Применение генетического алгоритма в задачах допускового синтеза микрополосковых устройств

Использование генетического алгоритма дает возможность решения задач с немонотонными выходными функциями и с нестандартными ограничениями.

Saved in:
Bibliographic Details
Published in:Технология и конструирование в электронной аппаратуре
Date:2007
Main Authors: Крищук, В.Н., Карпуков, Л.М., Шило, Г.Н., Фарафонов, А.Ю., Артюшенко Б.А.
Format: Article
Language:Russian
Published: Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України 2007
Subjects:
Online Access:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/52872
Tags: Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Cite this:Применение генетического алгоритма в задачах допускового синтеза микрополосковых устройств / В.Н. Крищук, Л.М. Карпуков, Г.Н. Шило, А.Ю. Фарафонов, Б.А. Артюшенко // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2007. — № 5. — С. 29-32. — Бібліогр.: 10 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
_version_ 1860125102472953856
author Крищук, В.Н.
Карпуков, Л.М.
Шило, Г.Н.
Фарафонов, А.Ю.
Артюшенко Б.А.
author_facet Крищук, В.Н.
Карпуков, Л.М.
Шило, Г.Н.
Фарафонов, А.Ю.
Артюшенко Б.А.
citation_txt Применение генетического алгоритма в задачах допускового синтеза микрополосковых устройств / В.Н. Крищук, Л.М. Карпуков, Г.Н. Шило, А.Ю. Фарафонов, Б.А. Артюшенко // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2007. — № 5. — С. 29-32. — Бібліогр.: 10 назв. — рос.
collection DSpace DC
container_title Технология и конструирование в электронной аппаратуре
description Использование генетического алгоритма дает возможность решения задач с немонотонными выходными функциями и с нестандартными ограничениями.
first_indexed 2025-12-07T17:41:15Z
format Article
fulltext Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2007, ¹ 5 29 ÒÅÕÍÈÊÀ ÑÂÅÐÕÂÛÑÎÊÈÕ ×ÀÑÒÎÒ Äàòà ïîñòóïëåíèÿ â ðåäàêöèþ 30.01�07.06 2007 ã. Îïïîíåíò ê. ò. í. Ý. Í. ÃËÓØÅ×ÅÍÊÎ (ÍÏÏ "Ñàòóðí", ã. Êèåâ) Ê. ò. í. Â. Í. ÊÐÈÙÓÊ, ê. ò. í. Ë. Ì. ÊÀÐÏÓÊÎÂ, ê. ò. í. Ã. Í. ØÈËÎ, ê. ò. í. À. Þ. ÔÀÐÀÔÎÍÎÂ, Á. À. ÀÐÒÞØÅÍÊÎ Óêðàèíà, Çàïîðîæñêèé íàöèîíàëüíûé òåõíè÷åñêèé óíèâåðñèòåò E-mail: gshilo@zntu.edu.ua farafon@zntu.edu.ua bogdartysh@ukr.net Èñïîëüçîâàíèå ãåíåòè÷åñêîãî àëãîðèò- ìà äàåò âîçìîæíîñòü ðåøåíèÿ çàäà÷ ñ íåìîíîòîííûìè âûõîäíûìè ôóíêöèÿìè è ñ íåñòàíäàðòíûìè îãðàíè÷åíèÿìè. Áûñòðîå ïðîíèêíîâåíèå ñèñòåì ðàäèîëîêàöèè, àâ- òîìàòèçèðîâàííûõ ñèñòåì ñâÿçè, ñèñòåì òåëåêîììó- íèêàöèè âî âñå ñôåðû íàøåé æèçíè � ñåðüåçíîå èñ- ïûòàíèå äëÿ ðàçðàáîò÷èêîâ ÑÂ×-òåõíèêè, ïîòîìó ÷òî êîíêóðåíöèÿ è óñëîâèÿ ðûíêà äèêòóþò æåñòêèå òðå- áîâàíèÿ ê ïàðàìåòðàì ÑÂ×-óñòðîéñòâ, ñðîêàì ïðî- åêòèðîâàíèÿ è öåíå. Ýòè òðåáîâàíèÿ â ïîëíîé ìåðå êàñàþòñÿ è ïàññèâíûõ ýëåìåíòîâ ÑÂ×-ñõåì, îñíî- âàííûõ íà ìèêðîïîëîñêîâîé òîïîëîãèè. Ñ èñïîëüçîâàíèåì íàèáîëåå òî÷íûõ ìåòîäîâ ñèí- òåçà è îïðåäåëåíèÿ ãåîìåòðè÷åñêèõ ïàðàìåòðîâ ìèê- ðîïîëîñêîâûõ óñòðîéñòâ àêòóàëüíîé îñòàåòñÿ ïðîáëå- ìà îáåñïå÷åíèÿ òî÷íîñòè