ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СИСТЕМАХ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ РЭС Дисциплина «САПР радиоэлектронных устройств»
1 ОПИСАНИЯ РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ (РЭС)
В основе функционирования РЭС лежат передача, извлечение и обработка информации, а также преобразование и передача электромагнитной энергии. Электромагнитные поля, волны и сигналы — фундаментальные понятия радиоэлектроники, с которыми приходится оперировать при создании и использовании РЭС. Радиоэлектронное средство, как правило, бывает весьма сложным техническим объектом, включающим большое число составных частей с многообразными связями между ними. Описание таких объектов в процессе их создания и использования должно быть согласовано с возможностями их восприятия человеком.
По характеру отображаемых свойств описания разделяют на функциональные, конструкторские и технологические. p Функциональное описание отображает основные принципы работы и протекающие в РЭС физические и информационные процессы. p Конструкторское описание отображает материальную реализацию РЭС, его геометрические формы, расположение в пространстве, используемые материалы и компоненты … p Технологическое описание относится к методам и средствам изготовления РЭС
Для упрощения восприятия описаний, их систематизации они разделяются на иерархические уровни. Каждый уровень описания отличается степенью детализации отображаемых свойств РЭС. На всех уровнях описания стремятся представить РЭС в виде совокупности связанных блоков, которые являются обособленными составными частями, таким образом, чтобы отдельные блоки были самостоятельными материальными объектами. Каждый блок данного иерархического уровня описания представляет собой описание следующего, более низкого иерархического уровня, который в свою очередь представляется в виде совокупности блоков. Такое разукрупнение (декомпозиция) доводится до уровня, у которого составляющие блоки дальнейшему делению не подлежат.
Функциональное описание РЭС Существуют различные уровни разукрупнения РЭС По функциональной сложности: n радиоэлектронные системы n радиоэлектронные комплексы n радиоэлектронные устройства n радиоэлектронные функциональные узлы.
Иерархическая структура РЭС (функциональный аспект) Радиоэлектронная система Радиоэлектронный комплекс 1 Радиоэлектронный комплекс 2 Радиоэлектронный комплекс К Радиоэлектронное устройство 1 Радиоэлектронное устройство 2 Радиоэлектронное устройство М Радиоэлектронный функциональный узел 1 Радиоэлектронный функциональный узел 2 Радиоэлектронный функциональный узел N
Функциональное описание РЭС Радиоэлектронная система — это радиоэлектронное средство, представляющее собой совокупность функционально взаимодействующих автономных радиоэлектронных комплексов и устройств, образующих целостное единство, и обладающее свойством перестроения структуры в целях рационального выбора и использования входящих в нее средств при решении технических задач. Радиоэлектронный комплекс — это радиоэлектронное средство, представляющее собой совокупность функционально связанных радиоэлектронных устройств, обладающее свойством перестроения структуры в целях сохранения работоспособности и предназначенное для решения технических задач. В зависимости от сложности решаемых задач радиоэлектронная система (комплекс) может быть автономной или частью другой радиоэлектронной системы (комплекса).
Функциональное описание РЭС Радиоэлектронное устройство—это радиоэлектронное средство, представляющее собой функционально законченную сборочную единицу, выполненную на несущей конструкции, и реализующее функции передачи, приема, преобразования информации. Радиоэлектронный функциональный узел — это радиоэлектронное средство, представляющее собой функционально законченную сборочную единицу, выполненную на несущей конструкции, реализующее функцию преобразования сигнала и не имеющее самостоятельного эксплуатационного применения (усилитель, модулятор и т. п. ). Функциональный узел также может быть представлен в виде составных частей — компонентов (интегральные схемы, транзисторы, резисторы, конденсаторы, печатные платы, подложки) с определенными связями между ними, т. е. узел может быть описан с различной степенью детализации.
Конструкторское описание РЭС обычно состоит из следующих уровней: шкаф, блок, модуль, ячейка. Модули также разукрупняются на модули 3, 2, 1 -го и нулевого уровня. Все уровни конструкторского описания выполняются на основе своей несущей конструкции, т. е. на совокупности конструктивных элементов, предназначенных для размещения средств, обеспечения их устойчивости и прочности в заданных условиях эксплуатации (например, рама, корпус, кассета, стойка, пульт и т. п. ). Радиоэлектронные модули обладают свойствами конструктивной и функциональной взаимозаменяемости.
Окончательное описание радиоэлектронного средства как законченного изделия представляет собой полный комплект технической документации, включающий в себя текстовой материал, схемы, чертежи, рисунки, фотографии, технологические карты и т. п. , оформленные в соответствии с требованиями Единая система конструкторской документации (ЕСКД - комплекс государственных стандартов, устанавливающих взаимосвязанные правила, требования и нормы по разработке, оформлению и обращению конструкторской документации, разрабатываемой и применяемой на всех стадиях жизненного цикла изделия (при проектировании, разработке, изготовлении, контроле, приёмке, эксплуатации, ремонте, утилизации). Этот комплект документации необходим для изготовления и эксплуатации РЭС. Он может быть выполнен как на традиционных бумажных, так и на машинных носителях.
