Устройство для моделирования лампы бегущей волны

Устройство для моделирования лампы бегущей волны

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

< 1748248 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 130477 (21) 2474394/18 — 21 (З )М. К,.2

G 0 R 29/00 е присоединением заявки N9 (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 15.07,80. Бюллетень ИЯ 2б

Дата опубликования описания 150780 (53) УДК 621. 317..33(088.8) (72) Авторы изобретения

Н.М.Советов, Г.T.Êàçàêîâ, A.Â.Èàéáîðîäèí и А.П.Ефимов (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО МОДЕЛИРОВАНИЯ ЛАМПЫ БЕГУЩЕЙ ВОЛНЫ

Изобретение относится к области электроники СВЧ и может быть исполь- зовано для моделирования лампы бегу- щей волны (ЛБВ) и изучения Физических процессов, происходящих в ней. 5

Известно устройство для моделирования систем дифференциальных уравнений, содержащее блок управления, делители и интеграторы f13 .

Однако. известное устройство не от- тО личается точностью моделирования.

Известно также устройство моделирования лампы бегущей волны, содержащее две группы, каждая из которых выполнена на трех последо- 15 вательно соединенных интеграторах функций и четырех делителях коэффициентов, первый из которых подключен выходом ко входу первого интегратора, выходу коммутатора и перво- 26 му входу второго делителя коэффициентов, выход которого подключен ко входу второго интегратора функций и первому входу третьего делителя коэффициентов, выход которого 25 подключен ко входу третьего интегратора функций, выход последнего со единен с соответствующим входом первого блока нелинейностей и выходом четвертого делителя коэффи- 30

2 циентов, первый вход которого соединен с выходом первого интеграто ра фуйкций, первые интеграторы функций каждой группы своим выходом соединены с соответствующим входом второго блока нелинейностей, третий блок нелинейностей своим выходом подключен ко входу блока воспроизведения, а входом через умножитель— к выходу пятого делителя коэффициентов, шестой делитель коэффициентов, индикатор и блок запуска, своим выходом подключенный к первому входу счетчика, интервалов t2) .

Цель изобретения — повышение точности моделирования.

Для этого в устройство моделирования лампы бегущей волны, содержащее две группы, каждая из которых выполнена на трех последовательно соединенных интеграторах функций и четырех делителях коэффициентов, первый из которых подключен вы :одом ко входу первого интегратора, выходу коммутатора и первому входу второго делителя коэффициентом, выход которого подключен ко входу второго интегратора функций и первому входу третьего делителя коэффициентов, выход

Которого подключен ко входу треть748248 его интегратора функций, выход последнего соединен с соответствующим входом первого блока нелинейностей и выходом четвертого делителя коэффициентов, первый вход которого соединен с выходом первого интегратора функций, первые интеграторы функций каждой группы своим выходом соединены с соответствующим входом второго блока нелйнейностей, третий блок нелинейностей своим выходом подключен ко входу блока воспроизведения, а входом через умножитель — к выходу пятого делителя коэффициентов, шестой делитель коэффициентов, индикатор и блок запуска, своим выходом подключенный к первому входу счетчика интервалов, дополнительно введены блок анализа отклонений, регистр, реверсивный

15 счетчик, задатчик коэффиЦиентов, блок памяти, сумматор, цифроаналоговый и аналого-цифровой преобразователь

20 и два многоканальных цифроаналоговых первому входу сумматора, второй вход которого подключен к выходу блока памяти, первый вход последнего соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя, а второй вход блока

50 памяти подключен ко входу регистра и третьему выходу реверсивного счетчика.

На чертеже представлена функциональная блок-схема предложенного 55 устройства.

