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},

г де 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.