., Песков М. А., Шеерман Ф. И., Интеллектуальная система автоматизированного проектирования СВЧ-устройств INDESYS // Информационные технологии - М: «Новые технологии», - 2010. - №2. - С.42-48.

137. Бабак Л. И., Барышников А. С., Дорофеев С. Ю., Кошевой С. Е., Песков М. А., Разработка интеллектуальной среды автоматизированного проектирования INDESYS // Научная сессия ТУСУР 2009: материалы Всероссийской научн.-техн. конф. студентов, аспирантов и молодых специалистов. - Томск: B-Спектр. - 2009. - С. 146-149.

138. Бабак Л. И., Дорофеев С. Ю., Реализация программы синтеза согласующих цепей с использованием генетического алгоритма и шаблонной архитектуры // Электронные средства и системы управления: Матер. Междунар. научно-практ. конф. - Томск: изд-во ИОА СО РАН. - 2007. - Ч. 2. - С. 124-127.

139. Бабак JI. И., Дорофеев С. Ю., Кошевой С. Е., Структурный синтез СВЧ устройств на основе генетического алгоритма в системе автоматизированного проектирования INDESYS // Современные проблемы радиоэлектроники: Сб. трудов всероссийской научн.-техн. конф.: - Красноярск: из-во СФУ, - 2009. - С.421-424.

140. Бабак Л. И., Дорофеев С. Ю., Кошевой С. Е., Синтез СВЧ радиоэлектронных устройств на основе генетического алгоритма с использованием морфологических деревьев // Научная сессия ТУ СУР 2009: материалы Всероссийской научн.-техн. конф. студентов, аспирантов и молодых специалистов. - Томск: В-Спектр. - 2009. - С. 166-168.

141. Бабак Л. И., Дорофеев С. Ю., Песков М. А., Организация модуля моделирования в системе автоматизированного проектирования радиоэлектронных устройств INDESYS

// Труипгтпгмм N/f lVrncnft п трлпии м ппяетнь-р пплгпяммнпппяима- чятрпмяпи

Всероссийской научн.-практ. конф. - Томск, изд-во НИ ТПУ. - 2009. - С. 308-310.

142. Бабак Л. И., Дорофеев С. Ю., Песков М. А., Шеерман Ф. И., Организация универсальной программной системы для синтеза радиоэлектронных устройств на основе генетического алгоритма // Электронные средства и системы управления: Матер. Междунар. научно-практ. конф. - Томск: В-Спектр. - 2007. - Ч. 2. - С. 121-124.

143. Бабак Л. И., Зайцев Д. А., Шеерман Ф. И., Интегрированная среда «визуального» проектирования корректирующих и согласующих цепей монолитных СВЧ устройств // Известия Томского политехнического университета. - Томск, 2006. - Т. 309. - №8. - С. 166-171.

144. Бабак Л. И., Нефедьев А. В., Структурный синтез транзисторных СВЧ усилителей при помощи генетических алгоритмов // Современные проблемы радиоэлектроники: Сб. трудов всероссийской научн.-техн. конф. - Красноярск: КГТУ, - 2005. - С. 220-223.

145. Microwave Office, Applied Wave Research [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://web.awrcorp.com/.

146. Бабак Л.И., Покровский М.Ю., Дьячко А.Н., Черкашин М.В., Поляков А.Ю. Автоматизированный синтез полупроводниковых устройств высоких и сверхвысоких частот // Межд. научно-техн. конф. СИБКОНВЕРС'95: Сб. трудов конференции. - Томск: ТУСУР. - 1995. - Т.1. - С. 87-89.

147. Шеерман Ф.И., Бабак Л.И., Вьюшков В.А., Зайцев Д.А. Генетический синтез согласующих цепей по областям допустимых значений иммитанса // Современные

г Kl и жт\ ишнш к ems bi ш и шшв! i шиш щв

проблемы радиоэлектроники: Сб. трудов всероссийской научн.-техн. конф. — Красноярск: изд-во КГТУ, 2007. - С. 241-244.

148. Коколов A.A., Бабак Л.И. Визуальная методика проектирования СВЧ усилителей мощности на основе болыпесигнальных параметров рассеяния // 23-я Международная Крымская конференция «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии» (КрыМиКо'2013). Севастополь, 9-13 сентября 2013 г.: Материалы конф. в 2 т. -Севастополь: Вебер, 2013. - Т.2. - С. 149-150. ISBN 978-966-335-374-6.

149. Коколов A.A. Построение моделей гетероструктурных полевых транзисторов и автоматизированное проектирование монолитных СВЧ усилителей мощности на основе болыпесигнальных параметров рассеяния и нагрузочных диаграмм: Дис. канд. техн. наук / А.А.Коколов. - Томск: ТУСУР, 2013. - 263 с. (защита 27 декабря 2013).

