Модификация подсистемы задания ограничений и характеристик в программе структурно-параметрического синтеза Geneamp О. А. Ким, А.А. Калентьев В статье представлена модификация модуля задания ограничений и характеристик программы структурно-параметрического синтеза Geneamp. Описаны основные функциональные возможности и назначение модуля, а также представлена архитектура. Ключевые слова: СВЧ-усилители, проектирование СВЧ-устройств, САПР, связность модулей, ограничения на характеристики, структурнопараметрический синтез. Введение. Проектирование СВЧ устройств, включая транзисторных СВЧ-усилителей, является трудоемким процессом и требует большого опыта разработчика и значительного времени. На данный момент существуют множество методов проектирования СВЧусилителей: аналитические, систематический поиск, на основе диаграммы Вольперта-Смита и др.[1,2]Недостатком таких методов является сложность контроля полученных структур цепей и значений элементов, обеспечение требований к нескольким характеристикам усилителя в диапазоне частот. Программа Geneamp[3]предназначена для проектирования линейных и малошумящих, узкополосных и широкополосных СВЧ транзисторных усилителей. Она осуществляет метод структурного синтеза усилительного устройства, который основан на генетическом алгоритме (ГА)[4]. Основная задача программы состоит в автоматической генерации схемы усилителя и значений элементов, исходя из требованийнаследующиехарактеристики в диапазоне частот: коэффициент усиления, коэффициент шума, коэффициент отражения на входе и на выходе, коэффициент устойчивости. Постановка задачи. Одним из важных этапов структурно-параметрического синтеза является задание требований на характеристики в виде ограничений. В текущей версии программы Geneamp задание требований выполняется с помощью модуля PerfomanceSpecifications. Для анализа архитектуры модуля была построенаUMLдиаграмма[5]классов (см. рисунок 1). Рисунок 1—UML-диаграмма классов текущего модуля задания ограничений и характеристик Так как представленные на диаграмме классы относятся к отдельным модулям, то текущий вариант представления характеристик и ограничений повышает связность[6]между ними, что значительно усложняет дальнейшую поддержку и разработку программы. Также одним из недостатков текущей реализации является хранение одновременно всех типов ограничений (ограничений сверху, снизу и эквивалентное) в классе OneFrequencyCharacteristicRequirement. Каждое ограничение описываетсяструктурой CharacteristicRequirement. В данной структуре статусIsEnableопределяет, выбрано ограничение или нет. Такой способ представления ограничений является избыточным, т.к. хранить ограничения, которые не используются, не имеет смысла. Модификация модуля. Модуль задания характеристик и ограничений программы Geneampобладалследующиминедостатками: избыточное хранение ограничений и высокая связность между модулями хранения и графического представления ограничений и характеристик. В процессе разработки была реализована подсистема задания характеристик и ограничений, которая позволяет установить нужные пользователю ограничения на характеристику. UML-диаграмма классов модуля представлена на рисунке 2. Рисунок 2 — Модифицированная UML-диаграмма модуля задания ограничений и характеристик Системазадания ограничений представлена в виде перечисления TypeOfRequirement, структуры Requirement, класса Requirements. Каждая характеристика является объектом классаCharacteristic, где хранятся установленные ограничения, список частот и значения характеристики. Обработка изменения значений характеристик и ограничений была реализована в виде событий ChracteristicRequirementChangedEventArgs и CharacteristicValuesChangedEventArgs, которые передают новые значения в класс CharacteristicView. С помощью обработки событий ChracteristicViewRequirementChangedEventArgs и CharacteristicViewValuesChangedEventArgsкласс CharacteristicViewконвертирует значения в графическое представление и обновляет в модуле GraphForm, отображающий характеристики и ограничения на графике. Макет пользовательского интерфейса задания ограничений (см. рисунок 3) представляет реализацию следующих основных частей: выбор характеристики и перерасчет в дБ или в разы в таблице Characteristics; задание типа ограничения в выпадающем меню Requirement Type; задание формы выбранной характеристики PresetType: прямая, наклонная, фильтр. задание значений ограничений (y1, y2 и т.д.) и выбор диапазона частот (x1, x2 и т.д.) в зависимости от типа ограничения и добавление их в список ChosenRequirementsпри нажатии на кнопку Add. Чтобы изменить добавленные ограничения необходимо нажать на один из списка ChosenRequirementsи изменить соответствующие значения (y1, y2 и т.д.), диапазон частот (x1, x2 и т.д.), выбор формы характеристики и типа ограничения; отображение характеристик(и) на графике. Рисунок 0— Макет пользовательского интерфейса задания ограничений на характеристики После выбора ограничений и характеристик можно добавить характеристики с заданными требованиями на график. Для добавления графика необходимо ввести его имя в форме (см. рисунок 4а). После чего в дереве проекта у элемента Graphs появиться дочерний элемент с именем добавленногографика (см. рисунок 4б). С помощью контекстного меню графика Setcharacteristics можно добавить характеристики на график (см. рисунок 4в). а б в Рисунок 4 —Макеты пользовательского интерфейсаа) создания нового графика, б) добавленного графика,в) добавления характеристик на график Заключение. Входе проделанной работы в программе была реализована подсистема задания характеристик и ограничений, которая позволяет хранить только выбранные пользователем ограничения. Это позволило снизить связность между модулями, что упрощает дальнейшую поддержку и разработку программы Geneamp.С помощью обработки событий упрощено обновление характеристик на графиках. Добавлена возможность выбора формы характеристики в видеPresetType, что позволяет значительно снизить время на задание ограничения на характеристики по сравнению с заданием ограничений с помощью таблицы. Литература 1. Девятков Г.Н. Автоматизированный синтез широкополосных устройств с заданной характеристикой коэффициента преобразования мощности, связывающих произвольные иммитансы источника сигнала и нагрузки // Научный вестник НГТУ. Новосибирск. Издательство: НГТУ, 2005. 2. Дж. Ленк. Справочник по современным твердотельным усилителям: Пер. с англ. М.: Мир. –1997. 3. Жабин Д.А. Добуш И.М.,Гарайс Д.В., Бабак Л.И., "Структурный синтез СВЧ транзисторных усилителей на основе генетического алгоритма с применением моделей пассивных элементов в виде наборов S-параметров," Издательство: Материалы 24-ой Международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии» (КрыМиКо’2014). Севастополь, 7-13 сентября 2014 г.: Материалы конф. в 2 т. – Севастополь: Вебер, 2014. – Т.1. – С. 117-118 4. Емельянов В.В., Курейчик В.М., Курейчик В.В. Теория и практика эволюционного моделирования. Москва: ФИЗМАТЛИТ, 2003. 432 с. 5. Фаулер М. "UML-основы." 3-е издание. Издательство: Символ-Плюс, 2004. 192 стр. 6. Макконнелл С. Совершенный код. Мастер-класс. Издательство: Русская редакция, 2013. 896 стр. 7. Л.И. Б, "Теория, методы и алгоритмы автоматизированного синтеза СВЧ транзисторных усилителей на основе декомпозиционного подхода," — Томск, Диссертация 2012. Калентьев Алексей Анатольевич Аспирант каф. Компьютерных систем в управлении и проектировании (КСУП), мл.науч. сотрудник лаборатории интеллектуальных компьютерных систем (ЛИКС) ТУСУРа Тел: +7 (952) 408-04-08 Эл.почта:alexey.kalentyev@gmail.com Ким Олеся Алексеевна Студент 4 курса каф. КСУП ТУСУР Тел: +7 (952) 160-81-01 Эл.почта:kimlesya11@gmail.com KimO.A. Kalentyev A.A. Modification of characteristic requirements settings subsystem of structural-parametric synthesis software tool Geneamp Characteristic requirements module modification of the automated structural-parametric software toolGeneamp is presented in the paper. Basic modulefeatures and development motivation are described.New module software architecture is also presented. Keywords: microwave amplifiers, microwave devices design, EDA, module’sconnection, characteristic requirements, structural-parametric synthesis.