Метод системотехнического проектирования линейных трактов радиоприемных и радиопередающих устройств тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.12.04, кандидат наук Вишняков Рустам

• Вишняков Рустам
• кандидат наук
• 2021

Оглавление диссертации кандидат наук Вишняков Рустам

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

I ОБЗОР И АНАЛИЗ МЕТОДОВ ПРОЕКТИРОВАНИЯ АНАЛОГОВОЙ ЧАСТИ РАДИОПРИЕМНЫХ И РАДИОПЕРЕДАЮЩИХ УСТРОЙСТВ

1.1 Анализ состояния методов проектирования радиотехнических устройств

1.2 Обзор современных САПР системотехнического уровня проектирования линейных трактов

1.3 Разработка алгоритма структурного синтеза, анализа и параметрической оптимизации линейных трактов радиоприемных и радиопередающих устройств

Выводы по главе

II РАЗРАБОТКА МЕТОДА СТРУКТУРНОГО СИНТЕЗА, АНАЛИЗА И ПАРАМЕТРИЧЕСКОЙ ОПТИМИЗАЦИИ ЛИНЕЙНЫХ ТРАКТОВ РАДИОПРИЕМНЫХ И РАДИОПЕРЕДАЮЩИХ УСТРОЙСТВ

2.1 Реализация метода структурного синтеза схем

2.1.1 Разработка алгоритма структурного синтеза схем

2.2 Реализация метода параметрической оптимизации характеристик структурной схемы линейного тракта

2.2.1 Сравнительный анализ и выбор метода оптимизации

2.2.2 Определение параметров оптимизации

2.2.3Разработка алгоритма комбинированного метода оптимизации

2.3 Реализация метода векторной оптимизации характеристик структурной схемы линейного тракта

2.3.1 Выбор критериев векторной оптимизации

2.4 Разработка метода анализа структурной схемы линейных трактов

2.4.1 Описание математической модели структурной схемы линейных трактов

2.4.2 Разработка алгоритма математического моделирования линейных трактов

2.4.3 Пример математического моделирования линейного тракта

2.5 Реализация метода принятия решения

2.5.1 Разработка алгоритма принятия решения

2.6 Описание системотехнического метода проектирования линейных трактов

Выводы по главе II

III РАЗРАБОТКА ПРОГРАМНОГО КОМПЛЕКСА СТРУКТУРНОГО СИНТЕЗА, АНАЛИЗА И ПАРАМЕТРИЧЕСКОЙ ОПТИМИЗАЦИИ ЛИНЕЙНЫХ ТРАКТОВ РАДИОПРИЕМНЫХ И РАДИОПЕРЕДАЮЩИХ УСТРОЙСТВ

3.1 Практическая реализация разработанных алгоритмов и методов в программном

комплексе

3.2 Применение программного комплекса RF Systems Designer на примере проектирования линейного тракта приемного устройства

Выводы по главе III

IV ПРИМЕНЕНИЕ РАЗРАБОТАННОГО МЕТОДА И ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ПРОЕКТИРОВАНИЯ РАДИОПРИЕМНЫХ И РАДИОПЕРЕДАЮЩИХ УСТРОЙСТВ

4.1 Проектирование линейного тракта приемного модуля

4.1.1 Экспериментальное исследование разработанного модуля

4.2 Проектирование линейного тракта передающего модуля

4.3 Перспективы развития и применения разработанного метода проектирования и программного комплекса

Выводы по главе IV

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ПРИЛОЖЕНИЕ А. ХАРАКЕТРИТИКИ ПРИМЕНЯЕМОЙ ЭЛЕМЕНТНОЙ БАЗЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ Б. СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ МЕТОДОВ ОПТИМИЗАЦИИ

ПРИЛОЖЕНИЕ В. ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К СХЕМЕ

ПРИЛОЖЕНИЕ Г. СВИДЕТЕЛЬСТВО О РЕГИСТРАЦИИ ПРОГРАММЫ ДЛЯ ЭВМ

ПРИЛОЖЕНИЕ Д. АКТ ВНЕДРЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Метод системотехнического проектирования линейных трактов радиоприемных и радиопередающих устройств»

Актуальность работы

Основополагающей и неотъемлемой частью радиоэлектронных систем (РЭС) различного назначения (спутниковая, мобильная, радиорелейная связь, радиолокационные, радионавигационные системы) являются приемники и передатчики. При этом развитие смежных технологий, освоение новых частотных диапазонов, способов формирования и извлечения информации приводят к повышению сложности радиотехнических систем и комплексов. Вместе с тем повышаются и требования к процессам проектирования [1]. Кроме того, проблема сокращения сроков проектирования таких радиотехнических систем остается актуальной [2]. Вышеперечисленные обстоятельства ставят комплекс задач перед разработчиками радиоприемников и радиопередатчиков, включающий в себя проблемы повышения качества связи (помехоустойчивость, скорость передачи информации, ресурсоемкости), надежности, стоимости, сроков проектирования и производства и другие задачи.

Развитие электроники и вычислительной техники, математических алгоритмов и методов формирования и обработки сигналов позволяет решить гораздо эффективнее по ряду критериев многие из перечисленных задач в цифровом виде (фильтрация, детектирование и т. д.). Отчетливо прослеживается тенденция к разделению приемных и передающих модулей на две принципиально разные части - аналоговую и цифровую [3]. Появился новый класс радиоэлектронных устройств - ББЯ-системы [4]. Однако существует ряд задач, которые принципиально не могут быть решены в цифровом виде: усиление и фильтрация СВЧ-сигнала, обеспечение согласования антенно-фидерных устройств и цепей приемного/передающего устройства, формирование опорных частот, гетеродинное предобразование сигнала и другие задачи. Данный круг задач решается аналоговыми трактами - линейными трактами приемников и передатчиков. К системам, в которых предполагается функционирование данных трактов, предъявляются все более жесткие требования к характеристикам с одной стороны, с другой все более многочисленные, поскольку очевидно, что при росте сложности РЭС невозможно отдавать приоритет только одному параметру, поскольку это приводит к нерациональности использования весьма ограниченных ресурсов (частотных, мощностных, временных). В то же время развитие аналоговой электроники и

схемотехники обуславливает большую вариативность построения аналоговой части приемных и передающих устройств.

В сложившейся ситуации многим разработчикам при структурном проектировании рассматриваемой части приемников и передатчиков - линейного тракта - приходится сталкиваться с задачей поиска и выбора элементной базы, схемных решений и варианта структурного построения, которое бы удовлетворяло всем предъявляемым требованиям. Сократить общие сроки проектирования и повысить его качество возможно путем применения современных методов быстрого и точного моделирования [5].

Методы проектирования с применением САПР различного уровня и назначения являются наиболее перспективным направлением развития методов проектирования РЭС, позволяя снизить стоимость, сократить сроки проектирования, улучшить результаты [6-10]. В связи с этим основным инструментом моделирования радиоэлектронных систем и устройств на сегодняшний день являются системы автоматизированного проектирования, представленные достаточно широким рядом программ, которые подробно описаны в работах [11-13]. Современные САПР, предназначенные для проектирования РЭС, решают широкий круг задач - от расчета интегральных микросхем до системотехнического моделирования. Тем не менее, современные САПР схемотехнического уровня, позволяя произвести моделирование и оптимизацию отдельных схем, не учитывают их функционирование в составе тракта. Таким образом может оказаться, что дорогой элемент с высоким показателем одной конкретной характеристики плохо применим для большинства решений, а простой и дешевый аналог более эффективен для применения. Ограничения современных САПР системного уровня заключаются в том, что при расчете тракта с заданным структурным построением параметры каждого из узлов тракта определяются пользователем «вручную», что затрудняет анализ при большом количестве элементов, которые можно использовать для построения схемы. Кроме того, узлы тракта, для обеспечения большей универсальности проектирования, представляют собой унифицированные блоки, что позволяет воспроизводить в виде модели большинство из применяемых элементов, но ограничивает стандартным набором регулируемые и определяемые характеристики у отдельного узла. Это обстоятельство не позволяет учесть отсутствующие в модели характеристики или более сложные математические зависимости характеристик узла,

например, нелинейные зависимости, зависимости в виде функции многих переменных. Как следствие, ряд характеристик линейного тракта в целом не поддается расчету. Второе ограничение, накладываемое использованием готовых САПР, связано с отсутствием возможности производить структурный с учетом базы данных доступных элементов.