èçãîòîâëåíèÿ, êîòîðàÿ íå- ïîñðåäñòâåííî îáóñëîâëåíà òåõíîëîãè÷åñêèìè äîïóñ- êàìè. Ïîýòîìó âîçíèêàåò çàäà÷à îïðåäåëåíèÿ äîïóñ- êîâ íà ãåîìåòðè÷åñêèå ðàçìåðû êîíñòðóêöèè â çàâè- ñèìîñòè îò ïàðàìåòðîâ ìàòåðèàëîâ è çàäàííîé íåñòà- áèëüíîñòè âûõîäíûõ õàðàêòåðèñòèê. Ðàçðàáîòêå ìåòîäîâ àíàëèçà è ñèíòåçà äîïóñêîâ â ðàäèîýëåêòðîíèêå ïîñâÿùåíî çíà÷èòåëüíîå êîëè÷å- ñòâî ðàáîò [1, 2]. Ïðè îïðåäåëåíèè äîïóñêîâ èñïîëü- çóþòñÿ äâà áàçîâûõ ïðèíöèïà � ìàêñèìóìà-ìèíè- ìóìà è ñòàòèñòè÷åñêèé. Îäíàêî èñïîëüçîâàíèå ñòà- òèñòè÷åñêîãî ïîäõîäà âîçìîæíî òîëüêî ïðè íàëè÷èè áîëüøîãî îáúåìà ñòàòèñòè÷åñêèõ äàííûõ, ÷òî íå âñå- ãäà âîçìîæíî. Ñóùåñòâóþùèå ìåòîäû òðåáóþò ëèáî áîëüøîãî êîëè÷åñòâà âû÷èñëåíèé, ëèáî ìîíîòîííîñòè âûõîä- íûõ ôóíêöèé [3]. Äëÿ ðåøåíèÿ çàäà÷ àíàëèçà è ñèí- òåçà äîïóñêîâ â óñëîâèÿõ íåìîíîòîííîñòè âûõîäíîé ôóíêöèè ìîãóò áûòü èñïîëüçîâàíû ìåòîäû äåòåðìè- íèðîâàííîãî è ñëó÷àéíîãî ïîèñêà. Ïðè ýòîì ðàçëè- ÷èÿ â îñîáåííîñòÿõ ïîâåäåíèÿ õàðàêòåðèñòèê óñòðîéñòâ íå ïîçâîëÿþò âûðàáîòàòü åäèíîé ñòðàòåãèè ïîèñêà. Îòíîñèòåëüíàÿ ñëîæíîñòü è ðåñóðñîåìêîñòü ðåøåíèÿ çàäà÷ ÑÂ×-òåõíèêè çíà÷èòåëüíî îãðàíè÷è- âàþò èñïîëüçîâàíèå ãåíåòè÷åñêîãî àëãîðèòìà, îäíà- êî äëÿ çàäà÷ àíàëèçà äîïóñêîâ â íàñòîÿùåå âðåìÿ ýòîò àëãîðèòì ìîæåò èñïîëüçîâàòüñÿ áåç îãðàíè÷åíèé. Öåëüþ äàííîé ñòàòüè ÿâëÿåòñÿ ðàçðàáîòêà óíèâåð- ñàëüíîãî ìåòîäà äîïóñêîâîãî ñèíòåçà ïàññèâíûõ ÑÂ×-óñòðîéñòâ íà îñíîâå ãåíåòè÷åñêîãî àëãîðèòìà. ÏÐÈÌÅÍÅÍÈÅ ÃÅÍÅÒÈ×ÅÑÊÎÃÎ ÀËÃÎÐÈÒÌÀ  ÇÀÄÀ×ÀÕ ÄÎÏÓÑÊÎÂÎÃÎ ÑÈÍÒÅÇÀ ÌÈÊÐÎÏÎËÎÑÊÎÂÛÕ ÓÑÒÐÎÉÑÒ  êà÷åñòâå îáúåêòà èññëåäîâàíèé áûë âûáðàí ìèê- ðîïîëîñêîâûé ïîëîñîâîé ôèëüòð (ÏÏÔ) íà ñâÿçàí- íûõ ëèíèÿõ ñ íåìîíîòîííûì õàðàêòåðîì À×Õ â îá- ëàñòè ãðàíè÷íûõ ÷àñòîò ïîëîñû ïðîïóñêàíèÿ ïðè íà- ëè÷èè îòêëîíåíèé ïàðàìåòðîâ êîíñòðóêöèè. Äëÿ ðåøåíèÿ ïîñòàâëåííîé çàäà÷è íåîáõîäèìî: � ïîñòðîèòü ìàòåìàòè÷åñêóþ ìîäåëü ÑÂ×-ôèëüò- ðà, ïîçâîëÿþùóþ îïðåäåëÿòü åãî õàðàêòåðèñòèêè ïðè çàäàííûõ çíà÷åíèÿõ ïàðàìåòðîâ; � îïðåäåëèòü ìàòåìàòè÷åñêèå ïîäõîäû ê çàäà÷å àíàëèçà ðàáîòîñïîñîáíîñòè ñèíòåçèðîâàííîãî ðåøå- íèÿ; � äîðàáîòàòü ãåíåòè÷åñêèé àëãîðèòì äëÿ çàäà÷è äîïóñêîâîãî ñèíòåçà. Àíàëèç ðàáîòîñïîñîáíîñòè ïàðàìåòðè÷åñêîé îáëàñòè Íàèáîëåå ÷àñòî âñòðå÷àþùèìèñÿ îãðàíè÷åíèÿìè ïðè ïðîåêòèðîâàíèè ÑÂ×-òåõíèêè âûñòóïàþò: � äîïóñêîâàÿ îáëàñòü, êîòîðàÿ äîëæíà ñîäåðæàòü íîìèíàëüíûå çíà÷åíèÿ: nom ,x ∈ X (1) ãäå xnom � íîìèíàëüíîå ðåøåíèå, X={x1, x2,..., xd} � èíòåðâàëüíàÿ äîïóñêîâàÿ îáëàñòü (áðóñ), [ , ]i i ix x=x � èíòåðâàë çíà÷åíèé ïàðàìåòðà i, d � êîëè÷åñòâî ïàðàìåòðîâ; � îãðàíè÷åíèÿ íà ïàðàìåòðû ýëåìåíòîâ: [ ],i i i isp sp⊂ =x sp (2) ãäå spi � èíòåðâàë, îãðàíè÷èâàþùèé âîçìîæíûå çíà- ÷åíèÿ ïàðàìåòðà i; � îãðàíè÷åíèÿ íà äîïóñê: ( ) [min , max ],i i iw t t∈x (3) ãäå minti, maxti � ìèíèìàëüíàÿ è ìàêñèìàëüíàÿ øè- ðèíà äîïóñêà; � îãðàíè÷åíèÿ íà âûõîäíûå ôóíêöèè (îãðàíè÷å- íèÿ ðàáîòîñïîñîáíîñòè): 1( ) [ , ],j n j j jf x x F F∈ =K F ,i ix∀ ∈ x 1, ,j m= (4) ãäå f(x1,..., xd) � âûõîäíûå ôóíêöèè, jF è jF � íèæíåå è âåðõíåå îãðàíè÷åíèÿ íà âûõîäíûå ôóíê- öèè, m � êîëè÷åñòâî âûõîäíûõ ôóíêöèé. Ïðè àíàëèçå ðàáîòîñïîñîáíîñòè íàéäåííîãî ðåøå- íèÿ âîçìîæíî ïðèìåíåíèå: 30 ÒÅÕÍÈÊÀ ÑÂÅÐÕÂÛÑÎÊÈÕ ×ÀÑÒÎÒ Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2007, ¹ 5 � ìåòîäîâ Ìóðà è íóëåâîãî ïîèñêà, ýâðèñòè÷å- ñêèõ è ñòîõàñòè÷åñêèõ ìåòîäîâ (âû÷èñëèòåëüíàÿ ñëîæ- íîñòü 2qd, ãäå q � òî÷íîñòü); � åñòåñòâåííîãî èíòåðâàëüíîãî ðàñøèðåíèÿ (ïðè- ìåíèìî, åñëè f(x1,..., xd) � ðàöèîíàëüíûå âûðàæå- íèÿ, ñîäåðæàùèå ïåðåìåííûå íå áîëåå îäíîãî ðàçà); � ìåòîäà âíåøíèõ âîçäåéñòâèé (ïðèìåíèì, åñëè f(x1,...,xd) � ñòðîãî ìîíîòîííûå âûõîäíûå ôóíêöèè, âû÷èñëèòåëüíàÿ ñëîæíîñòü � 2d); � àíàëèçà âåðøèí (ïðèìåíèì äëÿ çàäà÷ ñ âûïóê- ëîé îáëàñòüþ äîïóñòèìûõ çíà÷åíèé, âû÷èñëèòåëüíàÿ ñëîæíîñòü äî 2d). Íàìè áûë âûáðàí àíàëèç âåðøèí, ïîñêîëüêó â áîëüøèíñòâå ñëó÷àåâ â ïðåäåëàõ ïîëÿ äîïóñêà îá- ëàñòü ðàáîòîñïîñîáíîñòè ÿâëÿåòñÿ âûïóêëîé. Îñíî- âîé ìåòîäà àíàëèçà âåðøèí ÿâëÿåòñÿ ïîñëåäîâàòåëü- íàÿ ïðîâåðêà çíà÷åíèé â âåðøèíàõ áðóñà. Ãåíåòè÷å- ñêèé àëãîðèòì ïðè ïîèñêå íåîäíîêðàòíî ãåíåðèðóåò áðóñüÿ, ïåðåñåêàþùèåñÿ ñ ðàíåå ðàññìîòðåííûìè. Ïîýòîìó ïðè ñîõðàíåíèè íåðàáîòîñïîñîáíûõ âåðøèí è ïðîâåðêå íà ïåðåñå÷åíèå ñ íèìè âíîâü ñãåíåðèðî- âàííûõ áðóñüåâ âåðîÿòíîñòü îøèáêè àíàëèçà ðàáî- òîñïîñîáíîñòè ñíèæàåòñÿ è, òàêèì îáðàçîì, áîëåå ÷åì íà 30% óìåíüøàåòñÿ êîëè÷åñòâî çàïóñêîâ àíàëèçà âåð- øèí äëÿ ðàññìàòðèâàåìîé äàëåå çàäà÷è. Ãåíåòè÷åñêèé àëãîðèòì Ãåíåòè÷åñêèé àëãîðèòì � ýòî ñòîõàñòè÷åñêèé ìå- òîä îïòèìèçàöèè è ïîèñêà, áàçèðóþùèéñÿ íà ïðèí- öèïàõ ãåíåòèêè è åñòåñòâåííîãî îòáîðà [4, ñ. 22; 5, ñ. 11�30]. Îñîáåííîñòüþ àëãîðèòìà ÿâëÿåòñÿ òî, ÷òî îí ðàáîòàåò ñ íàáîðîì ðåøåíèé (ãåíîìîâ). Íà êàæ- äîì øàãå àëãîðèòìà ñîçäàåòñÿ íîâîå ïîêîëåíèå (íà- áîð ãåíîìîâ). Äëÿ ýòîãî èç ïðåäûäóùåãî ïîêîëåíèÿ ïðîöåäóðîé ñåëåêöèè îòáèðàþò íàèáîëåå ïðèñïîñîá- ëåííûå ãåíîìû-ðîäèòåëè (ïðèñïîñîáëåííîñòü ïîêà- çûâàåò, íàñêîëüêî ðåøåíèå îïòèìàëüíî). Äàëåå ïðî- öåäóðà ñêðåùèâàíèÿ ñîçäàåò íîâûå ãåíîìû è îòáè- ðàþòñÿ íàèáîëåå ïðèñïîñîáëåííûå èç âíîâü ñîçäàí- íûõ ãåíîìîâ (ïðîöåäóðà ðåïðîäóêöèè), êîòîðûå îá- ðàçóþò íîâîå ïîêîëåíèå. Àëãîðèòì ïðîäîëæàåò ðà- áîòó äî âûïîëíåíèÿ êðèòåðèÿ îñòàíîâà, ïîñëå ÷åãî âûáèðàåòñÿ íàèáîëåå ïðèñïîñîáëåííûé ãåíîì (ëó÷- øåå ðåøåíèå). Ôîðìàëüíî øàã ãåíåòè÷åñêîãî àëãîðèòìà ìîæåò áûòü ïðåäñòàâëåí ñëåäóþùèì îáðàçîì: ( )( )( )( )1 , , , , ,gen gen gen r rP r c m s P f P f elite+ = (5) Ãåíîìû ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé áèòîâûå ñòðîêè Ggn äëèíîé width. Ïîýòîìó âîçíèêàåò íåîáõîäèìîñòü èõ îòîáðàæåíèÿ â èíòåðâàëüíóþ äîïóñêîâóþ îáëàñòü. Ïðè ïðèìåíåíèè ãåíåòè÷åñêîãî àëãîðèòìà äëÿ çàäà÷ ñ îãðàíè÷åíèÿìè îáû÷íî ðàññìàòðèâàþò âíåøíåå îò- îáðàæåíèå [6], êîòîðîå ïîçâîëÿåò àäàïòèðîâàòü îò- îáðàæåíèå ãåíîìà ê ïîñòàâëåííûì îãðàíè÷åíèÿì íà âîçìîæíûå çíà÷åíèÿ ñèíòåçèðóåìûõ ïàðàìåòðîâ èç- äåëèÿ. Ïðèìåíèòåëüíî ê çàäà÷å íàçíà÷åíèÿ äîïóñêîâ óñòðîéñòâ ÑÂ× âíåøíåå îòîáðàæåíèå ìîæåò áûòü îñó- ùåñòâëåíî ëèáî ïîñðåäñòâîì çàäàíèÿ öåíòðà ñ äî- ïóñêîì [7], ëèáî íåïîñðåäñòâåííûì îòîáðàæåíèåì â èíòåðâàë [8] (ïðè îòñóòñòâèè îãðàíè÷åíèÿ íà