150. Поляков А.Ю. Методологическое и программное обеспечение проектирования технических устройств и систем на основе метода проекций: Дис. ... канд. техн. наук / А.Ю. Поляков. - Томск: ТУСУР, - 2000. - 405 с.

151. Рвачев В.Л. Геометрические приложения алгебры логики. - Киев: изд-во "Техника", - 1967.-235 с.

152. Рвачев В.Л. Теория R-функций и некоторые ее приложения. - Киев: изд-во "Научные думки", - 1982. - 552 с.

153. Бабак Л.И., Поляков А.Ю. Автоматизированное проектирование малошумящих транзисторных СВЧ усилителей с реактивными согласующими цепями //В сб.: «Доклады ТУСУР». - Т. 1. - Вып. 1. - Томск: изд-во ТУСУРа. - 1998. - С. 94-108.

154. Бабак Л.И. Черкашин М.В., Зайцев Д. А. Программа «визуального» проектирования корректирующих и согласующих цепей СВЧ устройств // 15-я Межд. Крымская конф.«СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии» (КрыМиКо'2005): материалы конф., 2005. Т. 2. С. 423-424.

155. Мокеров В.Г., Бабак Л.И., Федоров Ю.В., Черкашин М.В., Шеерман Ф.И., Бугаев A.C., Кузнецов А.Л., Гнатюк Д.Л. Разработка комплекта монолитных малошумящих усилителей Х-диапазона на основе 0,15 мкм GaAs рНЕМТ технологии // Доклады ТУСУР. - Издательство ТУСУРа. - 2010 2 (22) - С. 105-117

« ¡г ^ ... „ ¡^ шншштвиш i иш m&mi m i ¡sukkiai ke ■ 11 tt I in <*< ..... ^ншшвшшш к mi iiikini ■ m нн^шш

198

156. Cherkashin M.V., Eyllier D., Babak L.I., Billonnet L., Jarry В., Zaitsev D.A., Dyagilev A.V. Design of a 2-10 GHz feedback MMIC LNA using «visual» technique // Proc. 35th Europ. Microwave Conf. - 2005. - P. 1153-1156.

157. Бабак Л.И., Федоров Ю.В., Черкашин M.B., Шеерман Ф.И., Бугаев А.С., Гнатюк Д.Л., Коколов А.А., Добуш И.М., Дмитриенко К.С., Сальников А.С., Ячменев А.Э. Копланарные монолитные усилители Ка-диапазона на основе 0,13 мкм GaAs mHEMT технологии // Доклады ТУ СУР . - Издательство ТУСУРа. - 2010 2 (22) -С. 20-24.

158. Бабак Л.И., Шеерман Ф.И. Методика проектирования многокаскадных транзисторных усилителей с реактивными согласующими цепями // сб. докладов межд. научн.-практ. конф. «Электронные средства и системы управления. Опыт инновационного развития». - Томск: В-Спектр. -2007.- 4.2. - С. 160.

159. Stephen Е. Sussman-Fort. The Computer-Aided Design of Microwave Matching Networks // International Journal of Microwave and Millimeter-Wave Computer-Aided Engineering.-1991.-Vol. l,No3.-P. 288-305.

160. Dedieu H., Dehollain C., Neirynck J., Rhodes G. A New Method for Solving Broadband Matching Problems // IEEE Transactions on Circuits and Systems. - 1994. - Vol. 41, No. 9. -P. 561-571.

161. Storn R. Differential Evolution - A Simple and Efficient Heuristic for Global Optimization over Continuous Spaces / R. Storn, K. Price // Journal of Global Optimization. -№11.- 1997.-P. 341-359.

Под ред. МЛ. Ьыховского. -М: Издательство «Мир», 1У/5. - ;>3t> с.

163. Смирнов В. П., Фельдштейн А. Л., Явич Л. Р., Справочник по элементам волноводной техники. - 1967. - 652 с.

164. Б.М., Кац, В.П. Мещанов, А.Л. Фельдштейн. Оптимальный синтез устрйоств СВЧ с Т-волнами // Под ред. В.П. Мещанова. - М.: Радио и связь, 1984. - 288 е., ил.

165. Avago Technologies - Analog, Mixed-signal & Optoelectronic Semiconductors [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http:/Av\yvv.avagotech.com

166. Бабак Л.И. Структурный синтез СВЧ полупроводниковых устройств на основе декомпозиционного подхода. // В сб. «Труды ТПУ», вып. 8, ,2006, стр. 160-165.

i ынишшвнв щщлнК Ш1 шк не i а i шшишшкшшшквшуниi < ^ ¿¿ ¿¿¿¿¿шашщшшшашы

199

167. Babak L.I., Cherkashin M.V., Pokrovsky M.Yu. Computer-aided design of utrawide-band transistor amplifiers using decomposition synthesis method // Proc. 32th European Microwave Conf. - Milan, Italy. - 2002. - P. 143-146.

