Исследование и разработка методов структурно-параметрического синтеза линейных транзисторных усилителей СВЧ

Линейные транзисторные усилители (ТУ) СВЧ используются в системах радиосвязи, радиолокации, радионавигации, а также в измерительной и радиоастрономической аппаратуре, и от их характеристик во многом зависит качество системы в целом. Всестороннее изучение ТУ СВЧ и создание методик их машинного синтеза представляет общетеоретический и практический интерес по следующим причинам:

1) проектирование ТУ СВЧ состоит из структурного и параметрического синтезаструктурный синтез является задачей, плохо поддающейся алгоритмизации, на сегодняшний день не имеющей общего решения, следовательно, создание новых методик автоматизированного структурного синтеза имеет общетеоретическое значение;

2) ТУ СВЧ состоят из устройств, общих для большинства СВЧ схем: согласующих цепей, амплитудных корректоров, фильтров, аттенюаторов и ограничителейразработка методики синтеза ТУ СВЧ влечет интегрирование существующих методик синтеза вышеупомянутых устройств в общую методику синтеза ТУ СВЧ, их модификацию, а при необходимости и создание новых методик;

3) в связи с постоянно возрастающим числом устройств и их усложнением, содержащих ТУ СВЧ, даже незначительное улучшение характеристик последних представляется очень важным.

0.2. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА.

На данный момент существует очень большое число работ, посвященных задаче синтеза линейных транзисторных усилителей СВЧ. Существуют как работы посвященные синтезу усилителей, так и синтезу функциональных узлов, из которых состоят усилители. Проведем классификацию методик синтеза ТУ СВЧ (рис. 1), как реально существующих, так и гипотетически возможных. Учет последних позволяет получить более целостное представление о проблеме. Все методики можно разделить на методики не предусматривающие (1.1) и предусматривающие (1.2) использование ЭВМ. Они в свою очередь делятся на методики использующие ЭВМ для расчета отдельных узлов усилителя или даже всех узлов но, не предусматривающие сквозное проектирование (1.2.1) и методики, обеспечивающие сквозное проектирование усилителя (1.2.2). Методики, обеспечивающие сквозное проектирование могут быть разделены на методики, осуществляющие только параметрический синтез (1.2.2.1) и методики позволяющие проводить структурно-параметрический синтез (1.2.2.2). Последние, в свою очередь, делятся на четыре группы. Выбор структур по тех. заданию с использованием экспертных оценок (1.2.2.2.1). Структурно-параметрический синтез узкого класса ТУ СВЧ (1.2.2.2.2). Структурно-параметрический синтез на основе морфологического подхода (1.2.2.2.3). Кратко рассмотрим эти методики.

В методиках, не предусматривающих использование ЭВМ (класс 1.1), обычно используется диаграмма Вольперта-Смита для синтеза согласующих цепей [1−3]. Они позволяют учитывать многокритериальность задачи за счет использования окружностей постоянного коэффициента шума, постоянного коэффициента усиления, постоянных КСВН входа и выхода. Недостатками этих методик являются высокая трудоемкость, особенно при проектировании усилителя в диапазоне частот, низкая точность, и невозможность учета коэффициента обратной передачи транзистора То есть принимается = 0, что в СВЧ диапазоне может являться неприемлемым.

Методики, предусматривающие использование ЭВМ, но не обеспечивающие сквозное проектирование (класс 1.2.1) позволяют синтезировать функциональные элементы ТУ СВЧ, в подавляющем большинстве только цепи связи. Они сводят задачу синтеза усилителя к сумме задач синтеза его ФЭ, что с точки.

