автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.12, диссертация на тему:Диалоговое проектирование согласующих цепей микроэлектронных СВЧ устройств

МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО 11 СРВДЩ'О СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РСФСР ГОРЬлОЗйС'Л ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО 31ШШ ПОБ1ТЕХШЧЕСШЙ МЛШУТ

■. На правах рукописи

XPAHïlEOB Валерий Павлович

УДК óol.3.06:ó,?1.372.ü

ДИАЛОГОВОЕ ИРОгКТКРОВАШВ СОПЕАСУШЩ ЦЕИЕЗ ШР0ЭЛЕКТР0;!1ЫХ СВЧ УСТРОЙСТВ

Специальность 05.13.12 - "Светли автоултн.таиш

к п т о р с гр о р а т

диссертации на соискание ученой столон!! кандидата технических наук

?

■О

О

у

Работа выполнена в Горьковском ордена Трудового Красного Знамени политехническом института

Научный руководитель

Официальные оппоненты

Заслуженный деятель науки и техники РСФСР, доктор технических наук, профессор КАБАНОВ Д.А.

: доктор технических наук, профессор БАТИЩЕВ Д.И. кандидат технических наук ЖБОШРОВ A.M.

Ведущее предприятие : Горьковский научно-исследовательский приборостроительный институт

Защита диссертации состоится п £0 п ишя 1990 г. в ауд.202 в час. на заседании специализированного совета

К 063.85.01 по присуждению ученой степени каедвдата технических наук в Горьковском политехническом институте по адресу: 603600, г.Горький, ул.Минина, д.24. *'..

С диссертацией мокно ознакомиться в "библиотеке института.

Автореферат разослан "/? "мая 1990 г.

Ученый секретарь специализированного совета кандидат технических наук, доцент

Jta.

G-tn-f

А.П.ИВАНОВ

¿гад

3. г!, ;!ЕЙК".«

Отдел

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы.

Основными направлениями экономического и социального развития на период до 2000 года предусматривается увеличение производства высокопроизводительной вычислительной техники и расширение сферы ее применения. Это стимулирует- совершенствование информационной технологии во всех видах человеческой деятельности. Применительно к проектированию микроэлектронных устройств СВЧ диапазона (МЗУ СВЧ) внедрение достижений информационной технологии требует развития научного направления автоматизации проектирования элементов и устройств СВЧ.

В связи с расширением вьщуска отечественных мини- и микроЭВМ, а также персональных компызтеров, возникла острая потребность в разработке персональных диалоговых систем, позволяющих решать проблемно-или объектно-ориентированные задачи проектирования в пределах рабочего мёста разработчика-схемотехника или конструктора НЭУ СВЧ. Создание таких систем требует, в свою очередь, разработки комплекса научных задач, определяемых особенностями реализации диалогового рс~гга взаимодействия с пользователем в процессе проектирования и охватывающих все вида обеспечения САПР.

Анализ публикаций н разработок по теме исследования позволил определить недостаточно полчув проработку проблем, связанных с создшиеа "другзстЕенкой'срздн проектирования" и повышением эффективности взагс-одеЯстзая пользователя и САПР ПЗУ СВЧ.

Актуальность тс^а подтверждается такие соответствием выполненное разработок теглатпкэ Еаткзйгкх научно-исследовательских работ по лккми Госкомобразовагсгя СССР и Минвуза Р05СР:

- ккшлекекпу целекп научно-техническим проблемам "СВЧ" на 1960-65гг. н "СЗЧ-2" на 1986-90гг.; приказу И95 Госкомобразования СССР от 16.03.67, задание 1.2.6. "Разработка учебно-исследовательской САПР нелинейных гибридных СВЧ интегральных схем"; комплексна целеЕЬпд научно-техническим программам "Лядерс-РЗО" на 1981-В5гг.,"Чере-лия-РВ0" на 1965-1990гг..

Работа выполнялась в соответствии с планом основных научных исследований Горьковского политехнического института по проблеме "Автоматизация проектирования элементов и устройств йункциональ-ной и интегральной микроэлектроники ВЧ и СВЧ диапазонов (идентификации, расчет, измерение и контроль) "№ гос.регистрации 01.65.0035505.

Цель-работы Разработка комплекса математических, алгоритмических, лингвистических и программных средств для решения задачи диалогового автоматизированного проектирования согласующих цепей (СЦ).микроэлектронике СВЧ устройств.

Для достижения поставленной цели решаются задачи:

- анализ состояния и тенденций развития информационной технологии применительно к САПР У. ЗУ СВЧ; разработка модели развития САПР ; МЭУ СВЧ;

- разработка моделей принятия проектных решений на внутришаго- • вом и маршрутном уровнях процесса диалогового проектирования согла- , сующих цепей микроэлектронных СВЧ устройств; ;

- разработка методики оценки эффективности диалогового взаимодействия пользователя и САПР на вцутрииаговом уровне процесса проектирования;

- разработка способа и алгоритма адаптации набора программных модулей к объектно-ориентярованному маршруту проектирования;

- разработка конструктивного подхода и алгоритмического аппарата диалогового проектирования согласующих цепей ПЗУ СВЧ;

- разработка адекватного конструктивному подходу лингвистического обеспечения диалогового проектирования СЦ ЫЗУ СВЧ;

- реализация алгоритмического и црогрешного обеспечения диалогового проектирования согласующих цепей УЭУ СЗЧ.