168. Дорофеев С.Ю., Бабак JI.И. Синтез согласующих цепей на сосредоточенных и распределённых элементах с использованием генетического алгоритма // 18-я Международная Крымская конференция «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии» (КрыМиКо'2008). Севастополь, 8-12 сентября 2008 г.: Материалы конф. — Севастополь: Вебер, 2008. - Т. 1. - С. 133-134.

169. Бабак Л.И., Дорофеев С.Ю., Песков М.А., Черкашин М.В., Шеерман Ф.И., Абрамов А.О., Самуилов A.A. Разработка интеллектуальной системы автоматизированного проектирования СВЧ-устройств INDESYS // Доклады ТУСУР. -Издательство ТУСУРа. - 2010 2 (22) - С. 93-96.

170. Бабак Л.И., Касымова Г.К., Поляков А.Ю., Черкашин М.В. Решение задачи стабилизации систем управления на основе построения проекций области устойчивости// Вычислительные технологии, Том 8, Спец. выпуск, Новосибирск 2003, с. 103-113.

171. Бабак Л.И. «Визуальные» вычисления: решение систем нелинейных неравенств и многокритериальных проблем. Вестник Томского государственного педагогического университета, вып. 7 (51), Томск 2005, стр. 21-29.

172. Шеерман Ф.И., Бабак Л.И., Зайцев Д.А. Интегрированная среда «визуального» проектирования корректирующих и согласующих цепей монолитных СВЧ устройств // Известия Томского политехнического университета. Издательство ТПУ - 2006. — Т. 309. №8.-С. 166.

173. Бабак Л.И. Синтез СВЧ монолитных интегральных устройств на основе преобразования моделей пассивных элементов // 18-я Международная Крымская конференция «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии» (КрыМиКо'2008). Севастополь, 8-12 сентября 2008 г.: Материалы конф. - Севастополь: Вебер, 2008. - Т. 1. -С. 129-130.

эквивалентных схем пассивных компонентов l.154 ivifil. в системе hmjüí» y ь-мь // Материалы докладов VII Международной научно-практической конференции

мп mm tmu

\ HI ill В i IS ti в

tul

.1 Ш ¡ BiffiBB

200

«Электронные средства и системы управления» (10-11 ноября 2011 г). - Томск: В-Спектр, 2011. - С.181-185.

175. Visual Studio, Microsoft [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http:-Vwww.microsoft.com/visualstudio/en-us/.

176. TortoiseSVN [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://tonoiscsvn.net/.

177. VisualSVN [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http: "www.visualsvn.com/visual.svn/.

178. Subversion [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://subversion.apache.org/.

179. TestDriven [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http: -/www.iestdriven.net/.

180. NUnit [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http:/-'\\ ww.nunit.org/.

181. Redmine [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http:/www.redmine.org/.

182. ReSharper [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://\v\vw,ictbrains.com/resharpcr/.

183. TeamCity [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.ictbrains.com/teamcity/.

184. .NET Reactor [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://ww w. eziriz.com/dotnet_reactor.htm.

185. Ларман К., Применение UML 2.0 и шаблонов проектирования / Крэг Ларман. - М: Вильяме, - 2009. - С. 736.

186. DevExpress [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://www.devexpress.com/.

187. Touchstone File Format Specification. Version 2.0. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.vhdl.org/ibis/touchstone_\'er2.0/touchstone_ver2 O.pdf.

Приложение А. Методика проектирования многокаскадных СВЧ транзисторных усилителей с

реактивными СЦ

Здесь описывается предложенная в [22, 36, 158] методика проектирования многокаскадных СВЧ транзисторных усилителей с реактивными СЦ (рис. 1.26). Она основана на последовательном построении ОДЗ коэффициентов отражения источника

сигнала Г^' и нагрузки Г^'' для каждого активного элнемента АЭ/ (/ = 1,/^, где Ы- число

каскадов) на ряде фиксированных частот и синтезе СЦ по этим ОДЗ.

А.1. Формулирование требований к отдельным каскадам многокаскадного СВЧ транзисторного усилителя

Перед началом проектирования на фиксированных частотах юк(к = \,т) полосы пропускания сое[со^со^] задаются требования к характеристикам многокаскадного усилителя:

С-<а<С+,А^<А^+,|5'11|<|5п|+,|522|<|5'22|+Д>1, (А.1)

где С,С*, М7"1", ¡^лр, |522|+- граничные значения соответственно коэффициента

усиления, коэффициента шума, модулей входного и выходного коэффициентов отражения; А: - коэффициент устойчивости усилителя.