Устройство содержит делители к6эффициентов 1-6 соответственно d., g, E, g E, Ь, 1/2 (Fg, последовательно соединенные интеграторы 7-9, що на выходе которых моделируются функции (F) cos6» (F) sin0» — 0 sirij»

«:в dI» - 0 cosy, 0 s ) ny, 0- cosy- коммутаторы 10 линейного и нелинейного режимо ., умножитель 11, блоки нелипреобразователя, причем задатчик коэффициентов соединен своим первым выходом со вторым входом счетчика интервалов и входом блока запуска, входом — с выходом регистра, а вторым выходом подключен ко входу реверсивного счетчика, первый выход которого соединен с первым входом блока анализа отклонений, второй выход — с первыми входами многоканальных цифроаналоговых преобразователей, выходы которых подключены к соответствующчм вторым входам четырех делителей коэффициентов каждой З5 группы и к первому входу пятого делителя коэффициентов, выход шестого делителя коэффициентов подключен

Ко второму входу одного многоканального цифроаналогового преобра- 40 завателя, вход индикатора через цифроаналОГовый преобразователь подключен к первому выходу сумматора, второй выход которого соединен со вторым входом блока анализа отклонений, выход которого подключен к нейностей 12-14, GfloK воспроизведения 15, многоканальные цифроаналоговые преобразователи 16 .и 17, аналого-цифровой и цифроаналоговый преобразователи 18 и 19, индикатор, например осциллограф 20, счетчик интервалов 21, блок запуска 22, блок памяти 23, сумматор 24, регистр 25 переключателей, задатчик коэффициентов 26, реверсивный счетчик 27 и блок 28 анализа отклонений.

Последние четыре блока образуют блок программного управления. Блок

28 анализа отклонений содержит регистр максимального отклонения при текущем коэффициенте,.элемент сравнения максимального отклонения с текущим значением отклонения, схему переписи текущего отклонения в регистр максимального отклонения, регистр оптимального коэффициента, регистр маКсимального отклонения при оптимальном коэффициенте, элемент сравнения максимального отклонения при текущем коэффициенте с максимальным отклонением при оптимальном коэффициенте и регистр максимального отклонения при оптимальном коэффициенте.

Математическая модель лампы бегущей волны может быть представлена в виде дифференциальных уравнений

Т Я coS>-32(6)$вувО» 2з =2ЭС0$ -322 $»псу (1) с» св вв(К со»В)-bL»l в»в»»М со»в="»» сову (2) д(Cif 1 — (() Sin8) ЬЯ со$0 сЦЕ) sino=a.sing (3) 2 d — 2(Э со$ ) Оцд(Э coSg) )) co$$=(F).Sin8 ,4 2{ ) $1П ) Fq „(D Sin(j)>9 )) sing=(9) С0$6

» (с»1 case) bIFIene с»М совэ-.»» сов(в -L).

С ц ((ó) $вуОЬ(й cose+d5) Sine=5.SI(" -S (4) (Я вЂ” „(5 SinW) = j).coSW —,„(2. со$Чг) = 3- Sin% — „ д - дчг (6)

Все блоки устройства соединены в соответствии со структурной схемой решений дифференциальных уравнений. для решения дифференциальных уравнений, т.е. нахождения функции 3 ZtF), необходимо задать начальные условия в виде значений коэффициентов

4, 6, g, Я с, Ь, i/2 (Ц . При включении блока запуска 22 на осциллографе 20 моделируется функция /2 fF,), изменяющаяся во времени, при этом значение временного интерв.=.ла определяется по счетчику интервалов 21.

Набор значений коэффициентов, дискретность и диапазон их измене748248

Формула изобретения

Устройство моделирования лампы бегущей волны, содержащее две группы, каждая из которых выполнена на трех последовательйо соедйненных интеграторах функций и четырех делителях коэффициентов, первый из которых подключен выходом ко входу

;первого интегратора, выходу комму татора и первому входу второго делителя коэффициентов, выход которого подключен ко входу второго интегратора функций и первому входу третьего делителя коэффициентов, выход которого подключен ко входу третьего интегратора функций, выход последнего соединен с соответствующим входом первого блока нелинейностей и выходом четвертого делителя коэффициентов, первый вход которого соединен с выходом первого интегратора функций, первые интеграторы функций каждой группы своим выходом соединены с соответствующим входом второго блока нелинейностей, третий блок нелинейностей своим выходом подключен ко входу блока воспроизведения, а входом через умножитель — к выходу пятого делителя коэффициентов, шестой делитель коэффициентов, индикатор H блок запуска, своим выходом подключенный к первому входу счетчика интервалов, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности моделирования, дополнительно введены блок анализа отклонений, регистр, реверсивный счетчик, эадатчик коэффициентов, блок памяти, сумматор, цифроаналоговый и аналого-цифровой преобразователи ний задается при помощи задатчика коэффициентов 26, регистра 25, реверсивного счетчика 27 и блока 28 анализа отклонений, образующих блок программного управления, в виде двоичных: кодов, поступающих на преобразователи 16 и 17, соединенные со всеми делителями коэффициентов 1-6. После каждого цикла решения уравнений с помощью преобразователя 18, блока . памяти 23 и блока программного управления проводится сравнение со значениями функции 12(F), а блоком программного управления задается следующий набор коэффициентов и проводится повторный запуск устройства.

С помощью блока памяти 23,суммато- 5 ра 24,цифроаналогового преобразователя и блока программного управления на осциллографе 20 наблюдаются одновременно несколько циклов решения и изменение функции 3/2(, 1 по двум ко- 2О ординатам времени и по наборам коэффициентов и выявляется направление дальнейшего йоиска оптимального режима моделируемого прибора. Для этого производят корректировку 25 программы поиска с помощью блока программного управления и блока памяти.

На входы преобразователей 16 и 17 подаются двоичные восьмиразрядные ЗО коды, соответствующие значениям коэффициентов, и с их выходов на делители коэффициентов 1-6 поступает напряжение, соответствующее этим коэффициентам. 35

Делители обеспечивают масштабирование данных. Преобразователь 18 может быть подключен к любому узлу модели для исследования необходимых характеристик,а в блоке памяти 23 осуществляется запись кода преобразо40 ванного аналогового сигнала. Для обратного преобразования сигнала в аналоговую форму проводится считывание кодовой информации из блока памяти 23 через сумматор 24 на преобразователь 19, с выхода которого аналоговый сигнал подается на вход осциллографа.

Сумматор 24 обеспечивает передачу кодовой информации с блока памяти 23 на преобразователь 19 и проводит операцию вычитания двух решений, считываемых с блока памяти, и трансформацию разности в преобразователь 19. 55

Основными операциями,проводившими блоком памяти, являются запись и считывание коэффициентов; запись и считывание функций решения уравнений; запись и считывание целевых решений; запись и считывание команд промежуточных операций.

Блок программного управления синхронизирует работу счетчика 21 и блока запуска 22, обеспечивает раг боту с блоком памяти 23, сумматором 24, преобразователями 16-19, ав. томатизирует задание коэффициентов в каждом цикле решения, реализуя метод последовательных приближений.

Целевое решение (функция) — это оптимальная функция, к которой необходимо стремиться при варьировании значений коэффициентов. Наилучшее решение получается, когда разность между значениями функций решения и целевой функцией становится минимальной.

На выходе каждого интегратора 79,коммутаторов 10, умножителя 11 блоков нелинейностей 12-14 и блока воспроизведения 15 при помощи осциллографа 20 можно проследить изменение функций в процессе поиска оптимального решения.

Таким образом, в предложенном устройстве повышается производительность расчетов и исследований физи ческих процессов и значительно по- вышается точность моделирования.

748248

ЦНИИПИ Заказ 4229/31 Тираж 1019 Подписное

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная,4

7 и два многоканальных цифроаналоговых преобразователя, причем задатчик коэффициентов соединен своим первым выходом со вторым входом счетчика интервалов и входом блока запуска, входом — с выходом регистра, а вторым выходом подключен ко входу реверсивного счетчика, первый выход которого соединен с первым входом блока анализа отклонений, второй выход— с первыми входами многоканальных цифроаналоговых преобразователей, выходы которых подключены к соответствующим вторым входам четырех делителей коэффициентов каждой группы и к первому входу пятого делителя коэффициентов, выход шестого делителя коэффициентов подключен ко второму входу одного многоканального цифроаналогового преобразователя, вход индикатора через цифроаналоговый преобразователь подключен к первому выходу сумматора, второй выход которого соединен со вторым входом блока анализа от клонений, выход которого подключен

5 к,первому входу сумматора, второй вход которого подключен к выходу блока памяти, первый вход последнего соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя, а второй

10 вход блока памяти подключен ко входу регистра и третьему выходу ревер сивного счетчика.

Источники информации; принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 481041, кл. G 06 G 7/34, 1971.

2. "Известия вузов СССР", радиотехника, т.XVII, 1974, Р 1, с.б1-65 (прототип).