äîïóñê ñâåðõó): 1 nom nom 2 0 2 ( ); width jj width gn Gi i id jj i i jj X x G x sp − − + = = − −∑ (6) 1 2 0 nom nom max{min 2 ( min / 2) }. width jj width gn Gi i Gi id d jj jj i i i i X t X G sp x t x − − + + = = + + × × − − ∑ (7) Îáà ìåòîäà òðåáóþò îäèíàêîâîãî êîëè÷åñòâà âû- ÷èñëåíèé. Íî èç-çà íåîáõîäèìîñòè âûïîëíåíèÿ îãðà- íè÷åíèé (1), (3) îäèíàêîâûå áðóñüÿ ìîãóò êîäèðî- âàòüñÿ ðàçíûìè ãåíîìàìè, à èõ ñêðåùèâàíèå âåäåò ê íåïðåäñêàçóåìîñòè äîïóñêîâûõ îáëàñòåé, ñîîòâåò- ñòâóþùèõ ãåíîìàì ïîòîìêîâ. Ïîýòîìó áûëî âíåñå- íî ñëåäóþùåå èçìåíåíèå â ðàáîòó ãåíåòè÷åñêîãî àë- ãîðèòìà: ïîñëå ïðîâåäåíèÿ ïðîöåññà îòîáðàæåíèÿ ãåíîìà â äîïóñêîâóþ îáëàñòü (6), (7) ïðîèçâîäèòñÿ îáðàòíîå ïðåîáðàçîâàíèå îáëàñòè â ãåíîì. Ýòî ïðè- âåëî ê ñîêðàùåíèþ êîëè÷åñòâà âû÷èñëåíèé â ðàñ- ñìàòðèâàåìîé çàäà÷å äî 15%. Äëÿ çàäà÷è äîïóñêîâîãî ñèíòåçà â êà÷åñòâå ìåðû ïðèñïîñîáëåííîñòè ãåíîìà íàèáîëåå öåëåñîîáðàçíî èñïîëüçîâàòü çàâèñèìîñòü [8] ( ) ( ) ; ( ) dist( ( ), ) ( ) , G G r G G V if f G if ⊂ = − ⊄ X f X F f X F f X F (8) ãäå dist(f(XG), F) � ðàññòîÿíèå ìåæäó èíòåðâàëàìè, V(XG) � îáúåì áðóñà XG. Ñåëåêöèÿ îòáèðàåò íàèáîëåå ïðèñïîñîáëåííûå ãå- íîìû. Äëÿ ýòîãî ãåíîìû ñîðòèðóþòñÿ ïî âîçðàñòà- íèþ (8) â òàáëèöó. Âûáîð ãåíîìîâ äëÿ ñêðåùèâàíèÿ ìîæåò îñóùåñòâëÿòüñÿ: ïî ïîëîæåíèþ â òàáëèöå, ïî îòíîøåíèþ ïðèñïîñîáëåííîñòè ãåíîìà ê îáùåìó óðîâíþ íà ïîïóëÿöèè. Òàê êàê ôóíêöèÿ ïðèñïîñîá- ëåííîñòè (8) äëÿ ãåíîìîâ ñóùåñòâåííî îòëè÷àåòñÿ ïî çíà÷åíèþ, òî ñòàíîâèòñÿ îáîñíîâàííûì ïðèìåíåíèå ñåëåêöèè ïî ïîëîæåíèþ â òàáëèöå. Ñêðåùèâàíèå îáû÷íî ðàçäåëÿþò íà äâå ïðîöåäó- ðû: êðîññèíãîâåð (ñîçäàíèå ïîòîìêà îáìåíîì ñëó- ÷àéíûõ ÷àñòåé áèòîâûõ ñòðîê ðîäèòåëüñêèõ ãåíîìîâ) è ìóòàöèþ (âíåñåíèå ñëó÷àéíûõ èçìåíåíèé â áèòî- âóþ ñòðîêó ïîòîìêà). Ïðîâåäåííûå íàìè èññëåäîâà- íèÿ ïîêàçàëè, ÷òî èñïîëüçîâàíèå ðàâíîìåðíîãî êðîñ- ñèíãîâåðà ïîçâîëÿåò ñîêðàòèòü âû÷èñëåíèÿ äî 7% (ïî ñðàâíåíèþ ñ áîëåå ðàñïðîñòðàíåííûì îäíîòî÷å÷íûì êðîññèíãîâåðîì), ÷òî ñâÿçàíî ñ áîëüøåé ñòåïåíüþ ðàññåèâàíèÿ äîïóñêîâûõ îáëàñòåé ïðè ðàâíîìåðíîì êðîññèíãîâåðå è íåìîíîòîííîñòüþ çàäà÷è. Èç íàèáîëåå ïðèñïîñîáëåííûõ ãåíîìîâ-ïîòîìêîâ è ãåíîìîâ-ðîäèòåëåé (ýëèòà) â ïðîöåññå ðåïðîäóê- öèè ñîçäàåòñÿ íîâàÿ ïîïóëÿöèÿ (íîâîå ïîêîëåíèå). Ïðèìåíåíèå àíàëèçà âåðøèí òðåáóåò áîëüøîãî êîëè- ãäå ( )1 2, ,...gen PopSizeP G G G= � Ggn � PopSize � r � ñ � m � s � fr � ïîïóëÿöèÿ íà ïîêîëåíèè gennom; ðåøåíèå çàäà÷è, ïðåäñòàâëåííîå â âèäå ãåíîìà gn; ðàçìåð ïîïóëÿöèè; ðåïðîäóêöèÿ; ñêðåùèâàíèå; ìóòàöèÿ; îïåðàòîð ñåëåêöèè; ôóíêöèÿ ïðèñïîñîáëåííîñòè ãåíîìà. Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2007, ¹ 5 31 ÒÅÕÍÈÊÀ ÑÂÅÐÕÂÛÑÎÊÈÕ ×ÀÑÒÎÒ ÷åñòâà âû÷èñëåíèé, ê òîìó æå çàäà÷à ñâÿçàíà ñ íå- ìîíîòîííîñòüþ è, ñëåäîâàòåëüíî, ñ âîçìîæíîñòüþ ñïîëçàíèÿ â ëîêàëüíûé ìàêñèìóì. Ïîýòîìó íåîáõî- äèìî èçìåíèòü âåëè÷èíó ýëèòû. Ïðîâåäåííûå íàìè ÷èñëåííûå ýêñïåðèìåíòû ïî- êàçàëè, ÷òî äëÿ çàäà÷è äîïóñêîâîãî ñèíòåçà ÑÂ×- ôèëüòðà ýëèòà äîëæíà ñîñòàâëÿòü ïðèìåðíî 30% îò ïîïóëÿöèè èç 60 ãåíîìîâ [9]. Ïðèìåðû ïðèìåíåíèÿ ãåíåòè÷åñêîãî àëãîðèòìà Èññëåäîâàíèå äîïóñêîâ âûïîëíåíî íà ïðèìåðå ïîêàçàííîãî íà ðèñ. 1 ìèêðîïîëîñêîâîãî ïîëîñîâîãî ôèëüòðà [10] íà îäèíàêîâûõ ñâÿçàííûõ ëèíèÿõ ñ ÷àñ- òîòíîé õàðàêòåðèñòèêîé ìàêñèìàëüíî ïëîñêîãî òèïà è ñëåäóþùèìè ïàðàìåòðàìè: ãðàíè÷íûå ÷àñòîòû ïîëî- ñû ïðîïóñêàíèÿ ôèëüòðà f�ï=945 ÌÃö, fï=1055 ÌÃö ïî óðîâíþ âíîñèìîãî çàòóõàíèÿ αï=3 äÁ; ãðàíè÷íûå ÷àñòîòû ïîëîñ çàãðàæäåíèÿ f�ç=800 ÌÃö, fç=1200 ÌÃö ïî óðîâíþ çàòóõàíèÿ αç≥30 äÁ; âîëíîâîå ñîïðîòèâ- ëåíèå ïîäâîäÿùèõ ëèíèé ïåðåäà÷è Z0=50 Îì. Çàäàííûì èñõîäíûì äàííûì ñîîòâåòñòâóåò ôèëüòð èç ÷åòûðåõ çâåíüåâ ñâÿçàííûõ ìèêðîïîëîñêîâûõ ëè- íèé (n=4) íà ïîäëîæêå ñ äèýëåêòðè÷åñêîé ïðîíèöàå- ìîñòüþ εr=9,6 è òîëùèíîé h=1 ìì. Òîëùèíà ìåòàë- ëèçàöèè â ðàñ÷åòàõ íå ó÷èòûâàëàñü. Îäíèì èç íàèáî- ëåå ðàñïðîñòðàíåííûõ è òî÷íûõ ìåòîäîâ ñèíòåçà ïðè ïðîåêòèðîâàíèè ìèêðîïîëîñêîâûõ ÏÏÔ ÿâëÿåòñÿ èñ- ïîëüçîâàíèå ôèëüòðîâ-ïðîòîòèïîâ íèæíèõ ÷àñòîò [10]. Ñèíòåç äîïóñêîâ ïðîâîäèëñÿ ñ èñïîëüçîâàíèåì âíóòðåííåé èíòåðïîëÿöèè ïðè èíòåðâàëüíîì ìåòîäå ñèíòåçà è ñ ïðèìåíåíèåì ãåíåòè÷åñêîãî àëãîðèòìà (òàáë. 1). Ñ öåëüþ ñðàâíåíèÿ àëãîðèòìîâ äîïóñêî- âîãî ñèíòåçà äîïóñêè ñèíòåçèðîâàëèñü íà îñíîâå êðè- òåðèÿ ìàêñèìàëüíîãî îáúåìà [3]. Ïðè ýòîì â ñâÿçè ñ èñïîëüçîâàíèåì âíóòðåííåé èíòåðïîëÿöèè ðàññìàò- ðèâàëèñü âçàèìîíåçàâèñèìûå äîïóñêè íà êàæäûé ýëåìåíò ãåîìåòðèè (òåîðåòè÷åñêèé ñëó÷àé), à îòêëî- íåíèå çàòóõàíèÿ ôèëüòðà áûëî âûáðàíî δα=±5%. Îò- êëîíåíèå çàòóõàíèÿ îïðåäåëÿëîñü íà âåðõíåé ãðà- íèöå ïîëîñû ïðîïóñêàíèÿ ôèëüòðà fï=1055 ÌÃö â ñâÿçè ñ îñîáåííîñòÿìè À×Õ (åå ìåíüøåé êðóòèç- íîé), âûçâàííûìè âíîñèìûìè ïîòåðÿìè è áëèçî- ñòüþ ïàðàçèòíîé ïîëîñû ïðîïóñêàíèÿ. Ïîëó÷åííûå ðåçóëüòàòû ñèíòåçà ñâèäåòåëüñòâóþò î íåòî÷íîñòè äàííûõ âíóòðåííåé èíòåðïîëÿöèè. Âàæ- íî îòìåòèòü, ÷òî ïðèìåíåíèå ãåíåòè÷åñêîãî àëãîðèò- ìà äàåò íå òîëüêî áîëåå òî÷íûå çíà÷åíèÿ ãàðàíòèðî- âàííûõ äîïóñêîâ, íî è çíà÷èòåëüíî óâåëè÷èâàåò èí- òåðâàë äîïóñêà íà íåêîòîðûå ïàðàìåòðû. Ïðè ýòîì ðàñøèðÿåòñÿ îáúåì äîïóñêîâ. Îäíàêî â ðåàëüíîñòè îòêëîíåíèÿ íà òîëùèíó ïîä- ëîæêè è åå äèýëåêòðè÷åñêóþ ïðîíèöàåìîñòü çàäà- þòñÿ ïàðàìåòðàìè ìàòåðèàëà è òåõíîëîãèåé èçãîòîâ- ëåíèÿ. Êðîìå òîãî, âàæíû ñìåùåíèå ïîëîñû ïðî- ïóñêàíèÿ ôèëüòðà îòíîñèòåëüíî öåíòðàëüíîé ÷àñòî- òû è èçìåíåíèå øèðèíû ïîëîñû ïðîïóñêàíèÿ. Òà- êèì îáðàçîì, çàäà÷à ñèíòåçà äîïóñêîâ ìîæåò áûòü ñôîðìóëèðîâàíà â âèäå: h=l�0,02 ìì, εr=9,6±0,2, δ(Wi, Si, li)≥20 ìêì ïðè óñëîâèè, ÷òî øèðèíà äîïóñêî- âîãî èíòåðâàëà ïî ÷àñòîòå îòíîñèòåëüíî øèðèíû ïî- ëîñû ïðîïóñêàíèÿ ï ï( ) 10%.f f f−∆ −δ = ± Ðåçóëüòàòû ðà- áîòû ãåíåòè÷åñêîãî àëãîðèòìà äëÿ ýòîé çàäà÷è ïðè- âåäåíû â òàáë. 2. Äàííûå òàáëèöû ñâèäåòåëüñòâóþò î âîçìîæíîñòè ðåàëèçàöèè çàäàííîãî ôèëüòðà â óñëîâèÿõ ñîâðåìåí- íîãî ñîñòîÿíèÿ òîíêîïëåíî÷íîé òåõíîëîãèè èçãîòîâ- ëåíèÿ è î âîçìîæíîñòè óæåñòî÷åíèÿ òðåáîâàíèé ê îòêëîíåíèþ À×Õ ôèëüòðà. Âíóòðåííÿÿ èíòåðïîëÿöèÿ, îòêëîíåíèÿ, % Ãåíåòè÷åñêèé àëãîðèòì, îòêëîíåíèÿ, % Ïàðàìåòð Íîìèíàëüíîå çíà÷åíèå, ìì Íèæíåå Âåðõíåå Øèðèíà Íèæíåå Âåðõíåå Øèðèíà h 1 �0,038 0,045 0,083 �0,001 0,069 0,07 εr 9,6 îòí. åä. �0,009 0,009 0,018 �0,001 0,015 0,016 W1=W4 0,57728 �0,481 0,493 0,974 0,587 0,737 1,324 S1=S4 0,28508 �0,64 0,642 1,282 �0,210 0,740 0,95 l1=l4 29,87 �0,054 0,053 0,107 �0,034 0,083 0,117 W2=W3 0,901 �0,137 0,13 0,267 �0,115 0,084 0,2 S2=S3 1,08129 �0,126 0,125 0,251 �0,105 0,305 0,410 l2=l3 29,34 �0,01 0,01 0,020 �0,015 0,05 0,020 Îáúåì îáëàñòè 2,68·10�7 2,7·10�7 Òàáëèöà 1 Ðåçóëüòàòû ñèíòåçà äîïóñêîâ ñ èñïîëüçîâàíèåì ãåíåòè÷åñêîãî àëãîðèòìà è âíóòðåííåé èíòåðïîëÿöèè W 0 W 1 W 1 W 2 W 0 W n W n W 2 W WS S 1 S 2 S n h l1 l2 ln Ðèñ. 1. Òîïîëîãèÿ ôèëüòðà íà ñâÿçàííûõ ëèíèÿõ: Wi � øèðèíà ñâÿçàííûõ ëèíèé ôèëüòðà; Si � çàçîðû ìåæäó ñâÿ- çàííûìè ëèíèÿìè; li � äëèíà çâåíüåâ ôèëüòðà; h � òîëùèíà äè- ýëåêòðè÷åñêîé ïîäëîæêè 32 ÒÅÕÍÈÊÀ ÑÂÅÐÕÂÛÑÎÊÈÕ ×ÀÑÒÎÒ Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2007, ¹ 5 Âûâîäû Ïðèìåíåíèå ãåíåòè÷åñêîãî àëãîðèòìà ïîçâîëÿåò ðàçðàáîòàòü ýôôåêòèâíûé ìåòîä íàçíà÷åíèÿ àñèììåò- ðè÷íûõ äîïóñêîâ è ïîäõîäû äëÿ ïàðàìåòðè÷åñêîãî è äîïóñêîâîãî àíàëèçà è ñèíòåçà ÑÂ×-óñòðîéñòâ. Èñ- ïîëüçîâàíèå ãåíåòè÷åñêîãî àëãîðèòìà äàåò âîçìîæ- íîñòü ðåøåíèÿ çàäà÷ ñ íåìîíîòîííûìè âûõîäíûìè ôóíêöèÿìè è ñ íåñòàíäàðòíûìè îãðàíè÷åíèÿìè. Ïðè ýòîì èíòåðâàëüíûé àíàëèç ïîçâîëÿåò îòíîñèòåëüíî áûñòðî ïðîâîäèòü âíåøíåå îöåíèâàíèå îáëàñòè äî- ïóñòèìûõ çíà÷åíèé ôóíêöèé, ÷òî äàåò âîçìîæíîñòü ñóùåñòâåííî óïðîñòèòü çàäà÷ó îïðåäåëåíèÿ ïðèåì- ëåìîñòè ñîâîêóïíîñòè ïàðàìåòðîâ. ÈÑÏÎËÜÇÎÂÀÍÍÛÅ ÈÑÒÎ×ÍÈÊÈ 1. Êîíñòðóêòîðñêî-òåõíîëîãè÷åñêèå îñíîâû ïðîåêòèðîâàíèÿ ïîëîñêîâûõ ìèêðîñõåì / Ïîä ðåä. È. Ï. Áóøìèíñêîãî.� Ì.: Ðà- äèî è ñâÿçü, 1987. 2. Âîðîáüåâ Å. À. Ðàñ÷åò ïðîèçâîäñòâåííûõ äîïóñêîâ óñòðîéñòâ ÑÂ×.� Ë.: Ñóäîñòðîåíèå, 1980. 3. Øèëî Ã. Ì. Ôîðìóâàííÿ ³íòåðâàëüíèõ ìîäåëåé äëÿ îá÷èñ- ëåííÿ äîïóñê³â // Ðàä³îåëåêòðîí³êà. ²íôîðìàòèêà. Óïðàâë³ííÿ.� 2002.� ¹ 1.� Ñ. 90�95. 4. Haupt R. L., Haupt S. E. Practical genetic algorithm.� New Jersey: Willey & Sons Inc., 1998. 5. Ãåíåòè÷åñêèå àëãîðèòìû, èñêóññòâåííûå íåéðîííûå ñåòè è ïðîáëåìû âèðòóàëüíîé ðåàëüíîñòè / Ã. Ê. Âîðîíîâñêèé, Ê. Â. Ìà- õîòèëî, Ñ. Í. Ïåòðàøåâ, Ñ. À. Ñåðãååâ.� Õàðüêîâ: Îñíîâà, 1997. 6. Bentley P., Kumar S. Three ways to grow designs: a comparison of embryogenies for an evolutionary design problem // Genetic Prog- ramming and Evolvable Machines.� 2003.� N 4.� P. 255�286. 7. Spagnuolo G., Vitelli M. Worst-case tolerance design by genetic algorithm // Proceedings of the IEEE International Symposium on Industrial Electronics.� L'Aquila (Italy).� 2002.� P. 1178�1183. 8. Êðèùóê Â. Ì., Øèëî Ã. Ì., Àðòþøåíêî Á. À. Ãåíåòè÷íèé àëãîðèòì ïðèçíà÷åííÿ äîïóñê³â íà ðàä³îåëåìåíòè ç ³íòåðâàëüíèì îö³íþâàííÿì // Ðàä³îåëåêòðîí³êà. ²íôîðìàòèêà. Óïðàâë³ííÿ.� 2006.� ¹ 2.� C. 28�32. 9. Àðòþøåíêî Á., Øèëî Ã., Êðèùóê Â. Ãåíåòè÷åñêèé àëãîðèòì íàçíà÷åíèÿ èíòåðâàëüíûõ äîïóñêîâ // Âñåðîññèéñêîå ñîâåùàíèå ïî èíòåðâàëüíîìó àíàëèçó è åãî ïðèëîæåíèÿì.� Ïåòåðãîô, Ðîñ- ñèÿ.� 2006.� Ñ. 5�8. 10. Êðèùóê Â. Ì., Ôàðàôîíîâ Î. Þ., Ðîìàíåíêî Ñ. Ì. òà ³í. Âðàõóâàííÿ äîïóñê³â ³ îïòèì³çàö³ÿ ïàðàìåòð³â ì³êðîñìóæêîâèõ ñìóãîâèõ ô³ëüòð³â íà çâ�ÿçàíèõ ë³í³ÿõ // ³ñíèê ÍÓ «Ëüâ³âñüêà ïîë³òåõí³êà». Êîìï�þòåðí³ ñèñòåìè ïðîåêòóâàííÿ. Òåîð³ÿ ³ ïðàê- òèêà.� 2005.� ¹ 548.� C. 83�90. Ïàðàìåòð Íèæíåå îòêëîíåíèå, ìì Âåðõíåå îòêëîíåíèå, ìì W1=W4 �0,0194 0,0206 S1=S4 �0,0196 0,0204 l1=l4 �0,0418 3⋅10�5 W2=W3 �0,0207 0,0193 S2=S3 �0,0189 0,0211 l2=l3 �2,9⋅10�5 0,0678 Òàáëèöà 2 Ðåçóëüòàòû ñèíòåçà äîïóñêîâ ñ èñïîëüçîâàíèåì ãåíåòè÷åñêîãî àëãîðèòìà Í Î Â Û Å Ê Í È Ã È Êîëîñîâñêèé Å. À. Óñòðîéñòâà ïðèåìà è îáðàáîòêè ñèãíàëîâ. Ó÷åáíîå ïîñî- áèå äëÿ âóçîâ.� Ì: Ãîðÿ÷àÿ ëèíèÿ�Òåëåêîì, 2007.� 456 ñ. Ñèñòåìàòèçèðîâàíû ñâåäåíèÿ ïî âñåì ðàçäåëàì âóçîâñêîé ïðîãðàììû îäíîèìåí- íîãî êóðñà. Èçëîæåíû òåîðåòè÷åñêèå îñíîâû ïðèåìà ñèãíàëîâ íà ôîíå ïîìåõ, ïðèíöèïû ïîñòðîåíèÿ òðàêòîâ ñèãíàëüíîé è ïðîìåæóòî÷íîé ÷àñòîòû ðàäèîïðè- åìíûõ óñòðîéñòâ, îñíîâíûå ïîëîæåíèÿ òåîðèè ñèíòåçà ÷àñòîò, ñïîñîáû îáåñïå÷å- íèÿ ðåãóëèðîâîê è ñòðóêòóðû ÷àñòíûõ òðàêòîâ ïðè ïðèåìå ñèãíàëîâ ñ ðàçëè÷- íûìè âèäàìè ìîäóëÿöèè. Ðàññìîòðåíû ôàêòîðû, âëèÿþùèå íà êà÷åñòâåííûå ïîêàçàòåëè ðàäèîïðèåìíûõ óñòðîéñòâ. Äëÿ ñòóäåíòîâ âóçîâ, îáó÷àþùèõñÿ ïî ñïåöèàëüíîñòè «Ðàäèîòåõíèêà». Ìîæåò áûòü èñïîëüçîâàíî äëÿ ïîâûøåíèÿ êâàëèôèêàöèè ñïåöèàëèñòàìè. ÍÎÂÛÅ ÊÍÈÃÈ Í Î Â Û Å Ê Í È Ã È Çàëîãèí Í. Í., Êèñëîâ Â. Â. Øèðîêîïîëîñíûå õàîòè÷åñêèå ñèãíàëû â ðàäèî- òåõíè÷åñêèõ è èíôîðìàöèîííûõ ñèñòåìàõ.� Ì.: Ðàäèîòåõíèêà, 2006.� 208 ñ. Ðàññìîòðåíû âîïðîñû, ñâÿçàííûå ñ ãåíåðàöèåé èíòåíñèâíûõ øèðîêîïîëîñíûõ õàî- òè÷åñêèõ êîëåáàíèé â àíàëîãîâûõ è öèôðîâûõ íåëèíåéíûõ ñèñòåìàõ. Ïîäðîáíî îïèñàíû ìèêðîâîëíîâûå ãåíåðàòîðû õàîòè÷åñêèõ êîëåáàíèé íà ýëåêòðîâàêóóìíûõ è òâåðäîòåëüíûõ ýëåìåíòàõ ýëåêòðîíèêè ÑÂ×, à òàêæå àëãîðèòìû ðåàëèçàöèè öèôðîâûõ õàîòè÷åñêèõ ïîñëåäîâàòåëüíîñòåé çàäàííîãî ïåðèîäà. Ïðèâåäåíû âîç- ìîæíûå ïðèìåíåíèÿ èñòî÷íèêîâ ìîùíûõ øèðîêîïîëîñíûõ øóìîâûõ êîëåáàíèé â ðàäèîòåõíè÷åñêèõ è èíôîðìàöèîííûõ ñèñòåìàõ. Ïðîàíàëèçèðîâàíû âîçìîæíîñòè ðàäèîëîêàöèè ñ èñïîëüçîâàíèåì øèðîêîïîëîñíîãî øóìîâîãî çîíäèðóþùåãî ñèã- íàëà, âîçìîæíîñòè ïðèìåíåíèÿ òàêèõ ñèãíàëîâ â ðàäèîýëåêòðîííîé áîðüáå, â óñò- ðîéñòâàõ õðàíåíèÿ è ïåðåäà÷è èíôîðìàöèè, à òàêæå â äèçàéíåðñêèõ ðàçðàáîòêàõ.
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-52872
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
issn 2225-5818
language Russian
last_indexed 2025-12-07T17:41:15Z
publishDate 2007
publisher Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України
record_format dspace
spelling Крищук, В.Н.
Карпуков, Л.М.
Шило, Г.Н.
Фарафонов, А.Ю.
Артюшенко Б.А.
2014-01-08T18:05:02Z
2014-01-08T18:05:02Z
2007
Применение генетического алгоритма в задачах допускового синтеза микрополосковых устройств / В.Н. Крищук, Л.М. Карпуков, Г.Н. Шило, А.Ю. Фарафонов, Б.А. Артюшенко // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2007. — № 5. — С. 29-32. — Бібліогр.: 10 назв. — рос.
2225-5818
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/52872
Использование генетического алгоритма дает возможность решения задач с немонотонными выходными функциями и с нестандартными ограничениями.