При проектировании широко используются промежуточные описания РЭС и его составных частей. Важнейшее место среди них занимают модели различных классов. Например, представления о свойствах РЭС могут быть получены с помощью натурной модели (макета, стенда и т. д. ) или другой физической модели, представляющие собой некий «образ» РЭС. Свойства РЭС на таких моделях изучаются путем эксперимента.
При широком использовании ЭВМ для проектирования РЭС доминирующую роль среди промежуточных описаний играют математические модели. Математическая модель РЭС — совокупность математических объектов (например, чисел, переменных и их массивов), отражающая свойства радиоэлектронного средства и отношения между ними. Математические модели, как и сами РЭС, обычно строятся по блочно-иерархическому принципу и могут отражать различные аспекты описаний (функциональный, конструкторский и др. ).
Исходным (первичным) описанием РЭС является техническое задание (ТЗ) на проектирование. ТЗ представляет собой некоторую совокупность документов, определяющих цели и задачи, решаемые РЭС, требования к ним, условия использования, экономические ограничения и т. п.
2 ПРИМЕНЕНИЕ ЭВМ ДЛЯ АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
Основные черты САПР и их принципиальные отличия от «позадачных» методов автоматизации p p Первой характерной особенностью является возможность комплексного решения общей задачи проектирования, установления тесной связи между частными задачами, т. е. возможность интенсивного обмена информацией и взаимодействие не только отдельных процедур, но и этапов проектирования. Например, применительно к техническому (конструкторскому) этапу проектирования САПР позволяет решать задачи компоновки, размещения и трассировки в тесной взаимосвязи, которая должна быть заложена в технических и программных средствах системы. Применительно к системам более высокого уровня можно говорить об установлении тесной информационной связи между схемотехническим и техническим этапами проектирования. Такие системы позволяют создавать радиоэлектронные средства, более эффективные с точки зрения комплекса функциональных и конструкторскотехнологических требований.
p Вторым отличием САПР является интерактивный режим проектирования, при котором осуществляется непрерывный процесс диалога «человек — машина» . Системы автоматизации проектирования по своему замыслу должны не заменять конструктора, а выступать мощным средством обеспечения его творческой деятельности.
p p Третья особенность САПР заключается в возможности имитационного моделирования радиоэлектронных систем в условиях работы, близких к реальным. Имитационное моделирование дает возможность предвидеть реакцию проектируемого объекта на самые различные возмущения без макетирования. Ценность этой особенности САПР заключается в том, что в большинстве случаев крайне трудно сформулировать системный критерий эффективности РЭС. Эффективность связана с большим числом требований различного характера и зависит от большого числа параметров РЭС и внешних факторов. Поэтому в сложных задачах проектирования практически невозможно формализовать процедуру поиска оптимального по критерию комплексной эффективности решения. Имитационное моделирование позволяет провести испытания различных вариантов решения и выбрать лучший, причем сделать это быстро и учесть всевозможные факторы и возмущения.
p Четвертая особенность заключается в значительном усложнении программного и информационного обеспечения проектирования. Речь идет не только о количественном, объемном увеличении, но и об идеологическом усложнении, которое связано с необходимостью создания языков общения проектировщика и ЭВМ, развитых банков данных, программ информационного обмена между составными частями системы, программ проектирования, коррекции работы машины, ее обучения, систематизации и обобщения опыта, усовершенствования стратегии принятия решений.
p Пятая особенность заключается в значительном усложнении технических средств САПР. Системы автоматизации проектирования требуют применения машин высокой производительности, многомашинных комплексов, разветвленной системы периферийных устройств, в частности устройств отображения информации, диалога и изготовления документации.
p И наконец, последняя особенность САПР, которую можно отметить, заключается в замкнутости процесса автоматизированного проектирования. Под этим подразумевается, что проектировщик вводит в машину информацию на уровне замысла, а в результате диалогового процесса проектирования машина выдает технические решения и документацию, необходимую для изготовлении РЭС и автоматизированного управления технологическими процессами ее производства.
Выводы Процесс автоматизации проектирования радиоэлектронных средств по содержанию и последовательности решаемых задач может быть весьма разнообразен в зависимости от функциональной и конструктивной сложности разрабатываемых радиотехнических систем, комплексов, устройств и узлов. Необходимо учесть специфику автоматизации проектирования РЭС различного уровня сложности, рассмотреть с общих позиций процесс проектирования радиоэлектронных средств, включая этапы моделирования, анализа, синтеза и оптимизации на основе математического, программного, информационного обеспечения с использованием современных средств машинной графики.
Скачать презентацию ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СИСТЕМАХ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ РЭС Дисциплина
1лекция_Общие сведения о САПР РЭС.ppt