Описание файловой системы

Входные файлы

Для реализации первого шага работы программы GAAprox необходимо знать S-матрицы идеального и МИ-элементов, рассчитанных на определенном диапазоне варьируемых параметров и частот. Для идеального элемента варьируемые параметры выбираются среди значимых электрических параметров. Для МИ-элемента варьируемые параметры выбираются среди значимых геометрических параметров.

Эти файлы можно получить, используя программу GAApprox и среду Microwave Office. В среде MWO разработаны точные модели идеальных и монолитных элементов, поэтому, используя представляемый интерфейс API со средой, можно получить интересуемую нас базу S-матриц, рассчитанных при различных значениях параметров элемента и на определенном диапазоне частот.

Файл состоит из двух частей:

Заголовок – содержит информацию:

в каких единицах измерения представлены частоты;

порядок следования элементов S-матрицы;

обозначение варьируемых параметров элемента и соответствующие им коэффициенты, показывающие порядок величины (например, x0=C 1e-012 соответствует порядку пико-);

количество измерений с различными параметрами варьируемых параметров элемента (например, nmeas: 101).

Завершение заголовка определяется словом “end”.

Значения элементов S-матрицы. Состоит из блоков, конец которых определяется словом ”end” на отдельной строке. Количество блоков соответствует количеству наборов дискретных значений из диапазона изменения варьируемых параметров или указанному в заголовке значению nmeas. В каждом блоке в первой строке записано текущие значения набора параметров и далее построчно записаны значение частоты и соответствующие ей значение элементов S-матрицы. Диапазон частот и шаг изменения определяется при создании фалов в настройках текущей схемы.

На рис. 10 и 11 соответственно представлен вид входных файлов для идеального и монолитного конденсатора в текстовом редакторе.

Рисунок 10. – Вид файла S-параметров для идеального конденсатора

Рисунок 11. – Вид файла S-параметров для монолитного конденсатора

Выходной файл

Результаты работы программы сохраняются в файле polinom.txt. В заголовке файла дается пояснения о представлении полинома в файле. Первой на строке представлена ошибка, получающаяся при использовании полинома для перехода от параметров идеального элемента к параметрам монолитного элемента (в долях). Далее следует набор полиномов, количество которых соответствует количеству варьируемых параметров монолитного элемента. Порядок следования полиномов соответствует порядку следования параметров монолитного элемента в заголовке входного файла. Полиномы записаны в файле по убыванию ошибки преобразования. В конце файла находятся полиномы, дающие минимальную ошибку преобразования. На рис 12 представлен вид этого файла в текстовом редакторе.

Рисунок 12. - Вид файла с полиномами polinom.txt

Описание программы для пользователя

На данном этапе НИРС разработан примерный интерфейс для программы GAPProx. По мере увеличения функционала программы интерфейс будет расширяться и корректироваться. Вся работа с программой разбита на четыре последовательных шага:

Выбор задачи - решение задачи преобразования моделей и решения задачи моделирования (на данном этапе НИРС можно решать только задачу преобразования моделей). Формирование файлов баз расчетов характеристик для выбранных элементов в заданном диапазоне частот;

Задание требований и формы полинома – после того как программа сформировала файлы с базой S-параметров для идеального элемента и элемента в монолитном исполнении (пункт 1.), пользователю предлагается настроить требования на форму полиномов. Количество выходных полиномов зависит от количества оптимизируемых параметров монолитного элемента. Например, для монолитного конденсатора TFCM на выходе создается два полинома, отражающие зависимость геометрических размеров(L – длина, W - ширина) конденсатора от значения емкости идеального конденсатора (L = P(C), W = P(C));

Настройка Генетических алгоритмов

На данном этапе пользователь может запустить процесс поиска аппроксимирующих полиномов, позволяющих решить поставленную задачу. В процессе поиск можно наблюдать значение текущего лучшего решения. Процент отклонения решения от идеального определяется как средняя нормированная невязка по каждому из s-параметров для заданных элементов. Найденные лучшие полиномы преобразования можно наблюдать в файле результатов, а так же на форме Результаты.

Результаты – на графиках отображаются результаты расчетов. По полученным полиномам преобразования рассчитываются характеристики элементов в заданном частотной диапазоне. На графиках можно наблюдать S-параметры для исходного и преобразованного элементов. Кроме того, на втором графике изображены значения ошибки преобразования, что позволяет определить в какой частотной или параметрической области могут быть заключены наименее благоприятные эффекты от использования полиномов преобразования.

На данном этапе НИРС некоторые элементы интерфейса программы не подключены к библиотеке вычислений, т.к. не до конца проработано взаимодействие со средой MWO и модуль расчета находится на этапе расширения функционала.

Работа программы начинается с ее загрузки. Однако, в этот момент необходимо чтобы пользователь уже сформировал задачу, т.е. создал некоторую схему в среде MWO, задал требования на характеристики и пределы допустимых значений для варьируемых переменных.

На первой вкладке пользователю предлагается выбрать, какой тип задачи он хочет решать: «Преобразование моделей» или «Моделирование» (см. рис. 13). Далее необходимо задать требования в виде файлов с S-параметрами. Можно загрузить уже готовые файлы или создать их, используя среду MWO.

Рисунок 13. - Вид окна «Постановка задачи»

На рис. 14 представлен примерный вид окна настройки полинома. Можно настроить каждый полином или использовать значения по умолчанию. Слева от типов составляющих полиномов стоят галочки, позволяющие включить или отключить типы полиномов.

Рисунок 14. - Вид окна «Требования и форма полинома»

На рис. 15. приведен диалог настройки формы полинома. В диалоге можно просматривать полученные после решения полиномы и настраивать полином для получения более качественного решения.

Рисунок 15. - Вид окна «Форма полинома»

На рис. 16. представлен вид окна отображения результатов расчета. На графике 1 приведены графики S-параметров идеального и монолитного элементов. На графике 2. отображается ошибка S-параметров.

Рисунок 16. - Вид окна «Результаты»