Результаты и выводы

Таким образом, с помощью междисциплинарного подхода к формализации связей в интеграции дискретных ЭП с электростатическим управлением методом эквивалентных схем получены символьно-знаковые основные и вспомогательные графические и аналитические макромодели изделий электронной техники гигаи терагерцевого диапазонов. Разработаны основы теории такой одномерной нелинейной электрической цепи и ЭВЦ, наглядно и достоверно совместно иллюстрирующих коррелированное взаимодействие «электрически нсгермстичных» ЭП технического объекта, а не их функционирование независимо друг от друга. Они базируются на комплексе интегродифференциальных и трансцендентных уравнений цепей Кирхгофа и длинных линий, разных инвариантных электрических чертежах фрагментов и всей конформной структуры, формируемой в едином ЭМ-поле. Но требуется первоначально составить двухполюсные модели ЭП, ветвей и контуров ЭВЦ, позволяющие воспользоваться основными теоремами теории цепей. Подобные кластерные операторы применяются для модернизации способа проектирования современной аналоговой РЭА СВЧ и сверхскоростной цифровой ЭВА с целью минимизации тепловыделения и увеличения ее КПД при некардинальном изменении несущей платформы. Инерционная передача и наложение сигналов, явления интерференции и дифракции волн между электронными компонентами рассматриваются с энергетической точки зрения. Для ответа на вопрос о многовариантности распределения зарядов и потенциала поля в них, обеспечения номинального электрического и температурного режима работы каждого ЭП используется метод неавтономных блоков. Он базируется на алгоритме совмещения и выделения клемм воздействия и отклика в идеализированной цепи, образованной двухполюсными элементами произвольного типа, методике анализа электрического равновесия ЭВЦ и синтеза схемы замещения кластера в частотной, а только затем во временной области.

Идентифицированы структурная и функциональная схемы конструктивной единицы в виде нелинейных двухи многополюсников, основные уравнения однопортовых и проходных невзаимных четырехполюсников. Приведенные графоаналитические операторы необходимы для разъяснения причин электрического пробоя, наглядной иллюстрации многомодовых свойств интеграции ЭП СВЧ различного КТ-исполнения и квантовых эффектов изменения ее энергетического состояния. Обоснован способ совместного применения обоих уравнений Кирхгофа и теоремы Телледжена, дополняющей традиционную совокупность компонентных и топологических уравнений макромодели пространственной структуры при сложении и вычитании сигналов. Сформулирован способ поиска корректных инвариантных операторов как функции двух взаимосвязанных переменных. Предложена методика уменьшения числа независимых неизвестных переменных, в том числе путем перехода к комплексным величинам. Аналитическое исследование проводится в адекватном общем виде без уточнения внешних характеристик источников ЭДС, времени транспортировки ЭМ — возмущений, вне конкретизации конфигурации соединений пассивных НЭ и влияния дисперсии «прямых и обратных» связей, детализации свойств участков постоянного тока. В этом случае сначала вычисляется реакция только одной ветви ЭВЦ с учетом критериев устойчивости колебаний Пирса и Котельникова в импедансной форме.

По задача модификации открытых технических объектов в случае циркуляции одновременно постоянного и переменного токов правильно математически сформулирована только тогда, когда есть не только чертежи деталей конструкции несущей платформы и введены буквенно-цифровые обозначения ветвей с сосредоточенными и распределенными параметрами. Следует учесть дополнительно начальные и граничные условия в контурах РЭА и ЭВА, описывающие изменение электрического состояния ЭП при композиции сигналов. Поэтому теория ЭВЦ постоянно пополняется новыми операторами, что расширяет номенклатуру элементного базиса сосредоточенных и волновых цепей, обеспечивающего физическую реализуемость требуемых нелинейных характеристик пассивных и активных элементов.

В комплект допустимых идеализированных элементов теории ЭВЦ входит отрезок длинной линии, двухполюсный резистивнонегатронный НЭ и ВНЭ. Они обеспечивают одновременно изучение механизма взаимодействий, явлений интерференции, дифракции, задержки передачи сигнала, возбуждаемого генераторами ЭДС с варьируемыми внутренними сопротивлениями и колебательными характеристиками. Инварианты источников сигналов двух типов, нагруженных активными и пассивными двухполюсниками, связанными любым пространственно-распределенным образом, являются основой расчета когерентности сверхбыстродействующих ЭГ1. В нем уточняются схемы замещения составного ПИ и ВИ воздействия, многополюсного НЭ кластера, иллюстрирующего амплитудно-зависимые волновые процессы, но без конкретизации границ и конфигурации цепи питания постоянного тока.