Рис. 1. Классификация методик синтеза транзисторных усилителей СВЧ зрения системного подхода является неприемлемым. По существу они являются методиками синтеза согласующих цепей, который в свою очередь может проводиться разными способами: аналитическими [4−6] или численными [6−8]. Недостатками аналитических методов является необходимость аппроксимации входных и выходных импедансов транзистора двухполюсными цепями с последующим синтезом согласующих цепей этих импедансов и нагрузок, а так же то, что с его помощью можно согласовывать лишь простейшие двух-трех элементные нагрузки. Метод «реальных» частот по существу повторяет классическую схему синтеза электрических цепей и распадается на получение передаточной функции цепи, с помощью методов математического программирования, и ее последующей реализации одним из классических методов, например методом Кауэра. Достоинством данного метода является отсутствие необходимости проводить аппроксимацию входных и выходных импедансов транзистора двухполюсными цепями, так как непосредственно используются данные дескриптора транзистора, полученного на конкретных («реальных») частотах, а также относительная простота программной реализации. Недостатком данных методик является невозможность непосредственного учета коэффициента обратной передачи транзистора ?>12, как и в случае «ручных» методик, представление задачи синтеза ТУ СВЧ как суммы задач синтеза его ФЭ. Эти методики могут являться составляющими частями методик обеспечивающих сквозное проектирование усилителя.

Методики, обеспечивающие сквозное проектирование усилителя (класс 1.2.2) являются очередным этапом в процессе автоматизации синтеза ТУ СВЧ. Они делятся на две группы.

Методики, осуществляющие только параметрический синтез (класс 1.2.2.1), позволяют при выбранной принципиальной схеме (структуре) усилителя подобрать оптимальные номиналы элементов (параметры) схемы. Достоинством этих методик является их большая наглядность, гарантированное обеспечение физической и схемной реализуемости путем введения ограничений на параметры. Недостатками — необходимость предварительного выбора структуры, максимально удовлетворяющей данному техническому заданию, что не всегда является тривиальной задачей [8−11].

Методики, позволяющие проводить структурно-параметрический синтез (класс 1.2.2.2) помимо параметрического синтеза, осуществляют еще и синтез (выбор) структур. Они в свою очередь делятся на четыре группы.

Методики, осуществляющие выбор структур по техническому заданию с использованием экспертных оценок (класс 1.2.2.2.1), позволяют, используя базу знаний, выбрать структуру наиболее подходящую для решения данной задачи. Недостатками этих методик является то, что в базе знаний содержится информация лишь об уже использованных структурах. Они не позволяют синтезировать новые патентоспособные структуры. Правильнее сказать, что они не синтезируют, а выбирают структуру из базы данных структур при помощи информации, хранящейся в базе знаний.

Структурно-параметрический синтез отдельных узлов усилителя (класс 1.2.2.2.2). Случай, когда в методике, обеспечивающей сквозное проектирование, проводится структурно-параметрический синтез некоторых узлов, например согласующих цепей. Другие структуры задаются пользователем. Они агрегируют в себя методики класса 1.2.1. С помощью их уже возможно учитывать неравенство нулю коэффициента обратной передачи ?>12. Хотя в литературе представлено несколько таких методик [12−14], они обычно так и не перерастают в сколько-нибудь распространенный программный продукт. Это связано с эклектичностью этих методик, и с неадекватной попыткой приспособить «ручные» методы для реализации машинного синтеза.

Методики структурно-параметрического синтеза узкого класса ТУ СВЧ (класс 1.2.2.2.3) позволяют осуществлять структурно-параметрический синтез, но только узкого класса усилителей. Типичным представителем таких методик является оригинальная методика, предложенная Бабаком [15], в дальнейшем развитая Покровским [19]. Ее суть заключается в следующем. Сначала по условиям технического задания составляется система нелинейных неравенств. Потом проводится аппроксимация иммитансов. Насколько известно автору, идеи, 9 заложенные в этой методике, не воплотились в сколько-нибудь распространенную программную систему.

Методики, осуществляющие структурно-параметрический синтез на основе морфологического подхода (класс 1.2.2.2.4). Недостатки, присущие рассмотренным выше методикам можно устранить, применяя методы морфологического синтеза систем. Впервые идеи морфологического подхода были изложены швейцарским астрономом Цвикки в 30-е годы прошлого века [20] и в дальнейшем были развиты рядом исследователей, в частности, Одриным [2124] и Половинкиным [25] и другими [26−29]. Методики этого класса могут интегрировать в себя различные прогрессивные идеи и методы, в частности, методы, применяемые в теории систем искусственного интеллекта и экспертных систем [30−44] и теории баз реляционных и объектно-ориентированных баз данных [45−54]. Но в отличие от методик класса 1.2.2.2.1 они являются более «интеллектуальными» и позволяют составлять новые, в том числе патентоспособные структуры, на основе базовых модулей. Но морфологические методы при синтезе радиоэлектронной аппаратуры применяются редко и отсутствуют методики, основанные на данном методе, доведенные до коммерческого программного продукта.

Из всего вышесказанного видно, что существующие методики либо сводятся к параметрическому синтезу, либо к сочетанию параметрического синтеза и простого перебора структур, либо решают задачу структурного синтеза, какого то одного класса структур. По существу, они часто сводят задачу синтеза усилителя либо к синтезу его отдельных узлов — согласующих и корректирующих цепей, либо ограничиваются параметрическим синтезом при заданной структуре. Более того, эти методики очень часто так и остаются на бумаге и не перерастают в промышленные (коммерческие) программы. Следовательно, необходимо создать наиболее общую методику синтеза МШТУ СВЧ, которая была бы более гибкой и позволяла бы проводить синтез усилителя, имеющего практически любую структуру. Кроме того, желательно, что бы эта методика была именно методикой синтеза усилителя, усилителя как целого, как системы,.

10 и не сводилась бы к простой сумме процедур синтеза его отдельных узлов. Все это можно осуществить, только применяя методологию системного подхода. И конечно, она должна подразумевать удобную реализацию на реальных алгоритмических языках под конкретные платформы, чтобы помимо академического иметь также и практическое значение.

Большинство «ручных» методик хотя и возможно перенести на ЭВМ, но вряд ли это имеет смысл. Необходимы специальные методики, как параметрического, так и структурного синтеза, ориентированные на применение ЭВМ, (подчеркнуть ненужность нахождения первого приближения классическими методами, т. к. они не гарантируют нахождение глобального экстремума). Нахождение начального приближения «классическими» («ручными») методами, также представляется, бессмысленным, так как они в большинстве случаев не гарантируют локализацию глобального экстремума. Гораздо проще и надежней начальное приближение можно найти, применяя даже самые примитивные алгоритмы глобальной оптимизации, такие как метод Монте-Карло либо метод искусственного отбора.

Что касается структурного синтеза, то одни исследователи считают, что его формализация возможна, другие — что нет. Но часто вопрос ставится не совсем верно. И те, и другие часто впадают в крайности. И противники, и сторонники возможности формализации структурного синтеза склонны рассматривать крайние варианты, имея в виду либо такой уровень формализации, какой достигнут при реализации пассивных 2- и 4-полюсников (например, по Фостеру или по Кауэру), либо простой перебор структур. Безусловно, такие варианты формализации нельзя считать удовлетворительными. Но возможен и другой, компромиссный, вариант, основанный на так называемом морфологическом подходе, который заключается в целенаправленном поиске на морфологическом множестве, представленном в виде «и/или» деревьев с использованием эвристических алгоритмов и технологии инженерии знаний. Преимущество такого подхода состоит еще и в том, что он является наиболее гибким, позволяющим синтезировать практически любые структуры. Кроме того, морфологический синтез является универсальным методом, который может применяться, во многих областях науки и техники.

Отсутствие же сколь либо значимых успехов в области структурно-параметрического синтеза ТУ СВЧ связано как с объективными, так и субъективными причинами. К первым относятся:

— недостаточные вычислительные мощности еще в совсем недавнем прошлом;

— отсутствие адекватных языков программирования (в частности языков поддерживающих парадигму объектно-ориентированного программирования);

— затруднение в многократном использовании программного кода;

— трудность реализации межплатформенных систем.

Ко вторым можно отнести:

— частое нахождение исследователей «в плену» базовой дисциплинытеории электрических цепей;

— отсутствие общей методологии синтеза различных классов ТУ СВЧ, основанной на системном подходе.

Только теперь, с широким внедрением персональных компьютеров, с обретением ими вычислительной мощности, сравнимой с мощностью суперкомпьютеров недавнего прошлого, открываются возможности создания практически-пригодных методик синтеза активных СВЧ устройств, именно методик синтеза, а не простой разработки. Методик, с помощью которых возможно проводить синтез по многим критериям, удовлетворять условиям технического задания, именно удовлетворять, а не получать устройства с завышенными характеристиками, полученного путем усложнения схемы, а следовательно и удорожания. Или, еще хуже, когда одни условия выполняются с запасом, а другие не выполняются. А в этом и заключается суть оптимального синтеза. Более того, применение компьютеров и современных парадигм программирования дает возможность сосредоточиться на сущности устройства, а не на разработки «искусственных» методов синтеза отдельных устройств, подойти к синтезу усилителя как целого, как системы, создать наиболее общие методики, пригодные для синтеза различных классов линейных транзисторных усилителей.

0.3. ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

Целью настоящей диссертационной работы является создание универсальной модели и разработка методики структурно-параметрического синтеза различных классов ТУ СВЧ, проводимого с единых позиций. В соответствии с этим в работе ставились и решались следующие задачи:

— проведение методологического анализа задачи синтеза ТУ СВЧ, включая морфологические исследования;

— разработка универсальной модели ТУ СВЧ;

— дальнейшее развитие методов структурно-параметрического синтеза по нескольким критериям качества.

0.4. ОБЪЕКТ И ПРЕДМЕТ ИССЛЕДОВАНИЯ.

Объектом исследования является множество линейных ТУ СВЧ, являющееся объединением множеств одиночных каскадных усилителей, балансных усилителей, усилителей с распределенным усилением, усилителей с параллельным сложением мощности, усилителей с последовательным сложением мощности, а также множества, составленного из их всевозможных комбинаций, включая вложения. Предметом же исследования является задача автоматизации структурно-параметрического синтеза усилителей, являющихся элементами данного множества.

Предметом исследования является задача автоматизации структурно-параметрического синтеза линейных транзисторных усилителей СВЧ, представляющих собой объект исследования. Возможность использования общеметодологических методов и общематематического аппарата.

В заключении приведем ряд имен оказавших наибольшее влияние на данную работу. Морфологический подход: Цвыкки, Половинкин А. И., Одрин В. М. Математическое программирование: А. А. Ланнэ, Д. И. Батищев, Д. Хим-мельблау, И. М. Соболь, Ю. А. Сушков. Алгоритмы анализа электронных схем: В. И. Анисимов, В. П. Сигорский, Пухов, JI.O. Чуа, И. Влах, К. Сингхал. Усилители СВЧ: И. И. Гончар, М. А. Кузнецов, В. Н. Лыпкань, Бабак, М. Ю. Покровский, Г. В Петров, Н. З. Шварц, G. Gonzalez, Т. Т. На, S. Y Liao. Методология объектно-ориентированного программирования: Гради Буч.

0.5. МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЙ АППАРАТ.

Из математических методов были использованы: элементы математического анализа, теория функций комплексного переменного, теория матриц, теория исследования операций, в частности, теория нелинейного математического программирования, теория многокритериальной оптимизации и теория игр.

Также были использованы методы современной теории цепей. В частности, широко применены методы анализа электрических цепей с помощью матриц. Кроме того, были использованы методы анализа автономных цепей.

При программной реализации методики была использована методология объектно-ориентированного программирования.

0.6. НОВЫЕ НАУЧНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ, ПОЛУЧЕННЫЕ В ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЕ.

Основными научными результатами являются:

— проведен всесторонний анализ задачи формализации задания на синтез ТУ СВЧ;

— проведен подробный морфологический анализ различных классов ТУ.

СВЧ;

— создана универсальная модель ТУ СВЧ;

— в качестве примера была реализована универсальная модель лестничной цепи, что подтверждает жизнеспособность данного метода моделирования;

— создана методика, позволяющая проводить структурно-параметрический синтез различных классов ТУ СВЧ с единых позиций по нескольким критериям качества.

0.7. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ РАБОТЫ.

Синтез структур усилителей и определение параметров элементов этих структур, максимально удовлетворяющих техническому заданию в условиях усложнения схемотехнической реализации систем и устройств СВЧ и постоянно возрастающими требованиями к их электрическим характеристикам.

0.8. ОСНОВНЫЕ НАУЧНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ.

1. Результаты морфологического анализа различных классов ТУ СВЧ.

2. Универсальная модель ТУ СВЧ.

3. Метод синтеза ТУ СВЧ проводимого на универсальной модели для получения конкретной реализации усилителя с характеристиками, максимально удовлетворяющими техническому заданию.

4. Реализация универсальной модели лестничной цепи.

0.9. РЕАЛИЗАЦИЯ И ВНЕДРЕНИЕ НАУЧНЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ.

Результаты работы использованы в ряде НИР, выполненных на кафедре «Технологии электронных средств, микроэлектроники и материалов» СПбГУТ имени профессора М.А. Бонч-Бруевича по заказам различных предприятий. Прототип САПР ТУ СВЧ используется в учебном процессе.

0.10. АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ.

Результаты работы докладывались на четырех научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов СПбГУТ (город Санкт-Петербург, 1998, 2000, 2000, 2001) и опубликованы следующие материалы докладов.

1. Кубалов Р. И., Акимов C.B. Анализ асимметричной связанной 3-проводной полосковой линии // 51-я НТК: Тез. док. / СПбГУТ. СПб, 1998. С. 134.

2. Акимов C.B., Кубалов Р. И. Применение метода конформных отображений для расчета электрических параметров полосковых волноводов // 51-я НТК: Тез. док. / СПбГУТ. СПб, 1998. С. 137.

3. Акимов C.B. Синтез согласующих цепей транзисторных усилителей СВЧ с помощью диаграмм Вольперта-Смита // 53-я НТК: Тез. док. / СПбГУТ. СПб, 2000. С. 97.

4. Акимов C.B. Инженерная методика синтеза согласующих цепей мало-шумящих транзисторных усилителей СВЧ с помощью фильтров-прототипов НЧ // 53-я НТК: Тез. док. / СПбГУТ. СПб, 2000. С. 97−98.

5. Акимов C.B. Инженерная методика синтеза согласующе-трансформи-рующих цепей для малошумящих транзисторных усилителей СВЧ // 53-я НТК: Тез. док. / СПбГУТ. СПб, 2000. С. 98.

6. Акимов C.B., Кубалов Р. И. Реализация согласующих цепей малошумящих транзисторных усилителей СВЧ микрополосковой структурой с параллельными шлейфами // 53-я НТК: Тез. док. / СПбГУТ. СПб, 2000. С. 98.

7. Акимов C.B., Кубалов Р. И. Реализация согласующих цепей малошумящих транзисторных усилителей СВЧ микрополосковой структурой с параллельно связанными линиями // 53-я НТК: Тез. док. / СПбГУТ. СПб, 2000. С. 98.

8. Акимов C.B., Кубалов Р. И. Реализация согласующих цепей малошумящих транзисторных усилителей СВЧ гибридными структурами // 53-я НТК: Тез. док. / СПбГУТ. СПб, 2000. С. 99.

9. Акимов C.B. Объектно-ориентированное проектирование САПР транзисторных усилителей СВЧ // 54-я НТК: Тез. док. / СПбГУТ. СПб, 2002. С. 85.

10. Акимов C.B., Кубалов Р. И. Классификация методик синтеза линейных транзисторных усилителей СВЧ // 54-я НТК: Тез. док. / СПбГУТ. СПб, 2002. С. 85.

0.11. ПУБЛИКАЦИИ.

Основные результаты опубликованы в 14 печатных трудах.

0.12. СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ.

Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, заключения и списка литературы, включающего 129 наименований. Основная часть работы изложена на 150 страницах. Работа содержит 10 таблиц и 36 рисунков.

ВЫВОДЫ.

Теория и практика структурно-параметрического синтеза находятся сейчас в зачаточном состоянии. Следовательно, исследования в этой области являются актуальными. Эти исследования могут быть как теоретическими, так и прикладными, рассматривающие способы программной реализации идей полученных в результате теоретических исследований. В частности большой интерес представляет программная реализация модели морфологического множества. Помимо того, что способы программной реализации татгпта Л/ГПттрптт ттп (y^fv" гтрттгтяпттатт wmrprjpo чтя vrnттрni, ипдат т, глттотгс-чг" v^ ¦ 1 itiv^v"' i (i v * > ял, а IV V V * ¦ ми"' i/itv > i •• i 1 w^ ч/ я V*1 Iva i ** v ' • < iv * v v a lu^y v^ ваться для практического исследования алгоритмов структурно-параметрического синтеза. Следовательно, помимо всего прочего, такая мо.

Даттт «1AWIVP ТЧ» Т I J /1ТА А"Ча ТТЛТ1 ПТТТТТ ТТЖ ЛТЛТТПТТ Г> rrunnmn TTQ ни ITuTTTTAT^rt TITTnTmzvrTTA.

WUD IVlU/KVl DXlWljri иии^сдиосшпош brwicvj, o ivvJpinv nwiiihwinuiu ДиСкр^шинепрерывного математического программирования. Следует подчеркнуть, что пр01раммная реализация математических моделей морфологических множеств или метасистем не является тривиальной задачей. с.

11 LI — 750Se 009.

Z1 C1 4. S3S4e-0Q9.

72 L1 3.7Q90e-QG7.

22 crt &24Q6e-Q03.

23 L1 3.(ВБ6е-СЮ?

Z3 CI 2.7738e-009.

Z4 7.7505e-007.

Z4 01 5.5596e-003.

Z5 Lt 3.8t2te-007 zs CI 9.3225e-009 izs L1 1.0643e-007 z& C1 8.7909e-009.

Z7 Lt 8.4488e-007.

Z7 C1 8.7833e-010.

Z8 L1 4.6273e-007.

Z8 Ct 3.5175e-003 j2.756Se-009 Ent".

ЗщдНИб Ид СИНГвЗ. I.

Вычисляемые характеристики ВЫЧИСЛИТЬ.

Cancel OK |.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

1. Проведен морфологический анализ различных классов ТУ СВЧ, в результате которого получено общее морфологическое и/или дерево, описывающее морфологическое множество ТУ СВЧ. Показано, что, несмотря на сложность общего морфологического дерева, описывающего различные классы транзисторных усилителей СВЧ, оно довольно-таки естественно поддается декомпозиции. Введенное понятие рекурсивных и/или деревьев позволят сделать описание морфологического множества более компактным и при реализации сократить объем программного кода.

2. Создана универсальная модель усилителя, учитывающая все возможные типы устройств рассматриваемого класса, включая всевозможные типы усилителей: каскадные, балансные, бегущей волны, с параллельным и последовательным сложением мощности, их всевозможные комбинации, а также различные виды обратных связей, согласующих и корректирующих цепей. Модель конкретного усилителя получается путем упрощения универсальной модели и является частным случаем.

3. В качестве примера была реализована универсальная модель лестничной цепи в программном комплексе Amp 001, что подтверждает жизнеспособность данного метода моделирования. Создана и отлажена параметризованная модель лестничных цепей, в состав которой в качестве агрегатов входят модули двухполюсников.