Методы исследования

Используются элементы теории, информатики, теории исследования операций, математический аппарат теории простых и нечэтшве мно- ■ . жеств, теории графов, теории математической лингвистики. Проведено сравнение полученных результатов с расчетом, шпол:эш2гш в аналогичных САПР,, и экспериментальна! исследованиями.

Научная новизна

При выполнении диссертационной работы получены новые научные результаты: ' .

- разработана и исследована двухуровневая структурно-алгоритмическая модель принятия проектных решений, позволявшая поставить задачи оценки эффективности диалогового взаимодействия и адаптации программного обеспечения в персональной САПР;

- разработана методика оценки эффективности взаимодействия пользователя и САПР в процессе диалогового проектирования;

- предложен новый способ и алгоритм адаптации программного обеспечения диалоговой персональной САП? МЗУ СЗЧ;

- разработаны принципы .конструктивного подхода к диалоговое проектированию согласующих цепей МЭУ СВЧ, основанные на эвристических приемах и использующие опыт разработчика;

- разработано лингвистическое обеспечение, адекватное конструктивное подходу к диалоговое проектированию, основанное на структурно-символьных языках описания схем проектируемых МЭУ СВЧ.

Практическая ценность • Предложенные в диссертации конструктивный подход, модели и алгоритмический аппарат диалогового проектирования согласующих цепей предназначены для создания новых и расширения возможностей имеющихся САПР и АИЛ для разработчиков МЭУ СВЧ и позволяет повысить эффективность и сократить сроки создания новой перспективной микроэлектронной аппаратуры.

Практическое использование Разработанное программное обеспечение является основой для создания диалоговых персональных САПР и подсистем проектирования СЦ шкроэлектронных СВЧ устройств. Данные системы использовались: при создании проблемно-ориентированной САПР нелинейных устройств функциональной и интегральной микроэлектроники; для разработки усилительно-преобразовательных устройств СВЧ-диалазона: усилителей мощности на биполярных и полевых транзисторах, умножителей частоты ка биполярных транзисторах, "линеек" усилителей мощности СВЧ диапазона; в учебном процесое при подготовке кнженеров-конструкторов-технологов и схемотехников радиоэлектронных средств.

•Реализация в промышленности и внедрение Результаты диссертационной работы внедрены ка НПО "Исток", г.Москва и в Московском институте электронного машиностроения при выполнении НИР по тематике комплексной целевой программы " Череп;-ня-РВО"; на НПО "Полег", г.Горький при создании подсистемы диалогового ввода, расчета и визуализации параметров электронных схем; на предприятиях г.Горького при создании ПОСАПР СВЧ и интегрированной САПР-ГАП; в Горьковском политехническом институте при создании учебно-исследовательской САПР гибридных СВЧ интегральных схем.

Разработанное программное обеспечение зарегистрировано и передано в отраслевой фонд алгоритмов и программ САПР изделий электронной техники СВЧ.

Расчетный годовой экономический эффект от внедрения результатов работы составил 24,Ь тыс.рублей.

Внедрение подтверждено актами и справками.

Апробация работы

Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуздались на Всесоюзных научно-технических конференциях и семинарах: "Интегральная электроника СВЧ", г.Красноярск, 1968г.¡"Проектирование радиоэлектронных устройств на диэлектрических волноводах и резонаторах", г.Тбилиси, 1968г.; "Разработка и оптимизация САПР и ГАП изделий электронной техники на базе высокопроизводительных мини- и микро-ЭВМ", г.Воронеж, 1989г.; "Математическое мо- ■ делирование и создание САПР для расчета, анализа и синтеза антен- ; ных систем и их элементов", г.Ростов-Великий, 1990г.; на республиканских научно-технических конференциях и совещаниях:"АДАПТА-ЦНЯ-сЬ", "АДАПТАЦИЯ-89", "АДАПТАЦИЯ-90", г.Киев, 196&-90гг.; "Чис- ! ленные методы и средства проектирования и испытаний элементов ;

твердотельной электроники", г.Таллинн,19о9г.; на научно-технической конференции "Автоматизация проектирования РЗА и ЭВА", г.Пенза, 1969г.; на городском научном семинаре "Принятие оптимальных решений в САПР", г.Горький, 1990г..

Публикации

Материалы диссертационной работы оцубликованы в 21 печатной работе, отражены в 3 отчетах по хоздоговорным НИР и в 2 отчетах по госбюджетным НИР. В ОЗАП.САПР изделий электронной техники заре- • гистрированы 2 комплекса программ.