Показано, что с помощью законов Кирхгофа надо искать «рабочие» точки на ВАХ составных ВНЭ, сопротивление и проводимость контуров схем замещения, соответствующих разным частям кластера. А они, в свою очередь, задают размещение сосредоточенных НЭ вдоль длинных линий. Прямой и обращенный символьный анализ перераспределения тока, трансформации амплитуды и фазы напряжения и тока осуществляются без задания амплитудно-фазовых условий на «виртуальных» границах конструктивной единицы, что является основанием разработки алгоритма выбора одних импсдансных величин в ЭВЦ при расчете других ее ветвей.

Однако для расчета ВАХ ВНЭ требуется знать конкретную топологию схемы замещения кластера в каждый момент времени и закон вариации номиналов ее сосредоточенных НЭ, их устойчивые стационарные режимы. Кроме того, устранение этой проблемы следует проводить в наглядном виде преимущественно путем уменьшения числа неизвестных. Именно поэтому первоначально предлагается провести теоретическое исследование по отдельности композиции волн в суммарно-разностной алгебраической и экспоненциальной, а затем гиперболической и тригонометрической форме и волновом масштабе. Они в разном инвариантном виде, но с сохранением адекватности характеризуют корреляцию электрических волновых и электронных нелинейных процессов в отдельных областях объекта. Причем алгоритм разделения взаимосвязанных многопараметрических неизвестных макромодели кластера реализуется методами гармонической линеаризации, комплексных амплитуд и эквивалентных синусоид. Тогда на втором этапе решения основных задач теории одномерной нелинейной электрической цепи и ЭВЦ поиск импедансных условий в длинных соединениях проводится при конкретизации точек возбуждения и наблюдения (анализа) с учетом явлений дифракции и интерференции. Одновременно записываются входная и передаточная функции невзаимного четырехполюсника в общем символьном виде независимо от того, какими причинами они вызваны. Полученные отношения комплексных амплитуд напряжения, тока и мощности отраженной и падающей волн соответствуют совмещению точек прямого и обращенного анализа ЭВЦ, подключения ВНЭ с неоднозначной нелинейностью, соответствующего одному из формальных электрических образов технического объекта в ЭМ-поле.

Представлены результаты изучения вынужденного и автоколебательного режима кластера при воздействии источников сигналов ограниченной мощности, тип которых меняется из-за реакции приемников. Предварительно определены области допустимых обобщенных параметров — комплексной проводимости и сопротивления ветвей, топологии соединения двухполюсников по переменному току на клеммах ПИ в одноконтурной схеме замещения. Управление интенсивностью сигналов и характеристиками взаимосвязанных активных и пассивных НЭ в длинной линии электрически варьирует топологию и тип элементов эквивалентной сосредоточенной цепи, соответствующей ее входу и выходу, двухполюсную модель ВПЭ. Вместе с тем, аналитически разрешить составленные трансцендентные уравнения, образующие суммарноразностные операторы математической модели изделия когерентной электроники в ходе такого теоретического исследования его энергоэффективности и электрической прочности, невозможно.

Вследствие этого на третьем этапе построения теории ЭВЦ использовано представление «независимых» переменных бегущими и стоячими нелинейными волнами напряжения и тока, возбуждаемых источниками ЭДС конечной мощности, но без рассмотрения импеданса негатронов и нагрузки. Они необходимы для дальнейшей идентификации принципиальных эквивалентных схем совокупности ЭП в методе неавтономных блоков с учетом явлений дифракции и интерференции, поиске амплитуды и фазы «смешанных» волн вдоль кластера. Дело в том, что внутреннее сопротивление источников ЭДС переменного тока, а соответственно и условия их «согласования», непрерывно меняются. Проанализированы в общем виде свойства сосредоточенного ВИ источника волн напряжения и тока, подключенного в произвольном сечении линии, т. е. при несовпадении зажимов первичного воздействия и наблюдения за откликом НЭ. Показано, что КБВ и КСВ, семейство коэффициентов отражения, используемые в теории длинных линий, не являются фиксированными переменными в теории ЭВЦ. Эти классические параметры современной техники СВЧ имеют неоднозначные значения при распространении и дифракции, суммировании и вычитании сигналов в когерентной структуре. Но они позволяют оценить и сопоставить в общем виде интервалы реализации амплитудных и импедансных условий на краях кластера, пробивную прочность его волноведущих участков.