ru
Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України
Технология и конструирование в электронной аппаратуре
Техника сверхвысоких частот
Применение генетического алгоритма в задачах допускового синтеза микрополосковых устройств
Застосування генетичного алгоритму у задачах допускового синтезу мікрополоскових пристроїв
Tolerance assignment of microstrip devices with genetic algorithm
Article
published earlier
spellingShingle Применение генетического алгоритма в задачах допускового синтеза микрополосковых устройств
Крищук, В.Н.
Карпуков, Л.М.
Шило, Г.Н.
Фарафонов, А.Ю.
Артюшенко Б.А.
Техника сверхвысоких частот
title Применение генетического алгоритма в задачах допускового синтеза микрополосковых устройств
title_alt Застосування генетичного алгоритму у задачах допускового синтезу мікрополоскових пристроїв
Tolerance assignment of microstrip devices with genetic algorithm
title_full Применение генетического алгоритма в задачах допускового синтеза микрополосковых устройств
title_fullStr Применение генетического алгоритма в задачах допускового синтеза микрополосковых устройств
title_full_unstemmed Применение генетического алгоритма в задачах допускового синтеза микрополосковых устройств
title_short Применение генетического алгоритма в задачах допускового синтеза микрополосковых устройств
title_sort применение генетического алгоритма в задачах допускового синтеза микрополосковых устройств
topic Техника сверхвысоких частот
topic_facet Техника сверхвысоких частот
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/52872
work_keys_str_mv AT kriŝukvn primeneniegenetičeskogoalgoritmavzadačahdopuskovogosintezamikropoloskovyhustroistv
AT karpukovlm primeneniegenetičeskogoalgoritmavzadačahdopuskovogosintezamikropoloskovyhustroistv
AT šilogn primeneniegenetičeskogoalgoritmavzadačahdopuskovogosintezamikropoloskovyhustroistv
AT farafonovaû primeneniegenetičeskogoalgoritmavzadačahdopuskovogosintezamikropoloskovyhustroistv
AT artûšenkoba primeneniegenetičeskogoalgoritmavzadačahdopuskovogosintezamikropoloskovyhustroistv
AT kriŝukvn zastosuvannâgenetičnogoalgoritmuuzadačahdopuskovogosintezumíkropoloskovihpristroív
AT karpukovlm zastosuvannâgenetičnogoalgoritmuuzadačahdopuskovogosintezumíkropoloskovihpristroív
AT šilogn zastosuvannâgenetičnogoalgoritmuuzadačahdopuskovogosintezumíkropoloskovihpristroív
AT farafonovaû zastosuvannâgenetičnogoalgoritmuuzadačahdopuskovogosintezumíkropoloskovihpristroív
AT artûšenkoba zastosuvannâgenetičnogoalgoritmuuzadačahdopuskovogosintezumíkropoloskovihpristroív
AT kriŝukvn toleranceassignmentofmicrostripdeviceswithgeneticalgorithm
AT karpukovlm toleranceassignmentofmicrostripdeviceswithgeneticalgorithm
AT šilogn toleranceassignmentofmicrostripdeviceswithgeneticalgorithm
AT farafonovaû toleranceassignmentofmicrostripdeviceswithgeneticalgorithm
AT artûšenkoba toleranceassignmentofmicrostripdeviceswithgeneticalgorithm