Структурам, объем работы

Диссертация состоит из введения, пяти глав, Заключения и со- ! держит 226 стр. машинописного.текста, из них 141 стр. основного содержания, 52 стр.рисунков, 12 стр.таблиц, список литературы из 168 наименований и 3 приложения на '21 стр.

На защиту 'выносятся:

- двухуровневая структурно-алгоритмическая модель принятия проектных решений в диалоговой персональной САПР;

- методика оценки эффективности взаимодействия пользователя и САПР на внутришаговом уровне процесса проектирования;

- способ и алгоритм адаптации программного обеспечения диало- ' гсвой персональной САПР микроэлектронных СБЧ устройств;

- принципы и алгоритмический аппарат,, реализующие конструктивный подход к диалоговому проектированию узкополосных и широкополосных согласующих цепей микроэлектронных СВЧ устройств;

- лингвистическое обеспечение диалогового проектирования согласующих цепей микроэлектронных СВЧ устройств: структурно-сим-золькые языки описания схем согласующих "елей.

С

СОДЕРЖАНИЕ. РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель и задачи работы. Выявлена научная новизна и практическая ценность полученных результатов, приведены основные заушаемые положения.

В первой главе дается аналитический сбзор имеющихся разработок в области автоматизированного проектирования МЗ/ СВЧ'и, в частности, направлений, связанных с диалоговым проектированием цепей согласования активного элемента в СВЧ тракте. Определены проблемы, не имеющие в настоящее время достаточного развития, и дана'содержательная формулировка задач исследования.

Ка основе структуры обеспечения, сложившейся в САПР РЭА, сведений об имеющихся и перспективных системах и концепции развития информационных технологий, предложенной Г.Р.Громовым, построена модель развития САПР МЭУ СВЧ. Модель САПР в целом: 5 =(А ,В), где А - иножество диалоговых средств для решения задач проектирования; В - множество технических средств, баз данных, пакетов прикладных программ и т.д. Множества А и В объединяют все еиды обеспечений САПР: лингвистическое, техническое, программное, математическое, информационное, методическое. Модель Б может принимать зна-»О»—о , соответствующие поколениям САПР. Кроме того,

г г ~>а ■■■ ¿п ., соответствующие версиям системы, получаемым в процессе развития САПР. В такой записи легко вьщелить преемственные элементы обеспечения разных уровней и подуровней, а также разработанные вновь, что позволяет определить динамику и тенденции развития САПР. Цели введения модели: компактная форма представления структуры обеспечения известных и перспективных САПР МЭУ СВЧ; описание процесса эволюции и выявление основных тенденций в развитии обеспечения САПР МЭУ СВЧ; определение проблемы и постановка задачи исследования.

Проведенное сравнение построенной модели с известными выявило ее преимущества и универсальный характер, обусловленные отображением наиболее общих закономерностей развития САПР ПЗУ.

Обосновываются актуальность задачи согласования импеданса активного элемента в СВЧ тракте и необходимость автоматизированного проектирования согласующих цепей МЗУ, как наиболее распространении задач в процессе проектирования устройств СВЧ. На основе сопоставительного анализа известного по публикациям nporpa.vMH.oro обеспечения САПР КЗ/ СВЧ определены его основные недостатки, стер-

мулирована и поставлена задача диалогового проектирования СЦ и выделен приоритет разработки эвристических приемов структурного синтеза СЦ с использованием знаний и опыта разработчика.

Во второй главе рассмотрены особенности технологии диалогового проектирования согласующих цепей ПЗУ СВЧ в персональных САПР.

Формализация взаимодействия в системе "пользователь- САПР" предполагает моделирование диалогового проектирования, состоящего из совокупности взаимосвязанных процессов поиска, восприятия и • ; переработки информации с целью принятия конструктивного решения. Проблемы моделирования информационного взаимодействия разработаны j в эргономике, однако они не охватывают специфику диалоговых САПР и требуют в этом направлении доработки и детализации.

Построена структурно-алгоритмическая модель в взде двухуровневого абстрактного графа деятельности (АГД), отображающего взаимодействие пользователя и САПР в процессе диалогового проектирования-. Уровни модели: Е< = (5,13 ) и Е»= (M,P~*Q ), . где S - множество элементарных операций алгоритма проектирования^. D - множество элементарных диалоговых операций: "меню",

"подсказок", директив системы и т.п.;. • • • _ ,

М - множество проблемно-ориентированных программка моду- ' •

лей (ПМ), реализующих шаги pt проектной процедуры Р; Q - множество объектно-ориентированных наборов программных модулей (ООН ПМ), реализующих маршрут проектирования.

При формировании задачи на уровне Е, происходит отобраление Г» реализуемой задачи в некоторый формализуемый мета-язш средств -диалогового взаимодействия: D . Строго показано, что отображение Г« взаимно однозначно, следовательно имеет место задача принятия решения в условиях определенности.

При формировании задачи на уровне Е, происходит отобраигние Г» множества Q множеством Н:Гг '-M-+Q.. Строго показано, что отображение Ггне обладает свойствами однозначности и взаимности, следователь:.^ кмеет место задача принятия решения в условиях неопределенности.

Построенный АГД позволил разработать методику оценки эффективности конкретных диалоговых алгоритмов с целью сравнения альтернативных вариантов программного обеспечения САПР на внутришаговом уровне. Анализ АГД позволяет получить показатели стереотипности-2 и логической сложности-L , оцениваемые по наличию и длительности непрерывных последовательностей соответствующих оперативных единиц 8

и их распределению в алгоритме.

Определена семантика базовых подмножеств Б и I) и возможное выражение их операторами алгоритмических языков.

Исследовано смысловое значение показателей £ и Ь при оценке эффективности диалогового взаимодействия при проектировании СЦ. Установлены граничные значения показателей Е. и , скорректированные с учетом особенностей принятия' решений при прохождении процесса проектирования по альтернативным маршрутам. Лаются рекомендации по использованию оценок при проектировании программного обеспечения. Приводятся результаты оценки для САПР МЭУ.

Рассмотрены возможные варианты постановок задачи принятия решений на маршрутном уровне диалогового проектирования:

1. В М отсутствуют конкурирующие ПМ,гт€!,! включается в ООН ПМ 0} без дублирования. Каждый ПМ включается в £? только один раз. Показано, что принятие решения установлено априорно и определяется однозначно. ООН Ш ¿^-детерминирован.

2. В М отсутствуют конкурирующие ПМ. Доцускается возможность дублирования формируемом" 00Н_ПМ Каждый ПМ включается в О только один раз. Отображение Б. включает два этапа. Показано, что на первом этапе Г/ : Н-*Р отображение £ недетерминировано. На втором этапе Те'': Р-*С{ отображение Гг к соответствующий ООН ПМ О; де-терпанировшк. ' .

3. В И отсутствуют, конкурирующие П!,1. Доцускаетсг. дублирование г£вГ^рйруемом ООН ГЫЗ- Доцускается использование одного ПМл?£ М в нескольких ООН Ш О;. Показано, что отображение Д и соответствующий ООН ЕС! Си в данном случае недетерминироваш.

4. В М имеются подмножества пЪ£Н конкурирующих ПН, выполняющих аналогичные функции. Качественные характеристикип^ззычисли-телькые затраты, оценки эффективности разделения функций, характеристики рспаешх задач (точность, быстродействие и т.п.) - определяются аддитнвгя.м показателем. Допускается - дублирование т¡.

в формируемом'ООН ПИ Р, и использование одного ПМпъеи в нескольких ООН ПМ О, . Показано,что отображение I], определяющее постановку задачи П? принципиально недерминировпно*

Выявленные постановки задачи отличаются характером неопределенности в процессе принятия конструктивных решений на маршрутной (системном) уровне. Б своо очередь, характер неопределенности требует для поддержки диалогового режима принятия решений использования различного ¡'^тематического аппарата: комбинаторики - в постановке I, теории вероятностей и комбинаторики - в постановке 2, те-

ории вероятностей - в постановке 3, нечетких множеств в постановке 4.

Формирование маршрута проектирования 15 сводится к задаче адаптации набора программных модулей, реализующих конструктивные методы диалогового проектирования СЦ и вспомогательные операции, к конкретному пользователю или рабочему месту, требующее объектно-ориентированный набор ГШ. Задача адаптации связана также и с решением проблемы.диалогового проектирования в условиях ограни- . ценных технических ресурсов базовых мини- и микро-ЭВМ.

Для формального описания процедуры адаптации используется математический аппарат нечетких (расплывчатых) множеств, что обусловлено характером неопределенности задачи. В отличие от вероятности, определяющей случайность наличия или отсутствия Ш в СОН 111.1, назначение Ш в ООН ПМ связано в различной степенью принадлежности ПМ к ООН ПМ,' определяемой при помощи аддитивного показателя, учитывающего характеристики работоспособности ГОЛ.

Описывается алгоритм адаптации- и приводятся расчетные соотношения, формирующие исходные, промежуточные и результирующие итоговые нечеткие множества, описывающие динамику процесса. Процесс адаптации программного обеспечения реализован при. разработке и внедрении подсистемы диалогового проектирования СЦ, входящей в состав ПОСАПР СВЧ и при разработке проекта измерительно-вычислительной. САПР на базе вычислительного комплекса Ш ЭВМ - ДВК. Л

В третьей главе на основе анализа предметной области задачи согласования активного элемента в СВЧ тракте я особенностей ее реализации в диалоговом режиме рассмотрены предпосылки конструктивного подхода к диалоговое проектирования согласующих цепей МЭУ СВЧ: целесообразное сочетание методов элехтродшт-мики и теории радиотехнических цепей Сдекошгазгарш МЭУ СВЧ на базовые элементы, приближение длинных линий, применение круговой диаграммы полных сопротивлений Вольперта-Смита, преобразования электродинамических моделей в эквивалентные электрические цепи); применение преобразования Нортона и техники К-Т - инверторов' при структурном синтезе согласующих цепей; применение абсорбции реак-тие!плс элементов при компенсации реактивности активного элемента и при структурном синтезе СЦ; четкое определение области применимости и ограничений используемых моделей, приближений и преобра-зооаний.