Впервые предложено использовать в ходе проектирования изделия когерентной электроники ряд дополнительных электрои радиотехнических критериев и параметров. Например, таких как коэффициент мощности и нелинейности, КПД передачи воздействий, малосигнальная проводимость негатронов и «оптимальная» нагрузка, степень связи и регенерации, необходимые с точки зрения описания способа одновременного повышения надежности, энергоэффективности и рабочей частоты существующих конструкций РЭА и ЭВА. Они корректно и наглядно иллюстрируют процесс управления фрактальными свойствами сверхскоростной совокупности электронных компонентов, направленного на минимизацию энергопотребления и нагрева при наличии или отсутствии ее самовозбуждения, вызванного флюктуациями постоянного тока, текущего в них. Теоретически продемонстрирована возможность перестройки мод и резонансных параметров негатронной сети, регулируемой трансформации амплитуды и фазы переменного тока и напряжения при наложении входного и выходного сигналов. Алгоритм корреляции скорости и количества зарядов в конструктивной единицы, оптимизации коэффициента мощности каждого ПИ и ВИ в ходе регенерации и рекуперации энергии сигналов заключается в увеличении суммарного КПД всей структуры и только затем ее фрагментов на основе метода неавтономных блоков.

Проведенное теоретическое исследование подтверждает исходную концепцию теории когерентной электроники о необходимости аналитического расчета входной и передаточной КЧХ, «оптимальных» импедансных условий и «рабочих» точек ВАХ ЭП на «виртуальных» границах изделий электронной техники СВЧ различного назначения. Оно обосновывает и подтверждает маловероятность «случайного» корректного выбора ее нелинейных мгновенных параметров при композиции волн в кондуктивных и беспроводных соединениях конформной структуры в ЭМ-поле. Именно поэтому разработана оригинальная методика адекватного синтеза аналитических и графических инвариантов, символьного анализа инерционных электрических и электронных процессов с помощью кластерных макромоделей методом неавтономных блоков, использующая волновой масштаб совместно с исследованием коэффициента мощности ЭП источников сигнала.

Вышеприведенное семейство электрических чертежей и формул математической модели совокупности ЭП СВЧ иллюстрирует в явном виде многозначные граничные условия на его «виртуальных» границах. Эти графоаналитические операторы удовлетворяют заданным критериям при структурном, параметрическом и конструктивном синтезе конформной РЭА и ЭВА гигаи терагерцевого диапазонов. Используемый кластерный способ наглядно поясняет ход инженерного решения проблемы энергоэффективности при одновременном повышении рабочего диапазона и устойчивости к электрическим перенапряжениям сверхскоростных изделий электронной техники без существенной модернизации их несущей платформы. Одним из главных достоинств и определяющих факторов применения технологии когерентной электроники является достоверность нового подхода к моделированию интеграции ЭП на основе перечисленных методик символьного анализа инвариантов ЭВЦ, реализующих аналитический способ изучения композиции сигналов методом неавтономных блоков, алгоритмами теории одномерной и сосредоточенной нелинейной цепи.

В дальнейшем на конкретных примерах КТ-исполнсния ЭВЦ проиллюстрируем:

• 1) формирование очередных этапов уточнения механизма «самоорганизации» ЭП в металлических и беспроводных соединительных линиях изучаемого технического объекта;
• 2) постановку приоритетных задач символьного анализа перераспределения переменного тока и колебательной энергии в нем;
• 3) последующие стадии синтеза эквивалентных схем и дифференциальных уравнений его фрактальной многомодовой модели в рамках цепи Кирхгофа для характеристики составного ВНЭ в частотной, а затем во временной области.

Вместе с тем проведенное теоретическое исследование можно рассматривать как пример обобщения современной теории цепей на электрические синергетические системы и волновые фракталы, формируемые единым множеством электронных компонентов СВЧ. С другой стороны, они характеризуют дифракцию и интерференцию ЭМволн в многослойном композиционном материале и неоднородных средах, известных в разных областях науки об электромагнетизме и микроволновой электронной технике.