Book3 (Конструирование РЭС (архив книг))

ный диапазон РЭС, источники помех, быстродействие и объем памяти
вычислителей, состав всего изделия и возможности его конструктивно-
го расчленения на функционально законченные устройства или блоки.
Исходя из назначения, объекта установки, требований к материаль-
ным параметрам с помощью комплексного показателя качества обосно-
вывается выбор направления конструирования (на печатных платах с
корпусированными ИС и МСБ либо микросборочное бескорпусное кон-
струирование), которое должно быть утверждено главным конструкто-
ром разработки. После выбора направления конструирования и анализа
возможностей разбиения электрической схемы всего устройства на
блоки необходимо определить, сколько содержится (или будет содер-
жаться) в электрической принципиальной схеме каждого блока корпу-
сированных ИС или бескорпусных МСБ; при этом надо учесть, что на
площади 24x30 мм тонкопленочной подложки возможно разместить по-
рядка 12 бескорпусных ИС.

Выбор элементной базы является одним из главных этапов обеспе-
чения качества изделия. В ряде случаев этот выбор может быть сделан
из широкого круга представленной номенклатуры элементов и осуще-
ствлен с помощью критерия предпочтения. В других случаях, в особен-
ности в диапазоне КВЧ, этот выбор весьма узок, поэтому может слу-
читься, что по электрическим параметрам активные элементы удовлет-
воряют разработчика, а по условиям работы — не удовлетворяют. Тогда
конструктору предстоит обеспечить этим элементам нормальные усло-
вия функционирования за счет принятия соответствующих конструк-
тивных решений, например улучшение теплоотвода от мощных транзи-
сторов СВЧ введением брокеритовых вставок (разд. 3.5).

Анализ конструктивных аналогов и выбор прототипа выполняется с
целью представления конструктору образа будущего изделия и выбора
всего самого ценного из ранее сделанного в конструкции. В качестве
конструкторских аналогов в соответствии с ГОСТ 2.116-81 надо выби-
рать изделия, имеющие то же функциональное назначение и соответ-
ствующее лучшим отечественным и зарубежным аналогам. Из всех ана-
логов выбирают наиболее подходящий прототип, по функциональным
и материальным показателям которого можно рассчитать удельные ко-
эффициенты (разд. 1.1) и далее использовать их для оценочных расче-
тов масс и габаритов разрабатываемого изделия.

Выбор метода конструирования во многом определяется назначением и условиями эксплуатации изделия. Как известно [10], одним из об-
щих методов конструирования является модульный (или базовый), ос-
нованный на принципах функциональной и размерной взаимозаменяе-
мости, схемной и конструктивной унификации. На его основе были разработаны унифицированные функциональные узлы, микромодули, ин-

56

тегральные схемы (разд. В.2), а с введением базовых несущих конструк-
ций (БНК) — многие конструкции современных ЭВМ, самолетных РЭС
и др. Этот метод может быть рекомендован для РЭС наземного исполь-
зования многоблочных конструкций. Иногда неправильно считают, что
»для бытовой радио- и электронной аппаратуры, такой как телевизион-
ные приемники и калькуляторы, этот метод наиболее приемлем с ис-
пользованием БНК. По-видимому, БНК тут ни при чем, а на первый
план должны быть выдвинуты требования эргономики и дизайна.

При конструировании бортовых РЭС, например ракетных, космиче-
ских, для которых предъявляются жесткие требования к массе, габари-
там и форме, отраслевая унификация вряд ли приемлема. Поэтому в
этих конструкциях наблюдается четко выраженная как схемная, так и
конструктивная специфика методов конструирования. Однако при вы-
боре компоновки можно различать два основных метода: блочный и
функционально-узловой (объемная и планарная компоновка). Для са-
молетных РЭС нетранспортной авиации характерна моноблочная ком-
поновка устройств по «разбросанному варианту» в пределах фюзеляжа,
а для транспортной авиации — в стойках по функционально-узловому
методу. Для ракетных РЭС практически всегда применим функцио-
нально-узловой метод с компоновкой в контейнерах, для космических
аппаратов — комбинированный. После выбора метода конструирова-
ния, зная состав каждого блока или устройства, инженеры-конструкто-
ры КБ выбирают варианты компоновочных схем ФЯ, а далее блоков и
компонуют их в общих несущих конструкциях. При этом разрабатыва-
ется эскизная проектная документация на изделия в виде сборочных
чертежей и спецификаций. При ее разработке учитываются ранее выяв-
ленные требования на условия эксплуатации, электромагнитную со-
вместимость, форму, массу, габариты и др.

Конструкторские расчеты позволяют получить ответ на следующие
вопросы: удовлетворяет ли разработанная конструкция требованиям
вибро- и ударопрочности, нормального теплового режима. Допустимых
массы, габарита, соответствует ли мировым стандартам по показате-
лям качества или нет. Если хотя бы по одному из параметров расчет не
подтверждает допустимой величины, то конструкция должна быть пере-
работана. Если же при расчетах выявляются чрезмерные запасы по пара-
метрам, то и в этом случае конструкция требует изменений, например
уменьшения массы за счет неоправданного увеличения ее жесткости.

Оптимизация (синтез) конструкции подразумевает выявление среди
группы показателей качества конструкции наиважнейшего — целевой
функции — и перевод всех остальных параметров в разряд ограничений
или условий. С помощью известных методов оптимизации определяют оп-

57

тимальное значение целевой функции и по ней корректируют все пара-
метры конструкции, после чего разрабатывают рабочую документацию.
Выбор элементной базы и материалов конструкций РЭС проводится
по критерию предпочтения [13]

(3.1)

где т — число параметров компонента (материала);φ_i— коэффици-
ент значимости («веса») i-ro параметра, i = 1,2, ...,m; a_i ,- — нормирован-
ный параметр компонента (материала).

Если рассматриваются по критерию предпочтения/ вариантов для
выбора из них предпочтительного, то значения критерия предпочтения
для каждого варианта оцениваются по формуле

(3.2)

где а_ji — нормированный параметр i относительно одного из выбран-
ных вариантов/ (или значения параметра заданного ТЗ на проектирова-
ние),a_j= 1,2, ...,n.

Коэффициенты значимости определяются методом экспертных
оценок по результатам небольшой статистической совокупности дан-
ных, полученных путем опроса k специалистов данного профиля конст-
руирования конкретного класса РЭС. Известными способами обработ-
ки статистических данных определяют среднее значение φ_i,. и средне-
квадратичное σ_φi ; при этом те значения φ _ik> которые лежат за преде-
лами ± 3 σ_φi , отбрасывают и снова определяют φ_i,. которые и исполь-
зуют в дальнейших расчетах. Для нахождения нормированных значе-
ний параметров а_ji , вначале составляют матрицу

Где х_ij – справочныеданные на i-й параметр в j–ом варианте

58

Поскольку с увеличением одних параметров качество изделия улуч-
шается, а с увеличением других — ухудшается, то последние преобра-
зуются в обратные величины и составляется матрица

в которой для первых параметров приняты у_ij =х_ij а для вторых (ухуд-
шающих качество) — у_ij = 1/х_ij

При оценке сравнения вариантов по качеству можно остановиться
на этой второй матрице и по формуле (3.2), заменив у_ij на а_ij „, рассчи-
тать Q_j,. Вариант, обладающий большим значением критерия качества,

будет предпочтительным. Можно также продолжить вычисления, вве-
дя матрицу

где a_ij , = (у_{j max},- у_ij ) /у_{j max}, , у_{i max}, — максимальное значение параметра

i в матрице | | Y | | для j-го варианта (столбца матрицы).

Чем ближе y_jj, к у_{j max}, тем ближе этот вариант к высокому качест-
ву, разность же (числитель) a_ij . будет меньше, следовательно, и само
значение Q_j получится меньше. Поэтому предпочтительным вариантом

надо считать тот, у которого величина Q будет минимальной.

Пример 3.1. Пусть задано спроектировать ЭВМ, к которой предъяв-
ляются основные требования по минимально возможной массе т , вы-
соким быстродействию и надежности. Для серий логических ИС глав-
ными паспортными параметрами являются: 1₃ — время задержки сигна-
ла, и_пх — напряжение помехи (уровень статической помехоустойчиво-
сти тем выше, чем больше это значение), P₀ (I₀) — потребляемая мощ-
ность (ток), п — коэффициент разветвления по выходу (нагрузочная

59