Сформулирована сущность конструктивного подхода к диалоговому проектированию СЦ МЭУ СВЧ:

I. Все преобразования объекта проектирования базируются га строгих математических методах, самостоятельное применение которых в процессе проектирования затруднено, и реализуются при помощи сервисных возможностей персонального компьютера.

Z. Свойство конструктивности определяет возможность получения результатов, имеющих очевидную и наглядную интерпретацию, отвечающих требованиям конструктивно-технологической реализуемости и позволяющих непосредственное использование в процессе проектирования топологии ИЗУ СВЧ.

На основе конструктивного подхода получены расчетные соотношения для разработки алгоритмического аппарата диалогового структурного. и структурно-параметрического синтеза узкополосных и широкополосных СЦ. Алгоритмы расчетов предусматривают принятие конструктивных решений на основе альтернативных вариантов из библиотеки типовых структур схем СЦ, позволяющей эффективно сочетать результаты расчетов и опыт разработчика МЭУ СВЧ.

Конструктивный подход к решению задачи диалогового' проектирования согласующих цепей реализован набором проблемно-ориентированных програимкж модулей з составе:

V0 - управляющая модуль, монитор системы, адаптер;

2Z - модуль преобразования ксходшх данных (от S или 5 параметров к (?,L f С , - схеме замещения и т.п.);

V2 - структурный синтез. СЦ на полосно-прспускающих фильтрах, трансформирующая цепь на сосредоточенных элементах;

LS- структурный синтез СЦ на полосно-пропускакзщих фильтрах, трансформирующая цепь на распределенных элемён-тсх;

2)2- структурный синтез СЦ на фильтрах низкой добротности;

1/2- структурный синтез узкополосных СЦ, трансформирующая цепь на распределенных элементах;

VÍ - параметрический синтез СЦ фиксированной структуры из библиотеки;

\J1ft- параметрический синтез СЦ произвольной структуры на сосредоточенных элементах;

VIL- параметрический синтез СЦ произвольной структуры на распределенных элементах;

VT - эскизный расчет топологии элементов СЦ;

VF- эскизный расчет топологии элементов СЦ;

VLM- проверочный расчет электрических параметров СЦ по га-•;:u::íc:í тогл.пгии.

В четвертой главе рассмотрено лингвистическое обеспечение диалогового проектирования МЭУ СВЧ. Обосновывается выбор структурно-символьного способа представления информации при разработке входных языков (ВЯ) в диалоговой САПР.

Структурно-символьная форма представления позволяет вводить -описания схем МЭУ в виде наборов базовых графических символов или элементов формируемых в виде изображения на экране алфавитно-цифрового или графического дисплея без предварительной подготовки. . Ориентация на структурно-символьное представление определяет способ лингвистического описания Ш. Формальное описание структурно-символьного языка-SSLопределено при помощи аппарата математической лингвистики в виде порождающей грамматики (ли."{Tul,M*,Sta,R¡l}.

Алфавкт7и1 базируется на множестве символов, формируемых клавиатурой используемого дисплея. Словарь Nsíl отражает проблемою ориентацию ВЯ, так как формируется из алфавита путем образования привычных для пользователя САПР символов (примитивов), создающих изображение максимально приближенное к реальному начертанию схем МЭУ СВЧ. Для записи синтаксических правил Pul используется металингвистическая нормальная форма Бэкуса-Наура:

OJILi'LHT СХШЫ>/ <СВЯЗЬ> / <СПЩ.ЗЛЕМЕНТ>

<ЭЛЕМЕНТ СХЕМЫ > »= ПОДСШа/КООТУРДАСКАД/^/^/С/... и другие элементы данного класса схем МЭУ СВЧ.