4. Сконструирован алгоритм синтеза, который проводится на универсальной модели линейных ТУ СВЧ и позволяет максимально удовлетворить техническому заданию. Приводятся эвристики, применяемые при синтезе ТУ СВЧ опытными разработчиками и предлагаются пути их формализации и программной реализации.

5. Проведено объектно-ориентированное моделирование (ООМ) системы автоматизированного структурно-параметрического синтеза линейных ТУ СВЧ. Моделирование выполнено с использованием спецификации UML в пакете Rational Rose 2000. По результатам моделирования проведена генерация программного кода на языке MS Visual С++ 6 и реализована бизнес-логика методов классов.

Итак предложена универсальная модель усилителя, которая объединяет три вида знаний: декларативных, представленных морфологическим И/ИЛИ деревом, и содержащих информацию о морфологическом множествепродукционных, представленных эвристиками, которые используются экспертами при разработке таких устройстви процедурных, которые определяют математические зависимости возникающие при моделировании (анализе) усилителей. Все это позволяет проектировать усилители, максимально удовлетворяющие техническому заданию в условиях усложнения схемотехнической реализации устройств и постоянно возрастающих требований к их электрическим характеристикам. Это обеспечивается за счет того, что ЭВМ может перебрать большое число вариантов, выбрать структуру и определить параметры элементов таким образом, чтобы максимально удовлетворить условиям технического задания. Так как при синтезе используются эвристики, базирующиеся на знаниях ведущих экспертов, то происходит тиражирование знаний лучших представителей данной области. Все это способствует повышению качества проектируемых устройств и дальнейшему ускорению научно-технического прогресса.

На примере лестничной цепи показано, что в случае использования универсальной модели, которая, по существу является моделью морфологического множества, значительно сокращаются временные затраты на задание модели проектируемого устройства. А, следовательно, модель морфологического множества целесообразно использовать не только в случае машинного структурно-параметрического синтеза, осуществляемого в автоматическом режиме, но и автоматизированного, реализованного в режиме диалога, когда разработчик задает структуру устройства, а ЭВМ подбирает параметры элементов, при которых максимально удовлетворяется техническое задание. Даже в последнем случае, время, затрачиваемое на разработку устройства, значительно сокращается по сравнению с использованием традиционных пакетов моделирования радиоэлектронных устройств, в которых не используется моделирование морфологического множества. В отличие от большинства пакетов САПР, где структура модели задается посредством выбора элементов и задания между ними соединений, здесь пользователю на каждом шаге предлагается выбрать на морфологическом дереве один из возможных вариантов, определяемых вершиной ИЛИ. Таким образом, интерфейс исполняет роль справочника по структурам разрабатываемых устройств.

Не смотря на то, что рассмотрен случай автоматизации синтеза линейных транзисторных усилителей СВЧ, данная методика годится и для синтеза других классов устройств, таких как нелинейные усилители мощности, смесители, гетеродины, и т. п. Более того, методы моделирования структуры морфологического множества инвариантны по отношению к различным классам объектов реального мира. Следовательно, на базе проекта Amp 001 может быть создана библиотека классов, обеспечивающая такое моделирование, которая в дальнейшем может быть использована при построении других САПР, как радиоэлектронного, так и любого другого профиля.

Возможные пути дальнейших исследований.

1. Распространить полученные методы на исследование и синтез других классов устройств: нелинейные усилители мощности, смесители, гетеродины и т. п.

2. На базе проекта Amp 001 спроектировать библиотеку классов для моделирования структуры морфологического множества, которая будет инвариантна решаемой задаче. Такая библиотека может быть использована при построении САПР как радиоэлектронного, так и любого другого профиля.

3. Провести дальнейшие исследования по представлению знаний о проектировании в различных научно-технических областях, создать язык представления таких знаний, который послужит основой оболочки экспертной системы поддержки принятия проектных решений, настраиваемой на любую предметную область.