Таким образом, хотя современные САПР и являются эффективным инструментом решения конкретных задач (например: расчет конкретной характеристики, построение графика частотной или временной зависимости и т.д.), они не могут рассматриваться как ключевая и исчерпывающая составляющая методики проектирования линейных трактов и не могут рассматриваться как достаточный метод разработки радиотрактов приемных/передающих устройств.

Как правило, выбор структурной схемы и элементной базы осуществляется на основании эвристических подходов, упрощенных инженерных методик, использования опыта разработчика и оценки характеристик тракта путем многократного моделирования и оценки промежуточных результатов с помощью САПР. Указанный подход к проектированию является трудоемким, нецеленаправленным и не гарантирует получения результата.

Таким образом, разработка метода проектирования и его программной реализации для автоматизации проектирования линейных трактов

радиоприемных/радиопередающих устройств является актуальной задачей.

С целью решить возникающий таким образом ряд технических проблем в данной диссертации рассматривается вопрос составления алгоритма и разработки на его основе метода проектирования линейных трактов приемных и передающих устройств, позволяющего производить структурный синтез, анализ и параметрическую оптимизацию линейных трактов радиоприемных и радиопередающих устройств. Основополагающей частью описанного в диссертации метода проектирования, является математическая модель разрабатываемого тракта, которая с достаточной точностью описывает реальное физическое поведение узлов и тракта в целом. Основой данной модели, позволяющей произвести расчет радиотрактов, является теория проектирования РЭС, теория приемников и передатчиков. Среди работ, описывающие теорию и методы проектирования РЭС, стоит выделить работы Резвиг В.Д., Алексеева О.В., Пискорского Н.В., Лемешко Н.В., Гуткина Л.С [11-17], вопросам рассмотрения основных

математических соотношений для расчета характеристик линейного тракта, его моделирования и проектирования посвящены работы [18-27]. Вклад в теорию проектирования радиоприемных и радиопередающих устройств внесли работы Rodhe U.L, Буга Н.Н, Фомин Н.Н., Razavi В., Pozar D.M., Шахгильдян В.В, Колоссовский Е.А., Friis H.T, Сиверс А.П.

Для повышения автоматизации проектирования, учитывая весь комплекс требований к проектируемому радиотракту, необходимо применение методов структурного синтеза и параметрической оптимизации. В настоящее время существуют эффективные методы теории векторной оптимизации, позволяющие решить задачу поиска компромисса характеристик тракта и принятия решения (Кини Р.Л., Полтерович В.М., Штойер Р., Парето В., Эддоус М.) [28-33]. Задача параметрической оптимизации изучена в работах Гейла Д. (Gale D.), Паркинсона А. Р. (Parkinson A. R.), Хука Р. (Hooke R.), Дживса Т. А. (Jeeves T. A.), Черноруцкого И. Г., Хофера Э. (Hofer E.) [34-38]. Применение параметрической оптимизации, наряду с положениями теории векторной оптимизации, является основой оптимального проектирования РЭС. Вопрос оптимального проектирования РЭС по конструкторско-технологическим, эксплуатационным, электрическим и другим показателям рассмотрен в работах Муратова А.В., Гуткина Л.Т., Колукова В. В., Кочегарова И. И., Ланнэ А. А. [39-44]. В то же время, не существует работ, посвященных вопросу оптимального построения приемных/передающих устройств по структурно-элементному и параметрическому критериям.

Решение поставленной в настоящей работе задачи структурного синтеза, параметрической оптимизации и принятия решения позволит уменьшить сроки проектирования за счет снижения времени принятия решения о выборе элементной базы, схемотехнических решений и функционального облика РЭС. Учет комплекса предъявляемых требований позволит осуществить параметрическую оптимизацию проектируемой схемы по совокупности параметров. Решение задачи многопараметрического учета в математической модели позволит увеличить достоверность результатов моделирования, учесть взаимовлияние параметров элементов в тракте, рассчитать характеристики, не учитываемые в существующих САПР.

Противоречие между необходимостью проектирования линейных трактов

U С» U U 1 U

радиоустройств при наличии большой структурной, схемной и функциональной

вариативностью и отсутствием в инженерной практике методов и средств структурного синтеза, анализа и параметрической оптимизации линейных трактов на системотехническом уровне проектирования является проблематикой работы.

На основе вышеизложенного можно сформулировать цель и основные задачи исследования.

Цель работы

Целью работы является повышение эффективности разработки линейных трактов приемных и передающих радиоустройств по критерию трудозатратности и результатов проектирования путем разработки метода проектирования системного уровня. Работа соответствует паспорту специальности 05.12.04 - Радиотехника, в том числе системы и устройства телевидения нижеприведенным пунктам:

• разработка устройств генерирования, усиления, преобразования радиосигналов в радиосредствах различного назначения. Создание методик их расчета и основ проектирования;

• создание теории синтеза и анализа, а также методов моделирования радиоэлектронных устройств;

• разработка научных и технических основ проектирования, конструирования, технологии производства, испытания и сертификации радиотехнических устройств;

• разработка радиотехнических устройств для использования их в промышленности, биологии, медицине, метрологии и др.

Цель достигается решением следующих основных задач:

1. Разработка метода структурного синтеза, анализа и параметрической оптимизации линейных трактов радиоприемных и радиопередающих устройств и выработка критерия оптимальности, обеспечивающего возможность автоматического учета всех возможных элементных, схемных и структурных реализации линейных трактов, возможность расчета требуемых характеристик.

2. Разработка алгоритма структурного синтеза и анализа линейных трактов радиоприемных и радиопередающих устройств.

3. Разработка алгоритма параметрической оптимизации и принятия решения о выборе элементной базы, схемотехнических решений и структурного построения линейного тракта радиоприемного/радиопередающего устройства.

4. Разработка математической модели учета многопараметрической и многофункциональной зависимости характеристик функциональных узлов линейного тракта.

5. Разработка программного комплекса для структурного синтеза, анализа и параметрической оптимизации линейных трактов радиоприемных и радиопередающих устройств на основе разработанных методов, алгоритмов и математической модели.

6. Проектирование и разработка приемного СВЧ-модуля с применением разработанных алгоритмов, методов и программных продуктов, экспериментальное исследование модуля.

Объект и предмет исследования

Объект исследования - процесс проектирования линейных трактов приемных и передающих радиоустройств.

Предмет исследования - метод системотехнического проектирования линейных трактов радиоприемных и радиопередающих устройств, средства математического моделирования и программно-аппаратное обеспечение для проектирования линейных трактов.

Теоретическая и методическая основа исследования

Основными используемыми методами при проведении исследования являются теория проектирования устройств приема и передачи сигналов, теории СВЧ-техники, схемотехники аналоговых устройств, применение теории и методов оптимизации, теории статистического анализа, методы моделирования и программирования.

Достоверность научных положений

Достоверность полученных результатов и положений диссертационной работы обеспечивается корректным применением основных положений теории проектирования приемных и передающих устройств и СВЧ-техники, математического аппарата, сопоставлением полученных результатов с результатами, полученных с помощью современных средств моделирования и проектирования и экспериментальным исследованием разработанных устройств.

Научная новизна

1. Разработан метод проектирования линейных трактов приемных и передающих устройств, отличающийся от метода эмпирического и интуитивного проектирования

выработкой критерия оптимальности схемного и структурного облика радиотрактов с учетом комплекса предъявляемых к ним требований.

2. Предложен и разработан алгоритм структурного синтеза, анализа и параметрической оптимизации линейных трактов приемных и передающих устройств, отличающийся от эмпирических подходов к проектированию совмещением в себе схемного и системного уровней проектирования.

3. Разработана математическая модель линейных трактов приемных и передающих устройств, отличающаяся от теоретических моделей, и моделей, используемых в современных САПР, наличием многопараметрической и многофункциональной зависимости, а также учетом взаимовлияния узлов в линейном тракте.

4. Разработан метод компьютерного проектирования, заключающийся в применении программного комплекса для синтеза и анализа линейных трактов на этапе структурного проектирования, отличающийся от современных методов проектирования с помощью САПР возможностью анализа большого количества вариантов структурной и схемной реализации радиотрактов на соответствие совокупности предъявляемых требований.

Положения, выносимые на защиту

1. Разработанный метод и алгоритм структурного синтеза, анализа и параметрической оптимизации и разработанный критерий оптимальности при проектировании линейных трактов приемных и передающих устройств позволяют принимать решение о виде структурной схемы с учетом всего комплекса предъявляемых требований, производить параметрическую, схемную оптимизацию на этапе системного проектирования.

2. Разработанный алгоритм структурного синтеза, анализа и параметрической оптимизации линейных трактов приемных и передающих устройств, позволяет учесть совокупность возможных элементных, схемных и структурных реализаций проектируемых устройств, а также позволяет сократить временные затраты на проектирование до 3-х порядков.

3. Разработанная математическая модель для расчета характеристик линейных трактов, позволяет увеличить достоверность результатов моделирования на этапе структурного проектирования на 5.. .10% по сравнению со средствами проектирования без подобного учета.

4. Предложенный и реализованный в программном комплексе, не имеющем прямых аналогов, метод компьютерного проектирования, предоставляет возможность автоматизированного структурного синтеза и анализа линейных трактов с учетом всех возможных элементных, схемных и структурных реализаций, позволяет провести параметрическую оптимизацию схемного уровня на основании критериев и требований, предъявляемых на системном уровне проектирования.

5. Предложенный алгоритм, метод и программный комплекс позволяет провести проектирование премного модуля приемника радиолокационного назначения.

Теоретическая значимость заключается в развитии теории системотехнического проектирования линейных трактов радиоустройств на основе новых подходов, алгоритмов и инструментов проектирования, позволяющих учесть структурную, схемную и функциональную вариативность линейных трактов.

Практическая значимость

1. Разработанный и реализованный в программе алгоритм структурного синтеза, анализа и параметрической оптимизации линейных трактов приемных и передающих устройств позволяет учесть взаимовлияние характеристик функциональных узлов, многопараметрическую, многофункциональную зависимость параметров функциональных узлов, автоматически подобрать наилучшие режимы работы выбранных элементов.

2. Предложенный алгоритм на основании структурного синтеза, анализа и параметрической оптимизации позволяет производить автоматический расчет требований к характеристикам отдельных узлов и выдавать рекомендации по применению того или иного элемента на основании параметрической оптимизации, что в значительной степени упрощает расчет требуемых характеристик компенсирующих цепей и места их включения.

3. Разработанная программа позволяет в значительной степени упростить выбор элементной базы и применяемых схемотехнических решений. Решение такой задачи становится особенно актуальной с ростом числа каскадов в радиотракте, числом связанных каналов в модуле, наличием большого количества возможных схемотехнических решений и элементной базы и, как следствие, большой вариативностью структурного построения при большом количестве нормируемых и ненормируемых параметров.

4. На основе рассмотренных научных методов и предложенных алгоритмов, разработана программа структурного синтеза, анализа и параметрической оптимизации линейных трактов радиоприемных и радиопередающих устройств, которая обеспечивает более высокую степень автоматизации процесса проектирования такого класса устройств.

5. С помощью разработанных алгоритмов и программного комплекса спроектирован приемный модуль СВЧ-диапазона радиолокационного назначения, произведена разработка тракта передающего модуля.

Апробация и внедрение результатов

Основные результаты работы были доложены и обсуждены на следующих научно-технических конференциях:

• XIX Международная научная конференция «Системы компьютерной математики и их приложения, посвященная 100-летию физико-математического факультета СмолГУ» Смоленск. 18-20 мая 2018г.

• XX Международная научная конференция «Системы компьютерной математики и их приложения». Смоленск. 17-19 мая 2019г.

• Актуальные проблемы и перспективы развития радиотехнических и инфокоммуникационных систем («Радиоинфоком-2019»). Москва. 13 ноября 2019 г.

• Научно-техническая конференция РТУ МИРЭА «Актуальные проблемы радиоэлектроники». Москва. 15 ноября 2019г.

• XXI Международная научная конференция «Системы компьютерной математики и их приложения». Смоленск. 22 мая 2020 г.

• V Научно-техническая конференция МИРЭА. РТУ МИРЭА. Москва. 26 мая 2020.

Результаты диссертационной работы внедрены в научно-исследовательскую и проектную деятельность ООО «Техкомпания Хуавей» (Huawei Technologies Co. Ltd.), что подтверждено актом внедрения.

Публикации по теме диссертации

По материалам диссертации опубликовано 7 печатных работ [84,86,96,99,100,103,104] из них 4 в журналах из перечня изданий, рекомендованных ВАК РФ. Получено свидетельство о регистрации программы для ЭВМ №2020614827 RF Systems Designer.

Структура и объем диссертации

Работа является научно-квалификационной, в которой решена научно-техническая задача разработки метода, алгоритма и программного комплекса, позволяющие проектировать линейные тракты радиоприемных и радиопередающих устройств используя прикладные методы синтеза, анализа и оптимизации, повысить эффективность разработки линейных трактов приемных и передающих радиоустройств по критерию трудозатратности и результатов проектирования.

Диссертационная работа состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка литературы и приложений. Текст диссертации изложен на 130 страницах машинописного текста, иллюстрирован 36 рисунками, 26 таблицами, список литературы включает 115 наименований.

I ОБЗОР И АНАЛИЗ МЕТОДОВ ПРОЕКТИРОВАНИЯ АНАЛОГОВОЙ ЧАСТИ РАДИОПРИЕМНЫХ И РАДИОПЕРЕДАЮЩИХ УСТРОЙСТВ

В первой главе проведен анализ современного состояния и тенденций в разработке радиотехнических устройств, рассмотрены основные методы проектирования аналоговой части приемных и передающих радиотехнических устройств - линейных трактов. Проведен обзор работ, посвященных методам проектирования и расчета ВЧ-части радиотехнических устройств. Приведен сравнительный анализ современных систем автоматизированного проектирования, позволяющих решать ряд задач расчета и моделирования линейных трактов. На основании выполненного обзора тенденций, подходов, методов и средств, сформулированы задачи диссертационной работы.

1.1 Анализ состояния методов проектирования радиотехнических устройств

Непрерывное развитие радиотехнических систем (РТС), расширение круга их применения приводят к увеличению их сложности, росту предъявляемых требований к устройствам, узлам и компонентам таких РТС [1]. Более жесткие функциональные требования, предъявляемые к РТС, влекут за собой более широкие и более жесткие требования к их неотъемлемым составным частям - радиоприемным и радиопередающим устройствам. Доминирующей тенденцией в проектировании таких устройств в последние десятилетия стало решение классических радиотехнических задач (детектирование, модуляция, фильтрация) цифровым способом с помощью процессоров или программируемых логических интегральных схем. Условное структурное представление современных радиоустройств представлено на рисунке 1.1. Тенденция цифровизации радиоустройств во многом обусловлена прогрессом вычислительных устройств, развитием микро- и нано-электроники, математических алгоритмов обработки радиосигналов.