<ЭШШ11 CXti'U> ::=<НДЕНЖИКАТОР> <Н0!ЛЕР>

<ЗДЬШ'®ИКАТОР> ==<БУКВА> / <БЖВА> ...<БУКВА)

<H0UEP> ::=<ЦИ$РА> < ЦИФРА4/

<СВЯЗЬ> "=<СШВ0Л СВЯЗИ > / <СИМВОЛ ПЕРЕСЕЧЕНИЯ СВЯЗИ)/ /<СШВ0Л РАЗВЕТВЛЕНИЯ СВЯЗИ >

<сшвол связи> '-= !/.-

<СИМВ0Л ИЕРЕСЕЧЯШ СВЯЗИ > +

«СИМВОЛ РАЗВЕТВЛЕНИЯ СВЯЗИ) =¥г

<а]Щ.элиагг> ::= «ствол гзышг (корпуса)>/

/«ствол вывода элемента > / «символ внешнего вывода) ствол язешп (корпуса) ~= £

Cíi-ЗОЛ ВЫВОДА ЭХ.У.;£НТА ::= «СДОВОЛ ВЫВОДА ЭШЕНВООКШ*

ствол вывода эл^ента ::= :

ствол к-^што вывода ::= «аквол biieíüíííto вызэджномьр) ствол в:и.::'::-го вывода к

Д^я соединил и редактировашя файлов, содержащих опнсаиял схем на структурно-символьном языке SSL разработан специализированны? ркраинкй редактор, позволяющий вводить и редактировать нзоир:1-12

нения и параметры элементов схем с минимальными затратам!*, времени и приемлемой наглядностью. При разработке редактора предусмотрена гозможность адаптации данных к форматам систем, эксплуатируемых пользователем, что обеспечивает универсальность ВЯ и позволяет использовать SSL практически в .тобой системе схемотехнического и конструкторского проектирования РЭА.

Анализ типовых СЦ МЭУ СВЧ, позволил вьщелить преобладание схем каскадной структуры. Гибкость алгоритма формирования схем каскадной структуры позволяет использовать свойство редукции при вводе их описаний з режиме диалогового взаимодействия. Формальное списание структурно-символьного языка описания каскадных схем - K5L определено в. вице порождающей грамматики (jxSL .

Анализ соотношения порождающих грамматик и &нl показал, что язык описания каскадных схем KSL является продуктивным подмножеством языка 5SL .

Для ввода и обработка описаний схем на структурно-символьном языке KSL разработан! специальные прогрзьоы, реалнзугацие ввод и :горре:сц!гл описания схема СЦ, ввод я индикацию параметров элементов, синтаксический и семантический контроль описаний на языке HSL . Проведен сопоставительный анализ алгоритмов обработки введенной янфориацаа, реалкзущпс входные лота: SSL я KSU .

3 пятой глазе рассмотрена примеры практического применения разработанного программного обеспечения диалогового автог1атиз!1рованного прсектировакпя СЦ ПЗУ СВЧ. При разработке ПО попользованы теоретические результаты, полученные в предыдущих главах диссертация: технология диалогового проектирования на внут-ркаагосси и каргирутном уровнях (глава.2),. конструктивный подход и алгоритмический аппарат диалогового проектирования СЦ МЭУ СЗЧ (глаза 3), диалоговое лингвистическое обеспечение (глава 4)..

. Приводится пример адаптации набора программных модулей ПОСАПР СВЧ, позволяаций наглядно представить процесс и работу алгоритма адаптации а условиях поставленной задачи. Разработанный способ адаптации позволил. решить задачу проектирования в условиях ограниченных вычислительных ресурсов, уменьшить время подготовки решения сбъектно-ориентировгнной задачи и повысить эффективность работы пользователя за счет рационального разделения функций между пользователем и системой на всех этапах создания САПР, включая разработку программного обеспечения на маршрутном (системном) усогл'л.

Рассмотрены результаты диалогового проектирования согласуй :у.х цепей, аирохополосннх СВЧ-усилителей мощности на биполярных транзис-

торах, параметрического синтеза согласующих цепей СВЧ-усшштелей средней мощности на биполярных транзисторах, проектирования СЦ, фильтров и топологии элементов удвоителя частоты на биполярном транзисторе, проектирования СЦ усилителя на транзисторе с барьером 11оттки.

Все расчеты, разработка и изготовление опытных образцов, измерения и контроль параметров устройств выполнены на предприятиях, внедривших разработанное программное обеспечение. В процессе проектирования не требовалось вмешательства разработчика программ, что на практике показало их жизнеспособность в производственных условиях. Полученные после изготовления опытных образцов результаты испытаний разработанных устройств соответствуют требованиям ТЗ и ТУ на комплекс в целом и позволяют сделать вывод о возможности промышленной эксплуатации соответствующих программных модулей.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Разработан комплекс математических, алгоритмических, лингвистических и программных средств для решения задачи диалогового автоматизированного проектирования согласующих цепей МЗУ СВЧ:

- разработана и исследована двухуровневая структурно-алгоритмическая модель принятия проектных решений в процессе диалогового проектирования согласующих цепей ПЗУ СВЧ;

- разработана методика оценки эффективности диалогового взаимодействия пользователя и САПР на вцутризаговом уровне процесса проектирования;

- предложен новый способ и алгоритм адаптации набора программных модулей к проблемно- пли объектно-ориентированному маршруту проектирования;

- сформулированы принципы конструктивного подхода к диалоговому проектированию согласующих цепей МЭУ СВЧ, основанные на эвристических приемах и использующие опыт разработчика;

- сформулированы принципы лингвистического обеспечения, адекватного конструктивному подходу к диалоговому проектированию, основанного на структурно-символьном способе описания схем;

- разработаны структурно-символьные языки 5SL и KSL , предназначенные для описания схем проектируемых МЭУ СВЧ.