Оценка коэффициента усиления многокаскадного усилителя. При выборе числа каскадов необходимо оценить коэффициент усиления многокаскадного усилителя с помощью следующей формулы [12]:

(А.2)

1=1 7=17+1

где , С^ и С\у - соответственно реализуемый, располагаемый и рабочий коэффициенты усиления АЭ,. Максимально возможное значение коэффициентов усиления , С/,1,-' и активного элемента достигается в режиме двухстороннего сопряженного согласования и равно Такая оценка может использоваться для

абсолютно устойчивых АЭ. Если АЭ; условно устойчив, в качестве максимальных величин Сц) Ст^ и С^ можно принять его меру однонаправленности

п(0 = с<') / с('> Чт 21 ' Л12

Если в первом каскаде малошумящего усилителя коэффициент отражения Г

(1)

выбирается из условия минимизации коэффициента шума (Г^ = Г^)), максимальное значение его коэффициента усиления можно взять равным ^"(Г^)-

Оценка коэффициента шума. Учет шумов первых двух усилительных каскадов производится по известной формуле Фрииса:

F = ^(Г?) + * .У5./. 1 . (А.З)

^ (ГУ)

Если оба каскада настраиваются на минимум шума (Г^ = Г^ и Г^2) = ), оценка

для минимально возможного коэффициента шума многокаскадного усилителя производится по следующей формуле:

/7(2) _1 Р = /7<" I гмп

т,п ^(гй)'

где и ~ соответственно минимальные коэффициенты шума АЭ1 и АЭг.

Из (А.З) следует оценка допустимого коэффициента шума второго каскада при заданном коэффициенте шума всего усилителя Т7:

(А.4)

Формулы (А.З) и (А.4) используются на верхней граничной частоте полосы пропускания усилителя.

Требования ко входному и выходному коэффициентам отражения усилительных каскадов. В принципе требования к модулям коэффициентов отражения

на входе ((^ц^) и выходе (|522|(,)) внутренних усилительных каскадов (во входном и

выходном сечениях АЭ; , / = 2^ — 1) в полосе пропускания ничем не ограничиваются, кроме условия пассивности входного и выходного импедансов каскада. Коэффициенты отражения на входе первого каскада (|5П|Ш) и на выходе последнего каскада (|522|<'У)) равны соответственно входному и выходному коэффициенту отражения усилителя:

■■(■В!) <1 ИШВ! III * <ППШ11Ш1ШШ|| [ШНП > I < »ШИШИ 1ИВЧМЯ1 » 1111ИЧ

203

1^11|(П = I' 1^22 |<Л) = |^22| • ® связи с этим можно записать следующие требования к модулям коэффициентов отражения усилительных каскадов в полосе пропускания:

где |5'п|+, |522|+ - граничные значения модулей коэффициентов отражения на входе и выходе усилителя.

Заметим, что иногда с целью упрощения проектирования многокаскадного усилителя для некоторых усилительных каскадов целесообразно снизить внутренние

коэффициенты отражения: |5,11|('+1) =|»5'22|(') где |5|+ = 0,3 ^ 0,7.

Обеспечение безусловной устойчивости многокаскадного усилителя.

Коэффициент устойчивости к однокаскадного усилителя с реактивными СЦ равен коэффициенту устойчивости АЭ [72]. Поэтому абсолютно устойчивый однокаскадный усилитель можно спроектировать, лишь обеспечив абсолютную устойчивость АЭ (например, путем подключения к транзистору стабилизирующих цепей [72]).

В многокаскадном усилителе (рис. 1.26) можно достичь безусловной устойчивости при условно устойчивых АЭ за счет выбора межкаскадных реактивных четырехполюсных СЦ. Это впервые было показано в [73], где исследованы пределы изменения инвариантного коэффициента устойчивости к двухкаскадного усилителя в зависимости от значений коэффициентов устойчивости составляющих активных

элементов АЭ1 и АЭг.

Для обеспечения абсолютной устойчивости многокаскадного усилителя с реактивными СЦ (рис. 1.26) достаточно, чтобы модули коэффициентов отражения на входе и выходе всех усилительных каскадов (т.е. во входном и выходном сечениях каждого АЭ) не превышали единицу при любых изменениях пассивных коэффициентов отражения источника сигнала Г5 и нагрузки Гл усилителя:

А.2. Процедура проектирования многокаскадных СВЧ транзисторных усилителей

Проектирование многокаскадного усилителя (рис. 1.26) начинается с синтеза одной из межкаскадных СЦ (например, первой межкаскадной цепи СЦ2) и включает следующие этапы:

1. Формулирование требований к отдельным усилительным каскадам.

2. Проектирование двухполюсных КЦ для соседних активных элементов АЭ1 и АЭ2. Для этого строятся ОДЗ входного импеданса КЦ и происходит синтез цепи по этим ОДЗ.

3. Построение полных ОДЗ коэффициентов отражения источника сигнала и нагрузки для соседних активных элементов A3i и АЭг.

4. Синтез межкаскадной СЦ2 по ОДЗ, полученным на предыдущем шаге.

5. Вычисление параметров соединения A3i - СЦ2 - АЭ2, представление этого соединения в виде отдельного блока - составного активного элемента АЭ2.

6. Уточнение требований, построение полных ОДЗ для составного АЭ2 и АЭз.

7. Синтез межкаскадной СЦз по полученным ОДЗ и т. д.

8. Получение полных ОДЗ для составного АЭд,.

9. Синтез входной и выходной СЦ по найденным ОДЗ.

Построение ОДЗ коэффициентов отражения генератора и нагрузки для каждого усилительного каскада по требованиям к комплексу характеристик выполняется с использованием программы Region. Синтез межкаскадных реактивных СЦ по заданным ОДЗ до сих пор осуществлялся двумя способами: с помощью упрощенных «визуальных» процедур [155] или на основе ГА [157]. Однако первый подход является приближенным, ведет к получению неоптимальных цепей и потере точности проектирования. Подход с использованием ГА является пока экспериментальным и не полностью исследованным, законченный программный продукт для синтеза КЦ и СЦ по ОДЗ иммитанса на этой основе отсутствует.

in I ■¡■■■■■■■■II ■ IB I ■ II liltl 111 ■■ iltBlllBI IUBK Bill II - .«111 11ИШШ1 mil , ..

205

Приложение Б. Программная платформа Indesys

Б.1. Предпосылки к созданию системы Indesys как программной

платформы

Большинство существующих САПР, предназначенных для проектирования СВЧ РЭУ (такие, как ADS, Microwave Office, Serenade, Genesys и др.), решают только задачу моделирования, то есть расчёта характеристик по уже заданной принципиальной схеме и топологии устройства. Выбор последних осуществляется на основе эвристического подхода с использованием опыта разработчика, многократного моделирования и параметрической оптимизации. Это делает процесс проектирования СВЧ устройств длительным и трудоемким и не гарантирует получения наилучших результатов.

Для повышения эффективности проектирования необходимо программное обеспечение, позволяющее решать обратную задачу - синтеза, т.е. генерации принципиальной схемы и топологии СВЧ устройства по заданным требованиям.

В Лаборатории интеллектуальных компьютерных систем (ЛИКС) ТУСУР в течение ряда лет выполняются исследования в области теории, методов и алгоритмов структурного синтеза СВЧ цепей [24, 25, 29, 48, 127, 132, 153, 157, 166, 167]. В ходе исследований был создан комплекс экспериментальных программ, предназначенных для синтеза определенных типов СВЧ устройств [29, 49-51, 127, 151, 158, 168]. Однако эти программные продукты используются отдельно друг от друга и обладают жёсткой внутренней структурой. В результате их применение не очень удобно, а поддержка и дальнейшее развитие значительно осложнены.

В связи со сказанным в ЛИКС ТУСУР была разработана интеллектуальная система проектирования радиоэлектронных устройств «Intelligent Design System» (Indesys) [169]. Изначально она была задумана как единая программная среда, в которой могут быстро создаваться программы автоматизированного проектирования (моделирования, синтеза) различных типов активных и пассивных СВЧ устройств, а также средства автоматизации измерений и построения моделей элементов в виде подключаемых модулей.

В основу системы Indesys положен ряд разработанных коллективом сотрудников ЛИКС новых подходов, в том числе декомпозиционный метод синтеза активных СВЧ

устройств [48, 166], процедура решения систем нелинейных неравенств на основе построения проекций многомерных областей [170, 171], оригинальные интерактивные процедуры «визуального» проектирования пассивных цепей [50, 51, 172] на базе технологии «визуальных вычислений» [171], подход к проектированию СВЧ МИУ на основе преобразования моделей элементов [173], автоматический синтез пассивных и активных СВЧ цепей на базе генетического алгоритма (ГА) [168] и др.

Предполагалось, что программная среда 1пс1е8уз будет иметь единый пользовательский интерфейс, с помощью которого можно получить доступ к различным методикам синтеза цепей, модулям автоматизации измерений и построения моделей. В результате будут обеспечены следующие преимущества:

- использование единого программного продукта исключит необходимость передавать данные между различными программами проектирования с помощью файлов;

— использование единых унифицированных стандартов повысит скорость и эффективность процесса проектирования.

показали, что такая концепция не позволяет достичь поставленных целей. Это связано прежде всего с большим разнообразием проектных задач, а также методов и подходов к их решению.

В результате были выявлены следующие недостатки первоначальной концепции системы киЗезув:

1. Методики, разрабатываемые в среде 1пёезу5, сильно различаются между собой. Следовательно, они требуют от пользователя совершенно различных действий как в настройке проекта, так и в процессе проектирования и анализа решения. В связи с этим не удалось добиться универсальности архитектуры и пользовательского интерфейса.

2. Несмотря на то, что различные методики синтеза были реализованы в одной программной среде, пользователь не имеет возможности быстро переключаться и передавать промежуточные данные между различными процедурами синтеза.

В связи со сказанным, с участием автора была разработана следующая версия системы ¡пёезуз на основе новой концепции и измененной архитектуры. Система теперь представляет собой не среду с единым пользовательским интерфейсом, обеспечивающим пользователю все инструменты проектирования, а программную платформу - набор

максимально независимых друг от друга программных модулей, с помощью которых возможна быстрая разработка комплекса программ синтеза СВЧ РЭУ, автоматизации измерений и построения моделей СВЧ элементов.

В программной платформе 1пс1езу8 были выделены следующие модули:

- Библиотека радиоэлектронных схем. Содержит механизмы представления и моделирования элементов линейных цепей и шаблоны их соединений, экстракции параметров моделей СВЧ элементов в виде эквивалентных схем и др.

- Модуль математических процедур. Содержит комплексную и матричную арифметику, методы оптимизации и шаблоны для создания целевых функций, алгоритмы аппроксимации, численные методы интегрирования и др.

- Модуль синтаксического анализа файлов данных, содержащих информацию о параметрах четырехполюсных и многополюсных подсхем (*.тсН£ *.з1р, *.з2р, *.г1р, *.г2р и др.), требованиях к характеристикам цепей и устройств (*.гед), к ОДЗ иммитанса или коэффициента отражения (*.г§п).

- Модуль визуализации данных. Содержит визуальные компоненты для представления данных в виде таблицы, прямоугольного графика, диаграммы Вольперта-Смита и т.д.

- Модуль управления пользовательским интерфейсом. Предоставляет единый механизм для отображения и работы с дочерними формами, меню и панелями инструментов, диалоговыми окнами, сообщениями об ошибках и т.д. Разработанная архитектура позволяет гибко и быстро создавать различные пользовательские представления, ориентированные на те или иные задачи проектирования.

Объектно-ориентированный подход к программированию позволил разработать данные модули параллельно и независимо друг от друга. Расширяемость модулей достигается благодаря принципу полиморфизма в объектно-ориентированном подходе к программированию, а также за счет механизма «внедрения зависимостей» и паттернов проектирования «Шаблонный метод», «Абстрактная фабрика», «Посредник» и др. Более детальное описание структуры модулей программной платформы ЫсЬвув представлено в п. Б.3.2.

Рассмотренный подход имеет многие достоинства единой программной среды - в частности, он обладает универсальным математическим аппаратом, необходимым для

I I I в e a in ни

■ Kl I Ш К1ШВЕ I

lit m KiiiKi t

быстрой разработки и расширяемости программ; унифицированными стандартами файлов для обмена данными между различными программами проектирования; общим механизмом работы с элементами управления пользовательского интерфейса, способствующим созданию различных программ со схожими принципами работы. В то же время этот подход лишен указанных ранее недостатков - несмотря на использование различными программами общих модулей, они реализуются параллельно и независимо друг от друга. Такой подход позволяет учитывать специфику каждой проектной процедуры.

В настоящий момент на основе платформы Indesys либо реализованы, либо еще разрабатываются ряд программ синтеза различных типов пассивных и активных СВЧ устройств, в частности:

- программа «визуального» проектирования двухполюсных КЦ и реактивных четырехполюсных СЦ Locus [49, 54];

- программа автоматического синтеза СЦ и фильтров на основе ГА GeneSyn

[138];

- программа «визуального» проектирования СВЧ транзисторных усилителей с двухполюсными цепями коррекции и обратной связи Amp [50, 51];

- программа «визуального» проектирования СВЧ транзисторных усилителей с реактивными четырехполюсными СЦ и КД Region [50, 51];

- программа автоматического синтеза СВЧ транзисторных усилителей на основе ГА GeneAmp [16].

Кроме того, для решения задач построения моделей и измерения параметров

нрш раммы.