а) б)

Рисунок 1.1 - укрупненная функциональная схема устройств а) радиоприемных устройств б) радиопередающих устройств

Вместе с тем ряд важнейших электрических характеристик радиопередающих и радиоприемных устройств, таких как чувствительность/максимальная выходная мощность, динамический и частотный рабочие диапазоны, ограничивающие предельно достижимые характеристики РТС, определяются аналоговой частью радиоприемных/передающих устройств. Таким образом, разработка линейного тракта современных радиоустройств имеет большую роль в разработке радиотехнической системы в целом. Процесс разработки и проектирования РТС укрупненно можно представить иерархией, представленной на рисунке 1.2 [14]. Первым уровнем представлена совокупность технических средств, решающих определенный круг задач, для обмена информации в котором используется радиосигналы. Вторым уровнем является физическая среда (космическое пространство, воздух, земная поверхность и другие среды распространения) используемая для передачи сигналов. Третий уровень представляют функционально законченные устройства - приемники, передатчики и другая РЭА, работающие самостоятельно в составе различных радиосистем. Элементами четвертого уровня проектирования являются конструктивно и технологически завершенные узлы, каскады выполняющие определенные задачи (автогенераторы, усилители ВЧ, модуляторы, демодуляторы, антенно-фидерный тракты и другие). Объектом проектирования пятого уровня является элементная база, содержащая резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности, полупроводниковые приборы т.п., определяющая технический уровень системы.

1 Радиосистема

Системотехнический уровень РТС

2 Радиоканал

3 Радиоустройство

4 Функциональные звенья

5 Элементная база

Системотехнический уровень устройства

Схемотехнический элементный уровень

Радиоэлектронный элементный уровень

Рисунок 1.2 - уровни проектирования РЭС

В представленной схеме этапов разработки РТС этап проектирования линейного

тракта можно отнести к третьему, системотехническому уровню проектирования, при

15

котором линейный тракт рассматривается как самостоятельное радиоустройство, состоящее из функциональных звеньев. (рисунок1.3).

3 Радиоустройство

4 Функциональные звенья

■ Системотехнический ■

L _ _ _ _ _ _ J

¡ уровень устройства ;

Схемотехнический элементный уровень

Рисунок 1.3 - уровень проектирования линейного тракта

Рассматривать задачу разработки радиотракта необходимо исходя из ограничений, связанных с соответствующим уровнем проектирования.

Основными ограничивающими факторами при проектировании линейного тракта являются возможности элементной базы с одной стороны, и функциональные требования к приемному/передающему модулю - с другой. Функциональные требования к приемному/передающему устройству современных РТС исходят из первого, второго и третьего уровней проектирования. С увеличением функциональных требований к РТС, связанных с необходимостью передавать/получать все большее количество информации, с большей скоростью, с меньшими затратами и другими требованиями, происходит не только расширение круга предъявляемых требований, но и их уровень. При этом многие параметры являются взаимоисключающими. Очевидно, что одновременная максимизация взаимоисключающих характеристик линейного тракта по всему объему предъявляемых требований является нерешаемой задачей. Появляется задача векторной оптимизации характеристик проектируемого тракта и поиска компромиссного решения.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Вишняков Рустам, 2021 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Цифровая обработка сигналов в многофункциональных радиолокаторах. Методы. Алгоритмы. Аппаратура: коллективная монография; под ред. Г.В. Зайцева. - М.: Радиотехника, 2015. - 376 с.

2. Кожевников, А.М. Состояние и проблемы оптимального проектирования радиоэлектронных средств / А.М. Кожевников // Новые информационные технологии в автоматизированных системах: Науч.-техн. журн. - М.: НИУ ВШЭ.-2004.- №7, С. 91-105.

3. Адаптивное увеличение динамического диапазона цифрового приемника П.В. Кузнецов Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского, 2012, № 1 (1), с. 62-71

4. Miltola J., III Software radios-survey, critical evaluation and future directions IEEE National Telesystems Conference, pp. 19-20, 1992.

5. Лемешко Н.В. Современные методы моделирования радиоэлектронных средств и перспективы их развития. - Труды НИИР, сборник научных статей / Под ред. Бутенко В.В. - М.:НИИР, 2011, №2. - с.77-89.

6. А.С.Меркутов, П.А.Полушин, Л.Т.Сушкова. Основы автоматизации схемотехнического проектирования/ Владим. гос. ун-т. - Владимир, 2003.-28с.

7. Smith, J. M. Mathematical Modeling and Digital Simulation for Engineers and Scientists / Jon M. Smith. - 2nd ed. - New York; Chichester: Wiley, 1987. - 430p.

8. Монаков, А.А. Основы математического моделирования радиотехнических систем: учеб.пособие / А.А. Монаков. - СПб.: ГУАП СПб, 2005. - 100 с.

9. Норенков, И. П. Основы автоматизированного проектирования : учеб. для вузов / И. П. Норенков. - 4-е изд. - М. : Изд-во МГТУим. Н. Э. Баумана, 2009. - 430 с.

10. Гореткина, Е. Настоящее и будущее рынка САПР / Е. Гореткина. - PC Week Review: Технологии-2011, январь 2011. - URL: http://www.pcweek.ru/ themes/detail.php?ID = 127669.

11. Разевиг В. Д., Потапов Ю. В., Курушин А.А. Проектирование СВЧ-устройств с помощью Microwave Office. М.СОЛОН-Пресс, 2003, - 496 с.

12. Дмитриев, Е. Е. Основы моделирования в Microwave Office 2009 / Е. Е. Дмитриев. -2011. - 175 с. - Режим доступа: http://www .eurointech.ru/products/AWR/Dmitriev_mwo_2009_1.pdf

13. Алексеев О.В., Головков А.А. Пивоваров И.Ю. и др. Автоматизация проектирования радиоэлектронных средств. Учебное пособие для ВУЗов. Под ред. Алексеева О.В. -М.: Высшая школа, 2000 - 400с.

14. Пискорский, Н.В. Особенности математического моделирования сложных радиотехнических систем (РТС) д.с. Вдовина Вестник ЮУрГУ. Серия «Компьютерные технологии, управление, 2013, том 13, № 3 радиоэлектроника», 145-149 с.

15. Лемешко Н.В. Функционально-интерфейсные модели радиоэлектронных средств. _ Труды НИИР, сборник научных статей / Под ред. Бутенко В.В. - М.: НИИР, 2010, №2. - с.65-72.

16. Гуткин Л. С. Проектирование радиосистем и радиоустройств / Л. С. Гуткин. - М. : Радио и связь, 1986. - 288 с.

17. Лемешко Н.В. Параметрические модели радиоэлектронных средств и узлов. - Труды НИИР, сборник научных статей / Под ред. Бутенко В.В. - М.: НИИР, 2010, №3. - с. 73-79

18. Rohde, U. L., and T. T. N. Bucher (1988). Communications Receivers: Principles and Design, New York: McGraw-Hill.

19. Pozar, D. M. (2001). Microwave and RF Wireless Systems. New York: Wiley.

20. Maas S. A. The RF and Microwave Circuit Design HanдБook,

21. Проектирвание радиопередатчиков: Учебное пособие для ВУЗов / В.В. Шахгильдян, М.С. Шумилин, В.Б. Козырев и др.; Под ред. В.В. Шахгильдяна. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 2000. - 656 с.: ил.

22. Колосовский Е.А. Устройства приема и обработки сигналов. Учебное пособие для ВУЗов. - М: Горячая линия - Телеком, 2007. - 456 с: ил.

23. B. Razavi, RF Microelectronics, Prentice Halls, 1998.

24. Crols J., Steyaert M., CMOS Wireless Transceiver Design, Kluwer Academic Publishers, 1997.

25. Egdan W. F. Practical RF System Design, , Wiley-IEEE Press, 2003

26. M. Skolnik, Radar HanдБook, New York: McGraw-Hill, 2008.

27. Буга Н.Н. Радиоприемные устройства: Учебник для ВУЗов / Н.Н. Фомин, Н.Н. Буга, О.В. Головин и др.; Под ред. Н.Н. Фомина. - М.: Радио и связь, 2003. - 520 с.: ил.

28. Кини Р.Л. Райфа Х. Принятие решений при многих критериях: предпочтения и замещения: Пер. с англ. / Под ред. И. Ф. Шахнова. - М.: Радио и связь, 1981. - 560 с.

29. Полтерович В. М. Динамические модели многоцелевой оптимизации в управлении развитием больших систем. Системы энергетики: Тенденции развития и методы управления. 1980. №2. С. 109 - 116.

30. Штойер, Р. Многокритериальная оптимизация: Теория, вычисления и приложения / Пер. с англ. - М.: Радио и связь, 1992. - 504с.

31. Pareto V. Cours d'Économie Politique. // Sage Publications: The Annals of the American Academy of Political and Social Science Vol. I. Pp. 430. I896. Vol. II. Pp. 426. I897. Lausanne: Rouge, 1896. DOI 10.1177/000271629700900314.

32. Эддоус М., Стенфилд Р. Методы принятия решений / Пер. с англ. под ред. член.-корр РАНН И. И. Елисеевой. - М.: Аудит, ЮНИТИ, 1997. - 590с.

33. Хоменюк В.В. Машунин Ю.К. Многокритериальная задача линейного программирования // Информация и управление. - Владивосток: ИАПУ ДВНЦ АН СССР. Вып. 12, 1974. С. 134 - 141.

34. Gale D., Kuhn H. W., Tucker A. W. Linear programming and theory of game // Activity Analysis of Production / Ed. T. C. Koopsmans. N. Y.: Willey, 1951. p. 317-329.

35. Parkinson, A. R. Optimization Methods for Engineering Design. Applications and Theory / A. R. Parkinson, R. J. Balling, J. D. Hedengren - Provo, Utah, USA: Brigham Young University, 2013. - 208p.

36. Р.Хук ,Т.А.Дживс Прямой поиск решения для числовых и статических проблем, 212219 с., 1961.

37. Черноруцкий, И. Г. Методы оптимизации. Компьютерные технологии / И. Г. Черноруцкий — СПб.: БХВ-Петербург, 2011. — 384 с.

38. Хофер Э. Численные методы оптимизации: пер. с нем. / Э. Хофер, Р. Лундерштедт пер. Т. А. Летовой: Под ред. В.В, Семенова. - М.: Машиностроение, 1981 - 192с.

39. Муратов А.В. Оптимизация проектирования и подготовки производства радиоэлектронных модулей при создании радиотехнических систем и устройств А.В. Муратов, С.В. Иванов // Вестник Воронежского государственного технического университета. - 2012. - Т. 8. - № 1. - С. 117-124.

40. Гуткин Л. Т. Оптимизация радиоэлектронных устройств по совокупности показателей качества / Л. Т. Гуткин. - М. : Сов. радио, 1975. - 358 с.

41. Колуков В. В. Проектирование электронных систем на основе синтеза и принятия решений. Журнал "Электромагнитные волны и электронные системы". -М: 2006. № 8. с 45-48

42. Кочегаров, И. И. Выбор оптимального варианта построения электронных средств / И. И. Кочегаров, Н. В. Горячев, А. К. Гришко // Вестник Пензенского государственного университета. - 2015. - № 2 (10). - C. 153-159.

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

44. Муратов А.В. Многокритериальный синтез электрических схем радиоэлектронных средств / А.В. Муратов, Н.Э. Самойленко, С.А. Донец, СВ. Иванов // Вестник Воронежского государственного технического университета. - 2007. Т.З. №4. С. 5 - 8.

45. B. Razavi, Design considerations for direct-conversion receivers, IEEE Trans. Circuit Systems-II 44 (6) (June 1997).

46. B. Razavi, Architectures and circuits for RF-CMOS receivers, IEEE Custom Integr. Conf. (1998) 393e400.

47. Caeiro N. J. M. The Receiver Analysis and Design from a System Point of View. Master's thesis. University of Lisbon, Lisbon, June 2013.

48. Буравцев И. Е. Разработка комплексной электронной модели радиоэлектронных средств с учетом дестабилизирующих факторов: дис. ... канд. техн. наук: 05.13.12 -Ковровская государственная технологическая академия, Владимир, 2005 - 148 с.

49. Никитин Н.П. Проектирование радиоприемных устройств на базе аналоговых блоков: учебно-методическое пособие /Н.П. Никитин, В.В. Кийко. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2004. 113 с.

50. Grebennikov, A. RF and microwave transmitter design / А. Grebennikov - Ed. K. Chang. Hoboken, New Jersey: Willey, 2011. p. 816.

51. Weldon J. O., Transmitters // Proc. IRE, vol. 50, pp. 901-906, May 1962.

52. Sheng W., Sanchez-Sinencio E., System Level Design of Radio Frequency Receivers for Wireless Communications // Proceedings of 5th International Conference on ASCI, vol. 2, pp. 930-933, Oct. 2003.

53. Gu, Q. RF system design of transceivers for wireless communications / Q. Gu - NY.: Springer, USA. - 2005, 479p.

54. Roychowdhury J. / Estimating Noise in RF Systems 1998 IEEE // J. Roychowdhury, A. Demir ACM International Conference on Computer-Aided Design, pp. 199-202, Nov. 1998.

55. Maas, S. A. / Third-Order Intermodulation Distortion in Cascaded Stages // S. A. Maas. IEEE Microwave and Guided Wave Letters, Vol. 5, No. 6, June, pp. 189-191.

56. Chiang C.P. et al. / Mismatch Effect on Noise Figure for WLAN Receiver // 45th Midwest Symposium on Circuits and Systems, VO~3,. p p. 111-587 - 111-590, 2002.

57. East P. W. / Microwave Intercept Receiver Sensitivity Estimation // P. W. East IEE Proc. Radar, Sonar, Navig., vol. 144, no. 4, pp. 186-193, Aug. 1997.

58. Friis H.T. / Noise Figure of Radio Receivers // H.T. Friis H.T. Proc. IRE, vol. 32, pp. 419422, July 1944.

59. Leonard J., / Link-Budget Analysis for Multistandard Receiver Architectures // Leonard J., Ismail M. IEEE Circuits Devices Magazine, pp. 2 - 8, Nov. 2003.

60. Репнева А.И. Автоматизация системного этапа проектирования цифровых устройств обработки сигналов: дис. ... канд. техн. наук: 05.13.12 - Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), Москва, 2012 - 140 с.

61. Иванов С. В. Разработка методов оптимального проектирования конкурентоспособных радиоэлектронных модулей: дис. ... канд. техн. наук.: 05.13.12 - Воронежский государственный технический университет, Воронеж, 2009 - 137 с.

62. Донец A.M. Оптимизация проектирования и подготовки производства РЭС / A.M. Донец, Н.Э. Самойленко, СВ. Иванов // Сборник трудов победителей конкурса на лучшую научную работу студентов и аспирантов, посвященного 50-летию ВГТУ. Воронеж: ВГТУ, 2006. С. 87 - 89.

63. Жабин Д.А. Автоматизированный синтез схем и топологий малошумящих СВЧ транзисторных усилителей на основе генетического алгоритма и параметрических моделей элементов в виде S-параметров: дис. ... канд. техн. наук: 05.12.07. - Томск. гос. унт. сист. управл. и радиоэлектрон., Томск, 2017 - 203 с.

64. Балашов Е.В. Синтез и реализация интегральных КМОП малошумящих усилителей диапазона УВЧ и СВЧ: дис. ... канд. техн. наук: 05.12.04 - Санкт-Петербургский государственный политехнический университет, Санкт-Петербург, 2009 - 213 с.

65. Жабин Д.А. Комбинированный метод синтеза СВЧ транзисторных усилителей с реактивными согласующе-корректирующими цепями / Д.А. Жабин, Л.И. Бабак // Актуальные научные исследования в современном мире. - 2017. - № 9-1. - С. 86-91.