2. Разработан адаптируемый набор программных модулей диалогового проектирования согласующих цепей МЭУ СВЧ для проблемио-ориен-тироЕанных персональных САПР на базе широко распространенна: ЭЗ,', серии Си и ДВл. При разработке предусмотрена перспектива перехода,

1С

на технику персональных компьютеров.

3. Сравнение результатов диалогового проектирования согласующих цепей НЗУ СВЧ с результатами испытаний макетов рассчитанных устройств и с результатами, полученными при проектировании на аналогичных пакетных системах, в процессе опытной и промышленной эксплуатации подтвердило работоспособность разработанного программного обеспечения.

4. Диалоговые программные комплексы расчета СЦ СВЧ устройств переданы в отраслевой фонд алгоритмов и программ САПР изделий электронной техники для распространения на предприятиях НЭП СССР. Специализированный для целей обучения комплекс программ применяется в учебном процессе на кафедре "Конструирование и технология производства радиоаппаратуры11 Горьковского политехнического института. Наборы программных модулей диалогового проектирования СЦ переданы на предприятия в ходе выполнения хоздоговорных КНР и находятся в промышленной эксплуатации. С их применением разработаны усилители, умножители частоты, а также СЦ для других МЭУ СЗЧ.

5. Результаты работа рекомендуется использовать в Горьковском научно-исследовательском приборостроительном институте, з Горьковском 'институте "Салат", з радиотехническом институте АН СССР г.Мое- , ква, НПО "Созз" г.Новосибирск,- и на других научно-исследовательс- 1 ких а производственны* предприятиях, разрабатывающих микреэлектрон- j нуя СВЧ аппаратуру и прибора с применением САПР, а также , з ВУЗах

при подготовке инженеров-конструкторов и .схемотехников РЗА СВЧ диапазона.

ОСНОВНЫЕ РАБОТЫ, ОПУБЛИКОВАННЫЕ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Хранилов В.П. Моделирование технологии диалогового проектирования в персональной САПР на мини-ЭВМ / / Разработка и оптимизация САПР и ГАП изделий электронной техники на база высокопроизводительных мини- и микро-ЭШ: Тез. докл. Всесоюзного совещания-семинара.- Воронеж, 1969, С.10.

2. Хранилов В.П. Проблемная адаптация набора программных модулей персональной САПР СВЧ устройств / / Автоматизация проектирования в электронике: Республ. кежзед. сб. кауч.тр. Вот.40 - Киеа: Техника, 1989. - C.S-II.

3. Лопаткин A.B., Хранилов В.П. Технология инженерного проектирования функциональных устройств с применением измерительно-гн-числительных систем / / Проектирование радиоэлектронных устройстн на диэлектрических волноводах и резонаторах: Тез. докл. Зс^со^з.

науч.-техн. конф.-Тбилиси, 1968, С.243-244.

4. Коржавин D.M., Хранилов В.П. Проектирование и размещение топологии П1С в реггиме интерактивного графического взаимодействия/ /Численные методы и средства проектирования и испытаний элементов твердотельной электроники: Тез. докл. республ. совещания.- Таллинн,

1989, С.51-53.

5. Хранилов В.П. Адаптация набора программных модулей проблемно-ориентированной персональной САПР/ / Автоматизация проектирования РЭА и ЭВА: Тез.докл.зональной конф.-Пенза, 1989, С.63-64.

6. Хранилов В.П. Автоматизированное проектирование согласую-це-трансформирующих микрополосковых устройств на мини-ЭВМ/ / Неуч, конф.молодых ученых Волго-Бятского региона: Тез. докл.-Горький, 1987, С.37.

7. Хранилов В.П. Диалоговое проектирование топологии СВЧ-цепей в проблемно-ориентированной САПР / / Научная конф. "Молодые ученые - производству радиоэлектронной промышленности" : Тез. докл.-Горький, 1987, С.24.

Ь. Хранилов В.П. Программа синтеза схем замещения импеданса активного элемента в СВЧ тракте / / Информ.листок Горьк.ЦНШ.-Горький, I9b9.-80-89.- 3 с.

9. Никулин C.Li., Хранилов В.П. Диалоговая САПР СВЧ усилителей на базе мини-ЭЗД / / Оптимизация и моделирование: Ыеквуз.тематич. сб.науч.тр.- Горький, 1988. - С.60-68.

10. Хранилов В.П. Диалоговая программ проектирования узкополосных согласующих цепей СВЧ устройств / / Информ.листок Горьк. ЦНГИ.-Горький, 1969.- N'79-89.- 3 с.

11. Хранилов З.П. Программные модули расчета согласующих цепе! СВЧ устройств / / Электронная техника. Сер Л. Электроника СВЧ.-

1990.- Вып.З.- С.72-73.