- программа построения моделей элементов СВЧ монолитных интегральных схем на основе многомерных полиномов Model Builder [59];

- программная система управления измерительными СВЧ приборами и построения моделей элементов СВЧ устройств Measurement Suite [174], которая включает ряд программ:

о Measurement (автоматизация СВЧ измерений);

о Deembedding (исключение паразитных влияний контактных площадок);

о Database (взаимодействие со специализированной базой данных) о Statistics (статистический анализ результатов измерений) о Extraction-P (построение моделей пассивных элементов в виде ЭС); о Extraction-L (построение малосигнальных моделей полупроводниковых устройств - СВЧ транзисторов и диодов);

о Extraction-NL (построение нелинейных моделей полупроводниковых устройств - СВЧ транзисторов и диодов).

Опыт использования программ подтвердил эффективность предложенных подходов и алгоритмов при решении практических задач проектирования СВЧ устройств [16, 49-51, 59, 138, 172, 174]. Реализация программ на базе платформы Indesys позволила значительно уменьшить трудоемкость и сократить сроки их разработки.

Б.2. Инструментальные средства, используемые при разработке платформы Indesys

Платформа Indesys разрабатывалась с использованием платформы .NET Framework и языка программирования С#. Язык С# обеспечивает объектно-ориентированный подход, основные принципы которого - инкапсуляция, наследование и полиморфизм — значительно упрощают реализацию сложных программных систем.

При разработке платформы Indesys были использованы следующие инструменты:

- В качестве среды разработки была использована Microsoft Visual Studio

[175]. На сегодняшний день она является наиболее функциональной средой для разработки сложных программных систем. Кроме того, существует множество различных инструментов, которые интегрируются в Visual Studio и позволяют расширить функциональные возможности среды.

- Так как платформа разрабатывается коллективом авторов, то для обеспечения групповой разработки были использованы бесплатные средства TortoiseSVN

[176] и VisualSVN [177], основанные на системе общего хранилища исходного кода и версионного контроля Subversion [178].

- В качестве системы модульного тестирования была использована бесплатная система TestDriven.NET [179], основанная на библиотеке NUnit [180] и интегрируемая в

11 H мн В KB ( К ВВЙИ

■HSR IHK RBBi ■ BE I

s вв e^MBí шввшевши ib

Visual Studio. Она позволяет писать и запускать модульные тесты непосредственно в среде разработки.

- Учет задач и ошибок обеспечивался с помощью системы Redmine [181], установленной на внутреннем сервере.

- В качестве инструмента, автоматизирующего рефакторинг исходного кода, было использовано средство ReSharper [182].

— Автоматическая верификация целостности и правильности работы модулей, проверка качества кода, а также сборка программы в инсталляционный пакет осуществлялась с помощью системы TeamCity [183].

— В качестве системы лицензирования и защиты исходного кода программы использовалась система .NET Reactor [184].

Б.З. Описание программной платформы Indesys Б.3.1.Архитектура системы Indesys

Для того чтобы обеспечить возможность использования платформы Indesys в качестве основы для реализации широкого спектра задач в области проектирования, моделирования и измерений СВЧ устройств, а также обеспечить возможность расширения и наращивания функциональных возможностей разрабатываемой системы, было решено разделить ее на несколько уровней (рис. Б.1). Далее в качестве языка описания архитектуры будем использовать язык UML [185].

Indesys

Locus а

gMatch а

Measurement Suite а

Другие программы а

Рисунок Б.1 - Архитектура системы Indesys в виде UML-диаграммы компонентов

Ядро платформы Indesys. Находящееся на первом (нижнем) уровне ядро платформы Indesys обеспечивает общую функциональность для задач проектирования, моделирования и измерений СВЧ устройств: комплексная матричная арифметика, представление радиоэлектронных цепей, алгоритмы моделирования, модуль взаимодействия с аппаратными средствами (измерительными приборами), модуль взаимодействия с САПР Microwave Office и др.

Ядро платформы Indesys должно быть максимально гибким и наращиваемым, обеспечивать высокую скорость вычислений и включать специальные механизмы, позволяющие решать различные классы задач (например, структурный и параметрический синтез РЭУ) с помощью разных методик и алгоритмов. Эти требования выполняются благодаря использованию концепции шаблонов для хранения и представления радиоэлектронных цепей, применению прямых быстродействующих алгоритмов моделирования для каждого из типов устройств, возможности хранения

промежуточных результатов моделирования, хранения вариантов решений (синтезированных цепей), а также других механизмов.

Модули расширения. Данный уровень обеспечивает расширяемую функциональность платформы Indesys: алгоритмы аппроксимации, оптимизации, средства визуализации данных (таблица, прямоугольный график, диаграмма Вольперта-Смита и т.д.), базовые библиотеки моделей элементов и топологических структур для организации логического представления схем и т.д.

Вся расширяемая функциональность реализуется в виде подключаемых модулей (плагинов). Плагин представляет собой обычную dll-библиотеку, реализующую заранее известный основному приложению интерфейс. Отличительной особенностью плагинов является то, что они способны встраиваться в программную систему без необходимости её перекомпиляции, что достигается благодаря использованию полиморфизма в объектно-ориентированном подходе к программированию и технологии «рефлексии» в .NET Framework. Использование плагинов является общепринятой практикой при создании приложений, поддерживающих расширение через подключение внешних библиотек, что становится особенно важным при создании любого вида САПР.

Для наращивания модулей расширения различными алгоритмами и методиками без перекомпиляции программы разработчик должен использовать программные интерфейсы каждого модуля расширения (API модулей расширения), которые находятся в ядре платформы Indesys.

Таким образом, благодаря описанному подходу к организации программной платформы Indesys обеспечивается возможность использования ее в качестве основы для реализации широкого спектра задач в области проектирования, моделирования и измерений СВЧ устройств, достигается возможность непрерывного расширения и наращивания функциональных возможностей системы.

Б.3.2. Структура модулей платформы Indesys

В данном подразделе рассмотрим структуру платформы Indesys на уровне отдельных модулей. На рис. Б.2 представлена UML-диаграмма пакетов платформы Indesys. Пакеты используются для объединения классов и остальных модулей в группы.

Программа

Kernel

_J --CC C2-. 0",

_J - С TCJ :

_J-Cc eczcn

_( -Ccnnci

_j - DstaStcrsgs

_j - Grspn

_| - nsrrjnsT:

_J - Man __J fig

Extensions

_) - -ccrc/ nator:

_J - Cats Storage 5 _J - £ en ST.: _j - GC3 FJHCICIS

_J - G'5cn: _J - те graters _j - Oct n ;ers

Рисунок Б.2 - Структура модулей платформы Indesys в виде UML-диаграммы пакетов Б.3.2.1 Модули ядра платформы Indesys

Ядро (пакет Kernel на рис. Б.2) реализует структурные элементы внутреннего представления данных, а также обеспечивает базовый набор операций, которые можно над ними выполнять. Ядро платформы Indesys состоит из следующих модулей (рис. Б.2).

Application - представляет набор классов и программных интерфейсов высокоуровневого взаимодействия с самим приложением, разработанным на базе платформы Indesys. Содержит основной класс Арр, предоставляющий методы для работы с вычислительным ядром системы.

Circuit - предоставляет набор классов для логического представления и отображения электрических схем.

Collection - содержит вспомогательные классы, реагирующие на добавление, удаление и изменение элемента в коллекции.

Common - содержит классы, реализующие общие механизмы, используемые в разрабатываемых программах (паттерны «Одиночка», «Фабрика» и т.д.), а также инструменты для работы с такими типами данных, как диапазон значений вещественных чисел, матрицы комплексных чисел и т.д.

Datastorage - обеспечивает базовую функциональность работы с внешними файлами.

Graph - содержит базовый функционал средств визуализации данных.

Instrument - содержит средства для работы с аппаратными приборами. Через данный модуль можно взаимодействовать с приборами посредством стандартного интерфейса VISA. В частности, пользователь может снимать с прибора данные, выводить их на графики и т.п.

Math - содержит классы математического аппарата: работу с комплексными числами, матрицами, базовый функционал алгоритмов оптимизации, аппроксимации, численных методов интегрирования и т.д.

Modeling - предоставляет набор классов, обеспечивающих механизмы построения моделей: измерение цепей, алгоритмы деэмбеддинга и экстракции параметров моделей СВЧ элементов в виде ЭС, и др.

UI (User Interface) - содержит основные элементы управления и интерфейсные формы, используемые во всех разрабатываемых программах (формы задания частот проекта, требований к характеристикам проектируемого устройства и т.д.).

Б.3.2.2 Архитектура модулей расширения

Модули расширения платформы Indesys состоят из следующих модулей (пакет Extensions на рис. Б.2):

Approximators - содержит различные методы аппроксимации.

Datastorages - реализует загрузку, сохранение и опрос файлов, содержащих данные о моделях, областях допустимых значений и т.п.

Поддерживаемые файловые форматы:

- многополюсные параметры схем: Touchstone (*.slp, *.s2p, *.zlp, *.z2p и т.п.),

*.mdif;

- ограничения: *.rgn (ограничения в виде областей), *.req (ограничения в табличной форме) и др.

Описание данных форматов файлов приведено в Приложении В.

Elements - содержит библиотеку моделей элементов (сосредоточенные и распределенные, модели в виде ЭС, модели с добротностью, модели, учитывающие влияние температуры и т.д.).

GoalFunctions - содержит библиотеку шаблонов для создания целевых функций (минимаксная, среднестепенная, симметричная R-функция, несимметричная R-функция и т.д.).