66. Гуров Е.В. Метод проектирования аналоговых радиочастотных фильтров диапазона очень высоких частот на сосредоточенных элементах: дис. .канд. техн. наук: 05.12.04. - МИРЭА - Российский технологический университет, Москва, 2019 - 121 с.

67. Долинина А. А. Понижение порядка уравнений для моделирования аналоговых радиотехнических устройств: дис. ... канд. техн. наук: 05.12.04 - Владимирский гос. унт. им. А. Г. и Н. Г. Столетовых, Владимир, 2018 - 175 с.

68. Ненашев А.В. Разработка метода анализа и моделирования нелинейных радиотехнических устройств / А.В. Ненашев, В.А. Охотников Научно-технические ведомости СПбГПУ 5' 2009, с 73 - 79.

69. Кисель Н. Н. Визуальное проектирование СВЧ-устройств на примере фазовращателя / Н.Н. Кисель, С.Г. Грищенко, Д.С. Дерачиц // Известия ЮФУ. Технические науки с. 95-102

70. Урлапов О. В., Анализ процесса схемотехнического проектирования радиотехнических устройств и систем /Системный анализ в проектировании и управлении, сборник научных трудов конференции «Системный анализ в проектировании и управлении», Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, том 3, 2019 О. В. Урлапов, А.М. Шорин, И. В. Горбачев, А. Ф. Похилько // 293 - 299с

71. Haruoka M., Utsurogi Y., Matsuoka T., Taniguchi K. A Dual-band Image-reject Mixer for GPS with 64дБ Image Rejection // Proc. IEEE Topical Conference on Wireless Communication Technology, Oct. 2003. pp. 168-169. DOI: 10.1109/WCT.2003.1321472

72. Harvey J. C. Harjani R. Analysis and design of an integrated quadrature mixer with improved noise, gain and image rejection // Circuits and Systems (ISCAS), IEEE International Symposium on, Vol. 4, pp. 786 - 789, 2001. DOI: 10.1109/ISCAS.2001.922355

73. Bennett B.J. A new filter synthesis technique-the hourglass // IEEE Transactions on Circuits and Systems. December 1988. Vol. 35, no. 12. pp. 1469-1477. DOI: 10.1109/31.9910

74. Caulton M. Hybrid Integrated Lumped-Element Microwave Amplifiers / M. Caulton, S.P. Knight, D.A. Daly // IEEE Trans. Electron Devices. - 1968. - Vol. 15. - P. 459-466.

75. Кайчень В. Теория и проектирование широкополосных согласующих цепей / В. Кайчень; пер. с англ. Ю.Л. Хотунцева. - М.: Связь, 1979. - 288 с.

76. Noyan K. Modern Microwave Circuits / K. Noyan. - London-Boston: Artech House, 2005. - 604 p.

77. Антипенский, Р.В. Схемотехническое проектирование и моделирование радиоэлектронных устройств / Антипенский Р.В., Фадин А.Г. // М.: Техносфера, 2007.- 128 с.

78. Visual System Simulator Getting Started Guide v14.04 Edition / National Instruments, 2019. режим доступа http://kb.awr.com/display/help/Documentation (дата обращения 01.06.2020)

79. LabVIEW Getting Started with LabVIEW / Austin: North Mopac Expressway Texas, USA, 2012. режим доступа https://www.ni.com/pdf/manuals/373427h.pdf (дата обращения 01.06.2020)

80. Genesys - Brochure / Keysight Technologies, USA, may 21, 2018. режим доступа https://www.keysight.com/ru/ru/products/software/pathwave-design-software/pathwave-rf-synthesis-software.html (дата обращения 01.06.2020)

81. SystemVue Electronic System-Level (ESL) Design Software - Brochure / Keysight Technologies, USA, June 20, 2017. Режим доступа https://www.keysight.com/ru/ru/products/software/pathwave-design-software/pathwave-system-design-software.html (дата обращения 01.06.2020)

82. SystemVue 2010.01 User Guide / Keysight Technologies, USA, 2010. Режим доступа: http://edadownload.software.keysight.com/eedl/systemvue/2010 01/pdf/users.pdf (дата обращения 01.06.2020)

83. Быков В.П. Методическое обеспечение САПР в машиностроении. - Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1989. - 255 с.

84. Вишняков Р.Р. Алгоритм структурно-параметрического синтеза радиотехнической системы. / Р.Р. Вишняков // Системы компьютерной математики и их приложения: материалы XX Международной научной конференции. Смоленск. 17-19 мая 2019 г. -Смоленск: Изд-во СмолГУ. 2019. - Вып. 20 - 423с.

85. ADIsimRF Signal Chain Calculator / Analog Devices. Режим доступа https://www.analog.com/en/design-center/adisimrf.html (дата обращения 01.06.2020)

86. Вишняков Р.Р. Моделирование фазового метода подавления зеркального канала приема. Российский технологический журнал. 2020;8(3):33-47. https://doi.org/10.32362/2500-316X-2020-8-3-33-47

87. Алексеев В.Б. NP-полные задачи и их полиномиальные варианты. / В.Б. Алексеев., В.А. Носов // Обозрение промышленной и прикладной математики. - 1997. - Т. 4, № 2. - С. 165-193.

88. Акимов С.В. Исследование и разработка методов структурно-параметрического синтеза линейных транзисторных усилителей СВЧ / С.В. Акимов. - СПб: СПбГУТ, 2002

89. 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, 2011.

- 235 с.

90. Минаков А. И. Сравнительный анализ некоторых методов случайного поиска и оптимизации. // Извести Самарского научного центра Российской академии наук. Самара. №2, 1999г. - 286 - 293с.

91. Захарова Е.М. Обзор методов многомерной оптимизации Е.М.Захарова, И.К.Минашина Информационные процессы, Том 14, № 3, 2014, стр. 256-274.

92. Holland. J. H. Adaptation in natural and artificial systems // University of Michigan Press, Ann Arbor, 1975.

93. Kennedy J., Eberhart R. "Particle Swarm Optimization". Proceedings of IEEE International Conference on Neural Networks. IV. 1995

94. The Bees Algorithm. Pham D.T, Ghanbarzadeh A, Koc. E, Otri S, Rahim S, Zaidi M. // Technical Note, Manufacturing Engineering Centre, Cardiff University, UK, 2005

95. Kirkpatrick. S, Gelatt C. D., Vecchi M. P. Optimization by Simulated Annealing // Science 220 (4598), 1983, pp. 671-680.

96. Вишняков Р.Р. Комбинированная многопараметрическая оптимизация в составе программного комплекса RF Systems Designer // Системы компьютерной математики и их приложения: материалы XXI Международной научной конференции. Смоленск. 15-17 мая 2020 г. - Смоленск: Изд-во СмолГУ. 2020. - Вып. 21 - с. 19 - 28.

97. Сухарев А. Г., Тимохов А. В., Федоров В. В. Курс методов оптимизации: Учеб. пособие. — 2-е изд. — М.: ФИЗМАТЛИТ, 2005. — 368 с. - ISBN 5-9221-0559-0.

98. Машунин Ю.К. Методы и модели векторной оптимизации. - М.: Наука, 1986. -141с.

99. Вишняков Р.Р., Тихонова О.В. Программный комплекс структурного синтеза, анализа и параметрической оптимизации // International Journal of Open Information Technologies ISSN: 2307-8162 vol. 8, no.4, 2020, pp. 5-12. DOI: https://doi.org/10.24412/FhOOOjV1yCM

100. Вишняков Р.Р. Программный комплекс расчета и оптимизации радиотрактов. / Р.Р. Вишняков // Сборник научных статей по материалам IV Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы и перспективы развития радиотехнических и инфокоммуникационных систем» («Радиоинфоком-2019»), г. Москва, РТУ МИРЭА: сборник научных статей. - М.: МИРЭА - Российский технологический университет, 2019. - С.55 - 59.