12. Коржавин Г.М., Хранилов В.П. Интерактивное проектирование топологии пассивных элементов ГАС СВЧ / / Интегральная электроника СЗЧ: Тез.докл. Всесоюз.науч.-техн.конф.-Красноярск, 1988, C.I58.

13. Ухругин СЛ.., Хранилов В.П., Шеманарев !.'..А. Структурно-симгольный язык описания электронных схем в САПР / / Информ.листок Горьк.ДпТ,1.- Горький, 1989.- N'30-89.- 4 с.

14. Хранилоь З.П., Шеманарев U.A., Куноросов О.Г. Интэрактив-ьг:Г' редактор описаний схем в САПР / / Науч. конф. молодых ученых лолге-Вятского региона: Тез.докл.- Горький, 1938, С.253-254.

1Ь. У.сругин С.Л., Хранилов В.П., Ширяев Ы.В, Подсистема диало гоюго врода, расчета и визуализации характеристик электронных схе

Инфоры.листок Горьк.ЩГШ.- Горький, 1989.- N"29-89.- 4 с.

16. Никулин С.М., Седельникова И.М., Хранилов В.П. Автоматизированное проектирование мощных СВЧ усилителей по нагрузочным импеданс си транзистора / / Автоколебательные системы л усилители 1 в радиопередающих устройствах: Программа и тез.докл. Всесоюзного науч.-техн. семинара.- Москва-Омск, 1985, С.4

Г7. Великанов Н.И., Садков В.Д., Хранилов В.П. Программа рас- , чета характеристик линейных микрополосковых цепей СВЧ устройств/ / Информ.листок Горьк.ЦНТИ.-Горький, 1968.-^428-68.- 4 с.

18. Хранилов В.П. Комплекс программ для проектирования согласующих цепей мнкроэлектронных СВЧ устройств / / Информ.листок Горьк.ЦНТИ.-Горький, 1388.- 429-66.- 4 с.

19. Моругин СЛ., Хранилов В.П., Ширяев М.В. Автоматизированное рабочее место разработчика нелинейных микроэлектронных СВЧ устройств / / Интегральная электроника СВЧ: Тез. докл. Всесоюз. науч.-техн. ионф.- Красноярск, 1988, С.157.

20. Хранилов В.П*. Алгоритм синтеза согласующих цепей нелинейна СВЧ устройств / / Проблемы нелинейной электротехники: Тез.докл. Есесоаз. кзуч.-техн. конф.- Киев, 1968, С.115.

'21. Моругин С.Л., Шарлей М.В., Хракигов З.П. Автоматизация тачальгаа этапов проектирования радиоприема« трахтов с щпшенеки-са персональных ЗЕУ / / Перспоктиш развития техника радиовещательного приема, радаове^аняя и ааустанп: Тез.дохл. Всесояз. науч. -техн. конф.- Ленинград, 1968, С.51.

22. Разработка автоматизированных средств измерений а их применение пра проектиро'вакш интегральных схем СВЧ диапазона: Отчзт о НИР (заключит. )/Горьк.политехи,ин-т. -Х/Д "29-16: 3 Г? 01.82 4067308; Кнв.г 02.85 0066853.- Горький, Д985. Часть 2.-74 с.

. 23. Разработка коготлексной проблемно-ориентированной системы азте^'лтазкрованного проектирования нелинейных устройств интегральной и ¿уняцаональной микроэлектроники: Отчет о НИР (закстчит.) /Горьк.политехи. ин-т.-Х/Д К2766: .С» ГР 01.82 0075430; Инэ.З 02.86 С04С243.- Горький, 1966.- 108 с.

24. Разработка программ автоматизированного проектирования СЗЧ-схем с твердотельньели элементами в нелинейном ре?мме: Отчет с КИР (заключит.)/Горьк.политехн.нн-т.-Х/Д Г66/050: £ ГР 0I.BG СО35605; Инв.З 02.68 0005523.- Горький, 1367.- 64 с.

25. Автоматизация проектирования элементов и устрс1?этп функциональной и интегральной микроэлектроники 34 и СВЧ диапазонов Сиден-тиЯикадш, расчет, измерения и контроль). Автоматизация проектиро-

вания РЭА: Отчет о НИР (промелут.) /Горьк. политехи, ин-т. -Госбюджетная тема; * ГР 01.86 0035605; Инв.» 02.87 0014687.- Горький, 1986. - 55 с. •

25. Автоматизация проектирования элементов и устройств функциональной и интегральной микроэлектроники ВЧ и СВЧ диапазонов (идентификация, расчет, измерения и контроль). Автоматизация проектирования РЭА: Отчет о НИР (промеяут.)/Горьк.политехн.ин-т.-Госбюджетная тема: £ ГР 01.86 0035605; Инв.Ь' 02.88 0002083.- Горький, 1967.- 27 с.

Соискатель: