Основы компьютерного проектирования и моделирования радиотехнических систем — это способы и методики реализации автоматизированного компьютерного проектирования радиотехнических систем.
Введение
Проектирование – это совокупность действий, которые осуществляются, чтобы получить описание нового или модернизированного технического объекта, необходимого и достаточного для создания объекта при заданных ограничениях. Проектированием радиотехнических систем является процесс создания технической документации, на базе которой можно реализовать радиотехническую систему, способную исполнять требуемые функции.
Объектом проектирования считается изделие или определённый процесс, сопряжённый с его изготовлением.
Основы компьютерного проектирования и моделирования радиотехнических систем
Проектным решением является промежуточное или финальное описание проектируемого объекта при помощи комплекта технических документов требуемой формы, которое будет необходимым и достаточным для окончания проектных работ или выбора направлений его окончания.
Типовым проектным решением является существующее проектное решение, которое уже проверялось при предыдущих проектированиях и используется в процессе проектирования.
Частным проектным решением является промежуточное описание проектируемого объекта, которое частично удовлетворяет условиям задания на проектные работы.
Проектным документом является документ, исполненный по требуемой форме, в котором есть определённое проектное решение.
Описание проектируемого объекта выполняется указанием его характеристик, а также их численными величинами или набором параметров. Все параметры подразделяются на следующие группы:
- Параметры компонентов, входящих в состав проектируемого устройства, считаются внутренними параметрами.
- Параметры, по которым может быть оценены качественные показатели устройства, считаются выходными параметрами.
- Параметры воздействующих на устройство внешних информационных сигналов считаются входными.
- Параметры окружающей среды являются внешними.
Фазовыми переменными именуются величины, которые характеризуют физическое или информационное состояние объекта.
Полный комплект работ по проектированию состоит из следующих компонентов:
- Выполнение теоретических и экспериментальных исследований.
- Выполнение расчётных операций.
- Осуществление анализа.
- Выполнение конструкторских и других видов работ.
Наиболее существенного развития автоматизированное проектирование достигло в радиоэлектронной сфере. Это можно объяснить следующими главными факторами:
- Радиотехнические системы являются достаточно сложными системами с большой степенью интеграции больших интегральных схем (БИС) и сверхбольших интегральных схем (СБИС), в которых число элементов может достигать миллион и более в одном кристалле. Проектирование таких систем является очень трудоёмким процессом.
- Высокая экономическая эффективность методик автоматизированного проектирования радиотехнических систем, так как у них себестоимость проектных работ может составлять существенную долю в общих затратах на производство.
Итоговым результатом проектирования является или законченное описание в форме комплекса конструкторско-технологических документов, или промежуточное описание в виде текстовой документации, эскизов, описаний на языке системы автоматизированного проектирования (САПР) и так далее.
Главными методами проектирования считаются следующие методики:
- Метод алгоритмической или объектно-ориентированной декомпозиции.
- Метод абстракции. Когда нет возможности полного воссоздания сложных объектов, игнорируются малозначительные детали, то есть осуществляется анализ обобщённой, идеализированной модели.
- Метод установления иерархии, то есть классификации.
Алгоритмическая декомпозиция предполагает подразделение процесса на отдельные модули, которые выполняют какой-либо этап всего процесса. В программировании такое действие именуется структурным проектированием «сверху вниз». Объектно-ориентированная декомпозиция предполагает рассмотрение сложной системы как упорядоченного набора объектов, которые при взаимодействии между собой формируют поведенческие параметры системы.
Существуют следующие методы моделирования радиотехнических систем:
- Метод натурного макетирования.
- Метод физического моделирования.
- Метод математического моделирования с применением методик многовариантных проектов и оптимизации.
Главным преимуществом методики натурного макетирования и физического моделирования является отличная достоверность итогов, которая объясняется исследованием реальных схем. К недостаткам следует отнести высокую стоимость их осуществления, большие временные затраты, применение ручного труда и так далее.
Сегодня повсеместно применяется и развивается выполнение проектных работ и моделирование радиотехнических систем с использованием математических методик и различного вычислительного оборудования, а также внедряется комплексная автоматизация проектирования. Это позволяет заменять макетирование и физическое моделирование методами математического моделирования.
Основным методом автоматизации проектных работ считается использование электронных вычислительных машин, персональных компьютеров и управляемых ими технических средств.
Под автоматизированным проектированием понимается научно-техническое направление, состоящее в использовании комбинации достижений математических основ вычислительных операций, теории проектирования и вычислительного оборудования к проблемам проектирования различных физических объектов при непосредственном участии человека.
Автоматическим проектированием радиотехнических систем является выполнение всех проектных работ без участия людей.