101. Nash, J.F.: Equilibrium points in N-person games. Proc. Nat. Academ. Sci. USA. 36, 48

- 49 (1950)

102. Bellman R. Dynamic programming. R. Bellman // Princeton University Press, New Jersey, USA, 1957. - 365 p. 5-12.

103. Вишняков Р.Р. Проектирование приемного СВЧ-модуля // T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. 2020. Том 14. №5. С. 35-45 DOI: 10.36724/20728735-2020-14-5-35-45

104. Вишняков Р.Р. Метод структурного синтеза линейных трактов приемных и передающих радиоустройств // T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. 2020. Том 14. №10. С. 4-16. DOI: 10.36724/2072-8735-2020-14-10-4-16

105. Каплинский А.И., Руссман И.Б., Умывакин В.М. Моделирование и алгоритмизация слабоформализованных задач выбора наилучших вариантов систем.

— Воронеж: Изд-во ВГУ, 1990. — 234 с.

106. RF Systems Designer. Онлайн программа структурного синтеза, анализа и параметрической оптимизации линейных трактов радиоустрйоств / Р. Вишняков. Режим доступа https://rfsystemsdesigner.com/ (дата обращения 01.06.2020)

107. Ногин В.Д. Принцип Эджворта-Парето в терминах нечеткой функции выбора// Журнал вычислительной математики и математической физики, 2006, т. 46, № 4, с. 582-591

108. Saaty T.L. Multicriteria Decision Making. The Analytic Hierarchy Process: Planning, Priority Setting, Resource Allocation. - University of Pittsburgh, 1990.

109. Steuer R. Multiple Criteria Optimization: Theory, Computation, and Application. -J.Wiley&Sons Inc., N.Y.-Chichester-Brisbane-TorontoSingapore, 1986. Русский перевод: Штойер Р. Многокритериальная оптимизация. Теория, вычисления и приложения / Пер с англ. М. Радио и связь. 1992.

110. Jahn J. Scalarization in vector optimization // Math. Program. 1984. V. 29. P. 203-218.

111. Jahn J. Some characterization of the optimal solutions of a vector optimization problem // Operat. Res. Spektrum. 1985. V. 7. P. 7-17.

112. Yu P.L. Multiple Criteria Decision making: Concepts, Techniques, and Extensions. -Plenum Press, N.Y.-London, 1985.

113. Анич И., Ларичев О. И. Метод ЭЛЕКТРА и проблема ацикличности отношений альтернатив / Анич И., Ларичев О. И. // Автомат. и телемех., 1996, № 8, 108-118; Autom. Remote Control, 57:8 (1996), 1154-1162

114. Акимов С.В. Анализ проблемы автоматизации структурно-параметрического синтеза / Доклады ТУСУРа, №2 (24), часть 2, декабрь 2011. с 21-34

115. Тарасенко А. В. Егорова И. П. Принцип оптимальности Беллмана в задаче оптимального распределения средств между предприятиями на расширение производства. Вестник университета № 10, 2019, DOI 10.26425/1816-4277-2019-10132-138

ПРИЛОЖЕНИЕ А. ХАРАКЕТРИТИКИ ПРИМЕНЯЕМОЙ ЭЛЕМЕНТНОЙ БАЗЫ

Таблица 1 - характеристики элементов

Элемент Параметр Значение Пределы Температурный коэффициент

СМБ157Р3 К, дБ 26 27,6 - 24,5 -0.025 дБ/°С

ОР1дБ, дБм 10,4 9,8 - 11 -0.008 дБ/°С

О1Р3, дБм 22,25 22 - 22,5 -0.0033 дБ/°С

О1Р2, дБм 32 32 - 32,5 -0.0033 дБ/°С

МБ, дБ 1,5 0,98 - 1,98 0.008 дБ/°С

Sll -14 -17 - -11 -0,04 дБ/°С

S22 -14 -17 - -11 -0,04 дБ/°С

НМС8191 К, дБ -8,5 8-9; 8-9 -0.006 дБ/°С; -0.16 дБ/дБм,

ОР1дБ, дБм 6,5 14.7 - 15,3; 16 - 13 0.004 дБ/°С; -0.5 дБ/дБм

О1Р3, дБм 25,1 25 - 25,5; 22,5 - 25 0.003 дБ/°С; ±0.41 дБ/дБм

О1Р2, дБм 32,5 60 - 65; 52 - 65. 0.033 дБ/°С -2.16 дБ/дБм

МБ, дБ 8,5 8-9; 8-9 0.006 дБ/°С; 0.16 дБ/дБм,

1шайЯе] 21 20-22 0.33 дБ/дБм

Sll ЯБ -26 -25 - -27 0.013 дБ/°С; 0.33 дБ/дБм

S22 1Б 18; -12 - -24; -17 - -30. 0.08 дБ/°С; -2.16 дБ/дБм

Ав201-63 К, дБ 11.4 11.1 - 11.7 -0.004 дБ/°С

ОР1дБ, дБм 6.25 4.5 - 8 0.023 дБ/°С

О1Р3, дБм 19,25 17 - 21,5 0,03 дБ/°С

О1Р2, дБм 25,5 24 - 27 0,02 дБ/°С

Б, дБ 4,25 3,5 - 5 0,01 дБ/°С

Sll -14 -17 - -11 -0,04 дБ/°С

S22 -14 -17 - -11 -0,04 дБ/°С

Ав302-86 К, дБ 16 15,7 - 16,3 -0,004 дБ/°С

ОР1дБ, дБм 13 12 - 14 0,013 дБ/°С

О1Р3, дБм 26 25 - 27 0,013 дБ/°С

О1Р2, дБм 36 35 - 37 0,013 дБ/°С

МБ, дБ 3,2 2,9 - 4 0,007 дБ/°С

8x1 -26 -25 - -27 0.013 дБ/°С; 0.33 дБ/дБм

S22 18; -12 - -24; -17 - -30. 0.08 дБ/°С; -2.16 дБ/дБм

ЬС-йкег К, дБ -1

Switch К, дБ -1 -0,8 - -1,2 -0,0026 дБ/°С

АиепиаШг К, дБ 9,67 -13,04 - -7,83 0,034 дБ/°С

НМС441 К, дБ

ОР1дБ, дБм 20,5 20 - 21 0,006 дБ/°С

О1Р3, дБм 30,5 30,2 - 30,8 0,004 дБ/°С

О1Р2, дБм 40,5 40,2 - 40,8 0,004 дБ/°С

НМС8410 К, дБ 18 17,4 - 18,65 -0,01 дБ/°С

ОР1дБ, дБм 21 20,5 - 21,5 -0,006 дБ/°С

О1Р3, дБм 34 33 - 35 -0.013 дБ/°С

О1Р2, дБм 44 43 - 45 -0.013 дБ/°С

НМС788 К, дБ 14 13,74 - 14,24 -0.004 дБ/°С

ОР1дБ, дБм 20 19 - 21 -0,013 дБ/°С

Продолжение таблицы 1

Элемент Параметр Значение Пределы Температурный коэффициент

01Р3, дБм 33 33 - 32 ±0,013 дБ/°С

01Р2, дБм 43 43 - 42 ±0,013 дБ/°С

К8Х2-24 К, дБ 12,5 11,6 - 13,2 0,4 дБ/дБм

К8Х2-14 К, дБ 11,17 11 - 13 0,5 дБ/дБм

КББ-300 К, дБ 13 12,6 - 13,4 -0.015 дБ/°С

0Р1дБ, дБм 13 12 - 14 -0.008 дБ/°С

01Р3, дБм 27 26 - 28 -0.0033 дБ/°С

01Р2, дБм 36 34 - 38 -0.0033 дБ/°С

КБ, дБ 5.1 4,4 - 5,7 0.008 дБ/°С

НМС490БР5Б К, дБ 23 22,5 - 23,4 -0,004 дБ/°С

0Р1дБ, дБм 27 26 - 27,5 0,013 дБ/°С

01Р3, дБм 34 33 - 34,5 0,013 дБ/°С

01Р2, дБм 43 42 - 44 0,013 дБ/°С

КБ, дБ 2,5 2,1 - 3,1 0,007 дБ/°С

ББ8С-1262 К, дБ 3,9 3,6 - 4,1 -0,0026 дБ/°С

КБ, дБ 3,9 3,6 - 4,1 -0,0026 дБ/°С

Зц -22 -25 - -22 0.08 дБ/°С

822 -21 -26 - -21 0.08 дБ/°С

ЛБ12К8Т13К1УМ1 К, дБ 0,45 3,6 - 4,1 -0,0026 дБ/°С

КБ, дБ 0,45 3,6 - 4,1 -0,0026 дБ/°С

811 -25 -27 - -24 0.013 дБ/°С

822 -26; -27 - -25 0.013 дБ/°С

ПРИЛОЖЕНИЕ Б. СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ МЕТОДОВ ОПТИМИЗАЦИИ

