МОДЕЛИРОВАНИЕ КАК ИНСТРУМЕНТ ИССЛЕДОВАНИЯ УСТРОЙСТВ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ
Федеральное агентство связи Российской Федерации ФГОБУ ВПО «Сибирский государственный университет Телекоммуникаций и информатики»
С. Н. Архипов, А.С. Чухров ОСНОВЫ КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ УСТРОЙСТВ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ Учебное пособие
НОВОСИБИРСК 2012 УДК 681.52 (076)
Архипов С.Н., Чухров А.С.Основы компьютерного моделирования устройств телекоммуникаций: Учебное пособие /СибГУТИ. Новосибирск, 2011. 159 стр. В учебном пособии в систематизированном виде рассмотрены: - вопросы качественного и количественного описания моделей компонентов; - обзор программ схемотехнического моделирования; - способы и особенности описания моделируемых устройств в программах PSPISE, ELECTRONICS WORKBENCH, MICRO-CAP; - способы и особенности задания на проведение анализа в различных программах; - основные виды анализа устройств телекоммуникаций; - способы и возможности вывода результатов моделирования; - многочисленные примеры анализа аналоговых, цифровых и смешанных устройств; - вопросы моделирования устройств, задаваемых функциональными схемами; - возможность использования программ моделирования при выполнении научных исследований.
Кафедра систем радиосвязи Илл. 100, табл. 12, список лит. 15 наимен. Рецензенты: д.т.н., проф. Ю.А. Пальчун д.т.н., проф. А.А. Спектор
Для: направления подготовки 210700 – «Инфокоммуникационные технологии и системы связи»
Утверждено редакционно-издательским советом ФГОБУ ВПО «СибГУТИ» в качестве учебного пособия.
ФГОБУ ВПО «Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики», 2012.
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Моделирование как универсальный метод исследования физических процессов и систем различного назначения известен сравнительно давно. Суть метода заключается в том, что изучаемый процесс или объект (оригинал) замещают некоторым другим, называемым моделью, результаты исследования, на котором справедливы для оригинала. Особенности и цель исследования определяют структуру модели и способ ее реализации. При решении задач радиоэлектроники приходится сталкиваться как с процессами, математическое описание которых затруднено, так и с системами со сложными законами преобразования сигналов. Эти ситуации могут иметь место одновременно. Помехи и нестабильность обуславливают статистический характер протекающих процессов. Системы в общем случае становятся нелинейными и нестационарными, и аналитическое решение задач чаще всего оказывается невозможным. Это обстоятельство определяет важность применения моделирования в системах телекоммуникаций. Под математическим моделированием на электронно-вычислительной машине (ЭВМ) понимается весь комплекс вопросов, связанных с составлением математической модели устройства и ее использование в процедурах расчета, анализа, оптимизации и синтеза. В настоящее время компьютерное моделирование является одним из важнейших этапов разработки и проектирования устройств телекоммуникаций. Его история началась с попыток внедрения автоматизации в проектные работы по созданию устройств микросхемотехники, такие как размещение компонентов и функциональных узлов, разводка печатных плат, оптимизация электронных устройств, их технических и технологических характеристик. Широкое внедрение в инженерную практику современных электронно-вычислительных машин значительно усилило роль систем автоматического проектирования (САПР) и его важнейшего компонента – систем схемотехнического моделирования. Интегральные схемы сделали возможным производство более совершенных и дешевых ЭВМ, а те, в свою очередь, облегчили проектирование новых интегральных схем. Технологический процесс сделал возможным проектирование больших функциональных блоков, содержащих в одной схеме тысячи взаимосвязанных транзисторов. Очевидно, разработка такой схемы невозможна при экспериментальной отладке на макете. По сравнению с макетированиемкомпьютерное моделированиеимеет ряд серьезных преимуществ: - модель помогает быстро и наглядно изучить принцип работы системы; - исследовать особенности функционирования в более широком диапазоне условий, чем это возможно на реальном объекте, вплоть до аварийной ситуации; - производить документирование результатов измерений; - оперативно изменять не только величины компонентов и источников сигналов, но и их модели с учетом температурных зависимостей, статистического разброса параметров; - избежать однообразных, многократно повторяющихся измерений; - учесть паразитные эффекты с учетом взаимного расположения деталей на печатной плате; - подготовить конструкторскую документацию (принципиальные схемы, разводка печатной платы, программы для станков с ЧПУ). Таким образом, компьютерное моделирование позволяет значительно сократить сроки и стоимость разработки новой техники. Тем не менее, модель, отражая некоторые стороны изучаемого объекта, не охватывает всего многообразия явлений, протекающих в нем. Модель, созданная на базе априорной информации, почерпнутой из теоретических разработок и экспериментальных исследований, нуждается в подтверждении адекватности моделируемому объекту. Следует подчеркнуть, что ЭВМ и программы компьютерного моделирования являются лишь инструментом для изучения процессов и явлений. Как любой инструмент, они должны использоваться для решения определенного класса задач с четко оговоренными условиями и ограничениями, характерными для выбранной модели. Нельзя ожидать от машины самостоятельных решений, она лишь выполняет директивы, полученные от разработчика. Как говорил еще Н. Винер: «машина – дура, она не знает, что человек может ошибаться». Поэтому при машинном эксперименте очень важно корректно подготовить и ввести исходные данные, четко определить задачи исследования и возможные ограничения. Кроме этого, компьютерное моделирование как теоретический метод исследования, нуждаются, во-первых, в осмыслении и анализе результатов: насколько они согласуются с ожидаемыми, как их можно объяснить, нужно ли уточнять используемые модели, и т.п., а во-вторых, в экспериментальной проверке. Внедрение САПР в практику разработки электронной аппаратуры потребовало внести в учебные программы технических специальностей разделы и дисциплины, связанные с расчетом и оптимизацией электронных схем на ЭВМ. Существует еще один аспект: применительно к учебному процессу разработка и модернизация лабораторного оборудования с использованием макетов и измерительных приборов в настоящее время существенно затруднена в связи с большими материальными затратами. Применение специализированных и универсальных программ компьютерного моделирования зачастую является единственным выходом из создавшегося положения. Организация лабораторного практикума при всех видах обучения, проектирование устройств телекоммуникаций в выпускных квалификационных работах и при разработке новой техники, учебно- и научно-исследовательская работа студентов, магистрантов и аспирантов – вот некоторые приложения, подтверждающие важность изучения методов и получения навыков компьютерного моделирования в учебной, научной и практической деятельности специалиста в области телекоммуникаций.
МОДЕЛИРОВАНИЕ КАК ИНСТРУМЕНТ ИССЛЕДОВАНИЯ УСТРОЙСТВ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ
Популярное: Почему стероиды повышают давление?: Основных причин три... Как выбрать специалиста по управлению гостиницей: Понятно, что управление гостиницей невозможно без специальных знаний. Соответственно, важна квалификация... Почему двоичная система счисления так распространена?: Каждая цифра должна быть как-то представлена на физическом носителе... Модели организации как закрытой, открытой, частично открытой системы: Закрытая система имеет жесткие фиксированные границы, ее действия относительно независимы... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (996)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |