Глава 2. ФАКТОРЫ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ ПОСТРОЕНИЕ РЭС.

 

Часть курса, рассмотрение которой начинается с данного раздела, посвящена, как указывалось ранее, общим теоретическим представлением об объектах изучения. Необходимо получить ответы на следующие вопросы: "Как правильно проектировать РЭС?", "Какова должна быть при этом логика действий?". Кроме того, нужно четко определить, что же такое "РЭС", "проектирование", "конструирование", т.е. дать определения и раскрыть указанные понятия.

 

2.1. Требования и принципы методологии проектирования РЭС.

 

Ранее было указано, что одним из главных является вопрос "Как правильно, с хорошими результатами проектировать РЭС?".

Известно, что для получения высокого результата в деятельности необходимо, по крайней мере, знать и владеть приемами, методами достижения цели. А в сложной ситуации - взаимообусловленной совокупностью, системой методов и средств - методологией деятельности. Необходимо отметить, что процесс разработки методологии проектирования и конструирования РЭС, в частности, сейчас еще продолжается.

Методология - это учение о логической организации, методах и средствах какой-либо деятельности;

- это логика познания чего-либо;

- это логика использования методов, моделей, средств для достижения необходимого результата.

Для случая проектирования РЭС можно даже без специального исследования представить основные требования к методологии:

1) общность - возможность использовать ее для широкого класса задач проектирования;

2) эффективность - возможность получать высокое качество проекта РЭС при ее использовании в короткие сроки с приемлемыми затратами.

Оценивая с указанных позиций состояние теории и практики проектирования конструкций РЭС можно сделать вывод об отсутствии такого рода методологии проектирования в законченном виде. До сих пор понятие конструирование РЭС является не раскрытым в той степени, которой требует современное состояние радиоэлектроники, например, в сравнении со знаниями о смежных с ним понятиях системотехники и схемотехники.

Практическое радиоаппаратостроение подошло к этапу, когда отставание в методологии проектирования, в развитии системы взглядов на конструирование РЭС, отсутствие достаточно строгой теории проектирования и конструирования тормозят общее развитие радиоэлектроники.

В настоящее время делаются попытки придать методологическую стройность и относительную завершенность современным воззрениям на конструирование РЭС, развивая концепции инженерного проектирования (ИП). Представляется в этой связи, что решать вопрос об общей эффективной методологии конструирования РЭС надо с выявления и раскрытия основных принципов современного конструирования и проектирования.

Не претендуя на завершенность перечня принципов, можно указать два из них:

1) системность, комплексность рассмотрения процесса, объекта и средств проектирования;

2) органическое, имманентное сочетание различных по характеру видов деятельности (строго логических, творческих) в процессе проектирования.

Отсутствие должного учета указанных принципов при проектировании не позволяет получать качественные результаты. Конечно, нельзя утверждать, что указанные два принципа являются единственными и исчерчивающими. Однако, представляется, что они являются, если не основными, то одними из основных.

Анализируя первый из формулированных принципов, можно сделать вывод о том, что для получения высокого качества проекта необходима оптимальная организация всей системы проектирования. В практике конструирования этого обычно нет.

Оценивая второй принцип, следует указать, что он подразумевает оптимальное распределение работ между человеком и ЭВМ (коллективом людей и САПР) в каждом конкретном случае. Инженерная практика конструирования указанные вопросы не ставит. Даже в теоретическом плане здесь еще много неясного.

 

 

2.2. Системное представление РЭС.

 

Понятие РЭС уже неоднократно использовалось прежде. В данном случае необходимо упорядочить все уже известные знания о РЭС и попытаться найти новые, необходимые для "правильного" проектирования РЭС. Для чего надо рассмотреть РЭС с более общих позиций.

В последнее время пытаются дать определение РЭС и конструкции с точки зрения методологии и теории систем. Такой подход дает возможность в более общем виде представить любые РЭС, с более общих позиций анализировать как сам аппарат, так и его конструкцию, и на базе такого системного анализа осуществлять проектирование РЭС. С подобных позиций будет трактоваться конструкция РЭС и в данном случае.

Ранее было установлено, что применение системного подхода к рассмотрению объекта изучения - насущная необходимость. В следующем параграфе будут рассмотрены некоторые вопросы проектирования РЭС с системных позиций. Начнем с введения понятия системы.

 

2.2.1. Понятие технической системы.

 

В курсе часто придется оперировать терминами "система", "системный подход" и т.д. Определим, что означают эти термины, какие понятия за ними стоят.

Понятие системы различными авторами определяются по-разному, т.к. оно, строго говоря, является аксиоматическим. Во всех определениях подчеркивается, что система представляет собой целостный комплекс взаимосвязанных объектов (элементов), что она имеет определенную структуру и взаимодействует с некоторой средой. Для описания и анализа используют различные модели систем.

В теоретико-множественных терминах система S, заданная на семействе множеств определяется некоторым подмножеством декартова произведения с помощью семейства отношений (например, унарных, бинарных, тернарных и т.д.) , т.е. .

Напомним, что унарные R₁, бинарные R₂, тернарные R₃, …, n-нарные отношения R_n, различаются тем, что связывают (охватывают) они соответственно один, два, три, …, n элементов Г. (рис2.1). γ₁

 

 

Рис.2.1. Виды отношений в системе.

 

Определить понятие "элемент" и "отношение" в общем случае затруднительно. Смысл понятия "элемент" интуитивно ясен. Смысл понятия "отношение" состоит в том, что между элементами существует объединяющее их свойство, связь, влияние одного элемента на другой.

Проиллюстрируем сказанное простым примером.

 

ПРИМЕР 1. Система S - стол. Определим, что представляют собой в этом случае элементы Г и отношения R.

 

Г=? Г_s=? R=?

 

 

Рис.2.2. Система S - стол.

 

Г= , где - крышка стола;

- ножка стола.

хГ= =

Г_s С хГ?

Г_s= - множество связанных между собой элементов.

R- свойство связи элементов и : "ножка стола крепиться снизу крышки стола , в центре крышки. Формы и размеры крышки и ножки стола указаны на чертеже".

В данной системе существуют отношения унарные R₁ и бинарные R₂, т.е. R={R₁,R₂}

R₁ - показывает геометрические свойства элементов и ; в данном случае форму и размеры крышки и ножки стола.

R₂ - свойства, объединяющие два элемента и в пространстве, т.е. свойства пар элементов или , в примере это размеры взаимного положения крышки и ножки.

Известно, что отношение R, заданное на прямом произведении множества хГ содержит по крайней мере одну постоянную составляющую, имеющую некоторое конкретное значение. Поэтому отношение R можно рассматривать как частный случай более общего отношения, в котором эта составляющая является свободной.

В отношениях, используемых в задачах анализа и синтеза, свободные составляющие принимают конкретные значения или являются одной функцией из множества функций. Считают, что такое отношение R определяется заданием некоторого более общего отношения, называемого структурой, и конкретным значением свободной составляющей, которая названа коституэнтой отношения: R={ ,E}, где - структура системы, а Е - множество контитуэнт отношения. В соответствии с этим структура системы получается в результате обобщения отношения, описывающего систему, если положить контитуэнты отношения свободными.

Под структурой системы S понимают совокупность (сеть, рисунок) взаимных отношений между элементами Г, а также между элементами Г и внешней средой.

Контитуэнты Е отношений R в простейшем случае представляют собой значения параметров системы S, т.е. некоторые постоянные или известные функции в более сложных случаях.

 

ПРИМЕР 2. Стол - некоторая система S в пространстве.

Элементы Г: ножки стола, поверхность (крышка);

Отношения R: связи между поверхностью стола и ножками, между ножками стола.

Структура : конкретное указание (рисунок) стола без размеров;

Конституэнты Е: размеры крышки, ножек стола, расстояние между ножками.

 

 

 

 

Рис.2.3. Варианты структур для системы "стол".

 

ПРИМЕР 3. Человек - система S в пространстве.

Элементы Г: голова, туловище, руки, ноги и т.д.

Отношения R: форма, размеры элементов, указание рисунка их объединения вместе.

Структура : вид объединения (рисунок) элементов Г.

Контитуэнты Е: размеры элементов, параметры их взаимного расположения.

 

– “вот и вышел – “человек - ящик”

человечек” предложен Кобо Абэ

 

Рис. 2.4. Варианты структур для системы "человек"

в пространственном восприятии.

 

Теперь введем понятие технической системы (ТС) как обобщенного объекта проектирования.

Технической системой (ТС) S называют целостный комплекс элементов Г (частей, объектов), связанных между собой множеством R отношений, объединенных по определенному принципу П и предназначенный для решения технических задач, т.е.

 

S={П,Г,R}.

 

Из общих положений

 

S={П,Г, ,E},

 

Где - структура (схема) ТС S;

Е - контитуэнты (параметры) ТС S.

 

Здесь и в дальнейшем под принципом П понимается основная особенность в организации, построении или действии ТС. В общем случае принципов (действия ТС, например) может быть несколько,

 

П={p₁, p₂,…, p_i, p_к}, к 2.

 

ПРИМЕР 4. Печатная плата с установленными на ней ЭРЭ - система S в пространстве.

Элементы Г: плата, множество ЭРЭ, разъем.

Отношения R: совокупность форм, размеров элементов и указание способа их объединения (чертежа).

Структура : чертеж ПП без указания размеров.

Контитуэнты Е: размеры ПП, размеры ЭРЭ, размеры разъема.

 

 

1 - ЭРЭ, 2- разъем, 3 - ПП

 

Рис.2.5. Варианты структур для пространственной

системы S - печатная плата

 

Принцип П: основное свойство, организующее множество элементов в единую пространственную систему S - объединение элементов на плоскости платы.

 

ПРИМЕР 5. Система S - простейшая схема усилителя.

 

 

Рис. 2.6. Система S - схема усилителя.

 

Элементы Г: Г={R₁, R₂, R₃, R₄, C₁, C₂,Т_р, источник питания}

Структура q: схема электрическая

Конституэнты Е: значения R₁, R₂, …,параметры Т_р, …, Е_n.

Принципы П:

р₁ - преобразование энергии источника в энергию сигнала (сообщения);

р₂ - использование особого элемента - транзистора - как усилительного

элемента;

р₃ - снятие полезного сигнала (сообщения) с сопротивления.

 

ТС можно считать известной (заданной, определенной), если определены принципы П ее организации, заданы элементы Г ее составляющие, известна структура Q и контитуэнты Е связей в системе, т.е. задано множество

S={П, Г, q, Е}.

 

Определив понятие системы, представим себе РЭС в виде системы. Для этого сначала с формальных позиций систем определим РЭС, а затем неформально раскроем, что из себя представляют принципы, элементы, отношения, структура, конституэнты в данном случае.

 

 

2.2.2. Системное представление РЭС.

 

Рассматривая РЭС как некую систему S, припишем аппарату свойства, обычные для каждой системы, а именно: наличие "объектов" Г={g₁g₂…g_m} и "отношений" R={R₁, R₂,… R_n}, связывающих их по определенному принципу П в некоторую систему S для выполнения заданных функций, т.е.

S= {П, Г, R}.

 

Исходя из общих соображений, можно дать определение РЭС:

Радиоэлектронное средство представляет собой систему, состоящую из совокупности объектов (элементов), организованных по определенной структуре с известными конституэнтами отношений, предназначенную для выполнения заданных функций, реализуемых по принципам радиоэлектроники.

 

2.2.2.1. Принципы, элементы и отношения в РЭС.

 

Очевидно, что принципов, по которым организованны различные РЭС множество и все их не перечислишь. Но два основных можно назвать. Это, во-первых, распространение электромагнитного поля (энергии) в пространстве и, во-вторых, передача сообщения в радиосигнале. В дальнейшем будем специально указывать другие принципы построения РЭС.

Определяя РЭС в виде некоторой системы S, рассмотрим, что представляют собой элементы Г и отношения R в реальной РЭС. В качестве "элементов" системы РЭС выступают:

Г₁ - электрорадиоэлементы (ЭРЭ); например, конденсаторы, резисторы,

диоды, транзисторы, интегральные схемы (ИС) и т.д.;

Г₂ - различные детали конструкции; например, платы, корпус блока и т.д.;

Г₃ - соединительные цепи; в их число входят жгуты, разъемы и т.д.

Перейдем теперь к рассмотрению множества отношений между элементами РЭС.

Один из наиболее важных для РЭС видов отношений R элементов Г - отношения взаимодействия. В РЭС существует множество взаимодействий между элементами. Если за основу классификации отношений взаимодействия взять природу взаимодействия, то можно говорить о физических, химических и других отношениях R в РЭС.

 

ПРИМЕР 1. Пусть имеем ПП с установленными на ней корпусированными ИС.

 

 

Рис. 2.7. ПП с размещенными на ней ИС.

 

Рассмотрим, какие связи (отношения) между элементами здесь присутствуют.

1.) Электрические, магнитные, электромагнитные связи (согласно СхЭ) - R_эл.

2.) Возможно "тепловое" влияние элементов друг на друга - R_тепл.

3.) Возможно электромагнитное (паразитное) взаимодействие элементов - R_элП.

4.) Механическая связь (ИС оказывают давление своей массой на ПП) - R_мех.

5.) Существуют пространственные отношения. Элементы располагаются определенным образом на плате - R_простр.

Для задания множества различных свойств элементов g_iÎG, т.е. семейства одномерных (унарных) отношений R₁, вводится совокупность параметров Х_i={X_i1, X_i2, …Xit}, "iÎI=í1,2,…ný.

Из приведенных примеров видно, что в общем случае связи (отношения) являются направленными. Например, тепловая связь между ИС (тепло от более нагретой передается к менее нагретой ИС).

 

ПРИМЕР 2. Рассмотрим, что из себя представляет одномерное (унарное) -пространственное отношение R_{1 пр} для элемента - корпусированной ИС (рис. 2.8.) с выводами.

 

 

R_{1 пр}={q_{1 пр}, Е_{1 пр}}

 

Рис.2.8. Корпусированная ИС.

 

В качестве структуры q_1пр для геометрического (пространственного)- отношения R_1пр выступает форма элемента g - прямоугольный паралелепипед.

Коституэнта Е - это размеры ИС: Е={l, b, h, N}, где l - длина ИС, х₁= l =E₁; b - ширина, х₂=b=Е₂; h - высота ИС, х₃=h=E₃, N - число выводов, х₄ = N = Е₄ т.е.

 

(R_1пр={q_{1 пр}, Е₁, Е₂, Е₃}).

 

ПРИМЕР 3. Корпусированная ИС в общем случае должна быть описана совокупностью унарных отношений R₁={R₁^', R₁^'',… R₁^'n}, где R₁^'=х₁ - объем корпуса; R₁^''=х₂ - масса корпуса; R₁^'''=х₃ - температура ИС; и т.д., т.е. должна быть описана совокупностью параметров Е=х={х₁,х₂,…х_m} со своими частными структурами q по каждому свойству.

 

2.2.2.2. Классификация частей (подсистем) РЭС.

 

Как было установлено ранее, элементы РЭС обладают различными природными свойствами: электрическими, магнитными, электромагнитными, тепловыми, пространственными и др. Рассмотрим ПП с элементами - систему из трех элементов g₁,g₂,g₃ с различными свойствами (рис. 2.9.), объединенных определенными связями R.

 

R – резистор

ИС – интегральная схема

ПП – печатная плата

а) ПП с элементами б) Модель системы

 

Рис.2.9. Система из трех элементов.

 

Ясно, что различные по природе отношения R могут быть условно разделены по характерным признакам и тогда, вместо одной системы S со смешанными связями, можно получить ряд отдельных подсистем со связями одной природы (рис.2.10.): тепловыми, пространственными, электромагнитными. Вместо одной системы (ПП с ИС) получим три ее модели (описания). (вспомни "Введение" и рис 1.2.).

 

 

1 - подсистема тепловых связей S_T={Г, R_T}={Г,q_T,Е_Т}

2 - подсистема пространственных связей S_пр={Г, R_пр}={Г, q_пр, Е_пр}

3 - подсистема электромагнитных связей S_эм={Г, R_эм}={Г, q_эм, Е_эм}

 

Рис. 2.10. Совокупность подсистем со связями одного вида.

 

Но, поскольку элементы Г в трех "различных" подсистемах в сущности одни и те же элементы, следовательно между тремя подсистемами S_пр, S_Т, S_эм существуют какие-то связи (отношения) и система S в целом может быть представлена как совокупность взаимодействующих подсистем (рис. 2.1.1.), т.е.

 

 

S={S_пр, S_T, S_эм,R_s', R_s'', R_s'"}= {S_s, R_s}

 

Рис. 2.11. Новая модель системы S.

 

Полученные выводы можно распространить на РЭС в целом. Итак, вследствии того, что элементы Г РЭС обладают различными по природе свойствами, то и отношения R между элементами Г будут различными по природе: электромагнитные, тепловые, пространственные. Таким образом, говоря о проектируемой РЭА, можно представить себе совокупность {S_i} различных подсистем S_пр, S_T, S_эм… со своими принципами П_пр, П_т, П_эм, структурами q_пр, q_T, q_эм…, конституэнтами Е_пр, Е_T, Е_эм отличающихся природой связей. Совмещение частных подсистем дает систему S - РЭС (рис.2.12.)

 

S={S_s, R_s}

 

Среди частных подсистем S_s следует выделить те, которые необходимо учитывать при проектировании РЭС.

Электромагнитная подсистема S_эм - это совокупность элементов РЭС, связанных (объединенных) между собой множеством электромагнитных связей, т.е. участвующих в преобразовании (и/или передаче, генерации) электромагнитной энергии с целью реализации основных принципов функционирования РЭС. (Частично моделируется S_эм с помощью схемы электрической принципиальной).

Пространственная (геометрическая, компоновочная) подсистема S_пр - это совокупность элементов конструкции, объединенных множеством пространственных отношений и придающая элементам и конструкции в целом определенные формы, взаимное положение и размеры. (Описывается набором чертежей).

Механическая подсистема S_м - совокупность материальных элементов конструкции, связанных механическими связями и обменивающихся механической энергией при силовом взаимодействии.

Тепловая подсистема S_T - совокупность элементов конструкции, объединенных между собой процессом передачи тепла от элементов-источников тепла, по элементам-проводникам тепла к элементам-приемникам тепла. (Две последние подсистемы специальным образом в комплекте конструкторской документации не описываются).

 

 

Рис.2.12. Системное представление РЭС.

 

Чрезвычайно существенным является наличие связей R_s между подсистемами S_эм, S_T, S_пр, S_м. Причина возникновения связей кроется в том, что основная часть элементов всех подсистем - одни и те же элементы.

Следовательно, вариации значений параметров Х_i', элемента g_i одной физической природы, т.е. изменения внутри одной частной подсистемы, зачастую приводит к изменению значений параметров этого же элемента g_i, но другой физической природы Х_i'', что изменяет параметры соответствующей частной подсистемы S_i. Например, уменьшение размеров конструкций при прочих равных условиях, т.е. изменения значений параметров только пространственной подсистемы S_пр приводит к изменению значений параметров тепловой подсистемы S_T. Причем, та, в свою очередь, - к изменению электромагнитной подсистемы S_эм.

Наличие взаимосвязей между подсистемами порождает следующее свойство системы РЭС: в общем случае, при изменении какой-либо из подсистем S_j, jÎJ или некоторой их совокупности {S_i}, iÎQÌI будет меняться и общая система S. Другими словами, любое локальное изменение в РЭС, будь то изменение схемы, геометрии аппарата и т.д., приведет ко всеобщим изменениям в нем.

Поговорим теперь о задаче проектирования РЭС.

Можно представить проектирование РЭС как проектирование системы S, т.е. поиск множества взаимодействующих частных подсистем S₁,S₂, …, S_I и множества связывающих их отношений R_s.

S={S_s, R_s},

где S_s - подмножество декартова произведения x , = S={S_пр, S_м, S_т, S_эм};

R_s - семейство отношений между взаимодействующими подсистемами S_пр, S_эм, …, S_T,; R_s= {R_s1, R_s2, …, R_si}.

Представив себе, таким образом, задачу проектирования РЭС, становится очевидной ее чрезвычайная сложность по двум причинам. Во-первых, необходимо проектирование целого ряда частных подсистем S_пр, S_эм, …, S_T. Во-вторых, проектировщику необходимо учесть и множество взаимодействий, отношений R_s= {R_s1, R_s2, …, R_si}, между различными подсистемами, так или иначе определяющих свойства системы S.

В связи с указанными трудностями, вместо одновременного проектирования подсистем S_пр, S_эм, …, S_T РЭС, в практике производят последовательное проектирование подсистем с возвратом. Например, на начальных этапах проектирования - функциональное проектирование S_ф, затем - проектирование электромагнитной подсистемы S_эм и т.д.

 

 

 

Рис. 2.13. Последовательность проектирования РЭС.

 

Достоинство такого подхода очевидно. Это - упрощение задачи на определенном этапе. Исторический процесс развития радиоэлектроники выделил из множества этапов последовательного проектирования РЭС главный - проектирование электромагнитной подсистемы S_эм РЭС, т.е. упор при проектировании делался на схемотехнический этап. Причины здесь следующие: на первых порах развития радиоэлектроники необходимо было расширить области применения РЭС, необходимо было выяснить принципиальные возможности решения задач, а также удовлетворять возрастающим требованиям к точности, помехозащищенности, дальности действия РЭС и т.п.. Все это давало схемотехническое проектирование. Требования к конструкции были нежесткими, время и затраты на проектирование удовлетворяли общество.

 

2.2.2.3. Особенности проектирования конструкций РЭС.

 

Следствием выбранного варианта реализации процесса проектирования последовательного проектирования подсистем - является возникновение самого этапа проектирования конструкций. Действительно, если под конструкций понимать некоторую материальную систему, то, строго говоря, конструирование РЭС (как процесс) есть проектирование только некоторых, вполне определенных, но различных для разных случаев частных подсистем {S_i}, jÎIÌJ, в отличие от проектирования РЭС, которое представляет собой проектирование полной системы S={S_s, R_s}. Т.е. конструирование РЭС, строго говоря, только один из этапов проектирования РЭС.

При конструировании РЭС наиболее часто требуется создать пространственную S_пр и механическую S_м подсистемы. Как уже говорилось, под пространственной подсистемой S_пр понимается совокупность геометрических отношений R_пр между элементами Г конструкции (элементами Г можно считать электрорадиоэлементы схемы, детали конструкции, соединительные цепи, разъемы и т.п.). Для описания пространственной подсистемы S_пр конструкции в практике используется совокупность конструкторских чертежей. Причем сам чертеж определяет, в основном, структуру q_пр, а конкретные размеры - значения конституэнт Е пространственного отношения элементов конструкции.

Ранее, было сказано, что под механической подсистемой S_м понимается множество силовых связей R_м между материальными элементами Г, а также между элементами Г и внешней средой.

Конструкция РЭС - это некоторая материальная пространственная система, состоящая из множества элементов, объединенных определенными связями для реализации радиотехнических функций. Конструкция РЭС - обычно объединение, совокупность двух подсистем сложной технической системы - РЭС ("узкое" понимание).

Таким образом под проектированием конструкции РЭС можно понимать проектирование только указанных двух частных подсистем S_пр и S_м. При этом конструктор должен учитывать взаимное влияние не только S_n и S_м, но и других частных подсистем {S_i}\ S_мU S_пр, точно так же, как это должны были делать проектировщики на других этапах. Однако указанное требование для конструктора более весомо, чем, к примеру, для схемотехника. И причина здесь - в особенности этапа проектирования конструкции РЭС.

Конструирование - весьма специфический этап процесса проектирования РЭС. Особенность заключается в том, что по окончании этапа появляется опытный образец и конструкторская документация, на основании которой можно изготовить любое число идентичных конструкций. Т.е. процесс проектирования должен был бы быть на этом закончен. Однако именно на этапе конструкторского проектирования приходится "платить" за расчленение единого процесса проектирования РЭС на ряд последовательных этапов (конструктор - "крайний" в череде разработчиков). Накопившиеся ошибки при проектировании всех частных подсистем S_i, отсутствие должного учета всех взаимодействий R_s воочию проявляются после конструкторского этапа. И, поскольку конструкторский этап является завершающим в ходе проектирования, перед конструктором ставится задача максимальной сложности - провести свой этап проектирования так, чтобы полностью учесть уже найденные к этому моменту времени частные подсистемы S_i', например, электромагнитную S_эм, а также не найденные к этому времени S_i'', например, тепловые S_T и паразитных S_n связей. Таким образом, сложность задачи проектирования проявилась на завершающем этапе - при проектировании конструкций РЭС.

Следствием сложности задачи является отсутствие формализованных методов ее решения. Кроме того, при проектировании одной частной подсистемы (что, в основном, и делается на других этапах проектирования) еще можно оценивать качество решения по одному свойству, определяемому именно этой подсистемой. При разработке ряда подсистем (что происходит на завершающем этапе проектирования) необходим учет многих свойств. Практически это означает возникновение противоречивых требований. Следовательно, в качестве критериев оценки различных вариантов решения, во-первых, должны быть использованы характеристики системы S, а не отдельных подсистем S₁,S₂,…, S_k, и, во-вторых, принципиально должно учитываться некоторое множество характеристик.

Свойства процесса проектирования конструкций РЭС можно классифицировать следующим образом:

1) Общее свойство проектирования технических систем: поскольку РЭС - это система, постольку завершить проектирование РЭС можно только после нахождения принципов, элементов, структуры и конституэнт объединяющих их отношений. Т.к. структуру отношений способен спроектировать только человек, значит при проектировании конструкций РЭС в общем случае необходимо творческое начало ("Учить проектированию - значит учить творчеству").

2) Специфические свойства проектирования РЭС: необходимо спроектировать не одну, а несколько различных по физической природе подсистем. Более того, поскольку подсистемы взаимодействуют, а одновременное проектирование множества взаимодействующих подсистем трудно выполнимо, используют последовательное проектирование подсистем с возвратом с целью уменьшения ошибок проектирования.

3) Специфическое свойство проектирования конструкций РЭС: необходим учет множества показателей (свойств) при проектировании, которые отражают наличие множества разрабатываемых подсистем,

К={К₁, К₂,…, К_m}

Завершая рассмотрение, укажем, что комплексный учет при проектировании множества различных по физической природе взаимодействующих явлений (тепловых, электромагнитных и т.д.), происходящих в РЭС, представляет собой одно из проявлений системного подхода к конструированию РЭС.

Подводя итог сказанному, еще раз подчеркнем основную особенность этапа проектирования конструкций РЭС, заключающуюся в системном характере задач этого этапа. Следствиями указанной особенности являются:

- сложность синтеза ряда взаимодействующих подсистем S_s при проектировании конструкций РЭС;

- необходимость оценки результатов проектирования по свойствам, характеризующим всю систему S в целом, а не отдельные подсистемы S₁,S₂,…, S_i, …, S_J;

- принципиальное требование оценки результатов S_k по множеству свойств.

Важным следствием является установление того факта, что проектирование конструкций РЭС, как любой системы, требует определение структуры и параметров системы. В настоящее время принято считать, что поиск структуры, в отличие от поиска параметров- сугубо творческое по характеру действие.

Завершая вводную часть, определим термины "конструирование" и конструкция" РЭС. Конструирование РЭС - это особый вид проектирования, когда объектом действия является конструкция РЭС.

Существует несколько определений понятие "конструкция". Общим в них является следующее. Конструкция- это множество материальных элементов, которые при объединении в единое целое за счет множества различных по своей физической природе связей между ними составляют РЭС.

 

2.3. Проектирование и конструирование РЭС.

 

В настоящем подразделе вводятся и определяются с общих позиций очень важные понятия курса - "проектирование" и "конструирование РЭС".

 

2.3.1. Понятие проектирования, синтеза, анализа, принятия решения.

 

Проектирование занимает особое место в ряду других видов научно-технической деятельности человека. Не прекращаются дискуссии о том, является ли проектирование искусством, наукой или это просто раздел математики. Говоря о характере действий в процессе проектирования, большинство авторов считает, что в проектировании единым образом пересекаются наука и искусство, математика и творчество.

Существует множество определений проектирования. Главным в большинстве из них является разнообразие выделяемых составных частей процесса. Но если определять проектирование через конечный результат, то многие из них сходятся в указании конечной цели проектирования. А именно, цель проектирования - положить начало изменениям в окружающей человека искусственной среде. Очевидно, что речь идет о технической искусственной среде и, соответственно, об инженерном проектировании; в отличии от проектирования одежды, интерьеров и т.д..

Проектированием называется вид деятельности человека по решению технических задач, который научно обоснован и учитывает потребности общества при реализации результата.

В определении проектирования существенны несколько факторов. Первый - техническая направленность действия. Значит результатами проектирования являются новые устройства, системы или процессы. Второй - решение должно быть научно обоснованным, т.е. требует применения специальных знаний. Третий фактор заключается в том, что создается не любое новое, а только то, что приносит обществу определенную пользу, удовлетворяет какие-то потребности или нужды. Исходя из определения, понятие проектирования в данном случае применимо только к техническим системам и в дальнейшем системы, о которых в курсе будет идти речь - это технические системы. Но главным, пожалуй, является то, что проектирование, по о