Таблица 1 - сравнительный анализ численных методов оптимизации

Метод

Достоинства

Недостатки

Метод

покоордина

тного

спуска

(метод

Гаусса)

Достоинством метода покоординатного спуска является его простота при определении перемещения в пространстве переменных. Особенно эффективен если линии уровня близки по форме к окружности или эллипсу, оси которых параллельны осям координат. Если же оси наклонены к осям координат необходимо много раз изменять направление поиска и эффективность алгоритма снижается. (рис. 1а) Для гладких функций метод обеспечивает сходимость к точке локального минимума.

Недостатком метода является его неприменимость случае, если линии уровня имеют точки излома. При минимизации «овражных» функций алгоритм будет делать очень мелкие шаги и может остановиться далеко от оптимума.

Отниму»!

а) б)

Рисунок 1 - схематичное представление оптимизации методом покоординатного спуска

Симплексн ый метод (метод Нелдера-Мида)

Достоинства метода по симплексу: простота; малое количество заранее установленных параметров; простая стратегия поиска, вычисление только значений функции, небольшой объём требуемой памяти.

Недостатки метода по симплексу: метод работает эффективно при Я < 6 , алгоритм основан на циклическом движении по координатам. Это может при вести к вырождению алгоритма в бесконечную последовательность

исследующих поисков без поиска по образцу.

Метод Вращающи

хся

направлени й (метод Розенброка)

Достоинства метода вращающихся направлений: по сравнению с методом Гаусса-Зейделя данный метод, как правило, имеет более высокую эффективность на овражных функциях с непрямолинейным оврагом.

Недостатки метода по вращающихся направлений: при поиске оптимума при пологом поведении целевой функции в окрестности точки экстремума эффективность данного алгоритма может быть ниже других.

Метод

Хука-

Дживса

(метод

конфигурац

ий)

Достоинства метода Хука-Дживса является несложная стратегия поиска, относительная простота вычислений.

Недостатком является его плохая сходимость при оптимизации

"овражных" функций, в ряде случаев алгоритм может заканчивать работу преждевременно, а при наличии значительных нелинейных эффектов вырождается в последовательность исследующих поисков без перехода к ускоряющему поиску по образцу.

Метод

сопряженн

ых

направлени й

Достоинства метода сопряженных направлений: по сравнению с методом вращающихся направлений данный метод эффективнее по числу вычислений целевой функции, при чем эффективность растет с увеличением размерности. Однако необходимо учитывать более существенные вычислительные затраты на пересчет системы ортогональных направлений._

Недостатки так же, как в случае с методом по вращающихся направлений, при поиске оптимума при пологом поведении целевой функции в окрестности точки экстремума эффективность данного алгоритма может ниже других

Продолжение таблицы 1

Метод статистичес кого градиента Достоинства метода сопряженных направлений: быстрая сходимость в окрестности экстремума и большой крутизны. Недостатки при малой крутизне функции скорость сходимости может быть ниже, чем у других методов (например, покоординатного спуска).

Случайный поиск (метод Монте- Карло) Достоинства метода Монте-Карло: малая чувствительность к нерегулярностям поведения целевой функции, малочувствительность к росту размерности множества оптимизации, нечувствительность к выбору начальной точки оптимизации, возможность поиска глобального экстремума. Недостатки случайного поиска методом Монте-Карло: метод работает позволяет определить точку экстремума с малой точностью, с ростом крутизны целевой функции в окрестности точки экстремума уменьшается вероятность и точность определения координат экстремума.

Метод наилучшей пробы Достоинством является простота реализации, малочувствительность к росту размерности множества оптимизации. К недостаткам метода следует отнести возможность неудачного шага, т.е. шага в направлении убывания (возрастания) целевой функции, и малую эффективность накопления информации, а также то, что в данном методе производится учет только наилучшей пробной точки. В отбрасываемых точках содержится полезная информация о поведении целевой функции.

Метод полного перебора Недостатком полного перебора является высокий требуемый объем вычислений, при наличии острых экстремумов существует вероятность и точность определения точки экстремума резко снижается. Для непрерывных функций полный перебор возможен только в дискретном виде для конечного числа точек Преимуществом полного перебора является то, что данный метод позволяет определить точку глобального экстремума.

ПРИЛОЖЕНИЕ В. ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К СХЕМЕ

Таблица 1 - технические требования к проектируемой схеме

Параметр Требуемое значение

Не менее Не более

Коэффициент передачи, дБ 32,5 32,5

Коэффициент шума, дБ 3

Избирательность по зеркальному каналу приема, дБ 40 100

Верхняя граница линейности амплитудной характеристики по входу (по компрессии 1дБ), дБм 5

Точка пересечения интермодуляции 3-го порядка по выходу, дБм 15

Точка пересечения интермодуляции 2-го порядка по выходу, дБм 20

Уровень собственных шумов, дБм/Гц Минус 90

Напряжение питания, В 5

Ток потребления, мА 200

ПРИЛОЖЕНИЕ Г. СВИДЕТЕЛЬСТВО О РЕГИСТРАЦИИ ПРОГРАММЫ ДЛЯ

ЭВМ

СВИДЕТЕЛЬСТВО

о государственной регистрации программы для ЭВМ

№ 2020614827

RF Systems Designer

Правообладатель: Вишняков Рустам (ЯП)

Заявка № 2020613630

Дата поступления 06 апреля 2020 Г.

Дата государственной регистрации

в Реестре программ для ЭВМ 27 апреля 2020 г.

Руководитель Федеральной службы по интеллектуальной собственности

Г.П. Ивлиев

HU AWE I

ПРИЛОЖЕНИЕ Д. АКТ ВНЕДРЕНИЯ

Общество с Ограниченной Ответственностью "ТЕХКОМПАНИЯ ХУАВЭЙ" Huawei Technologies Co. Ltd.

121614, Российская Федерация, г. Москва, ул. Крылатская д. 17, корп. 2 17/2 Krylatskaya Str., Moscow 121614, Russian Federation

Тел (Tel): [phone]

Факс (Fax): [phone]

г. Москва

3 ноября 2020г.

АКТ

внедрения результатов диссертационной работы аспиранта МИРЭА - Российского технологического университета Вишнякова Рустама Рустамовича

Результаты диссертационного исследования аспиранта МИРЭА - Российского технологического университета Вишнякова Рустама Рустамовича внедрены в научно-исследовательскую и проектную деятельность лаборатории видеосистем промышленного назначения компании ООО «Техкомания Хуавэй».

Внедрение представленного в диссертации метода синтеза, анализа и параметрической оптимизации линейных трактов радиоустройств и его реализации в программном комплексе RF Systems Designer в исследовательскую и проектную деятельность при моделировании и эскизном проектировании СВЧ-части радаров К-диапазона позволяет осуществить подбор элементной базы, выбор схемных решений и структурной реализации аналоговой части радаров. Внедрение результатов работы позволяет повысить эффективность проектирования, обеспечивая лучшие результаты, по сравнению с эвристическими инженерными методами.

Директор лаборатории \ ^^^^ Кадейшвили А. А.

видеосистем промышленного назначения

Руководитель группы