Реферат
Введение 4
1 Синхронные режимы в автогенераторах 6
2 Неустойчивость синхронных режимов в системе двух связанных СВЧ
автогенераторов 10
3 Численное исследование 13
3.1 Выбор схемы автогенератора и тестирование программы Multisim на
точность 13
3.2. Система двух автогенераторов 15
3.2.1 Система двух автогенераторов с нерезонансной резистивной
связью 16
3.2.2 Система двух автогенераторов с реактивной связью 20
3.2.3 Система двух автогенераторов с резонансной связью 23
4 Модифицированная система двух автогенераторов 30
4.1 Реактивная связь 30
4.2 Экспериментальный поиск порога разрушения синфазного режима в
системе двух связанных автогенераторов при резонансной связи 32
Заключение 41
Список использованных источников 42
Теория синхронизации автоколебательных систем достаточно хорошо разработана и является классическим примером теории колебаний.
Считается, что в системе связанных автогенераторов при близости их собственных частот устанавливается режим синхронных колебаний. Однако, как показали исследования, проведенные на кафедре радиоэлектроники НИ ТГУ, синхронный режим может быть неустойчивым, а вместо него в системе возникает режим противофазных, а затем и хаотических колебаний. Такое поведение системы, называемое «разрушением» когерентности является следствием высоких резонансных свойств канала (цепи) связи.
Явление детерминированного хаоса привлекает исследователей, так как может способствовать развитию методов обработки сложных сигналов: способу хранения и защиты информации. Такие сигналы имеют широкий спектр, занимают широкий частотный диапазон.
Хаотические колебания обладают свойствами, которые позволяют использовать их в системах передачи информации:
1. Возможность в одной динамической системе реализовать множество различных типов колебаний с широким спектром;
2. Выбор режима происходит за счет небольшого изменения параметров системы;
3. Возможна передача с помощью единственного хаотического колебания сразу нескольких информационных сигналов;
4. Хаотические колебания широкополосны и за счет этого позволяют нести большой объем информации (практически без изменения характеристик), а также обладают большой скоростью передачи данных и устойчивостью системы при наличии возмущающих факторов.
Простейшей системой с синхронным режимом работы является система двух взаимосвязанных автогенераторов. Именно в такой системе путем изменения параметров связи можно получить различные колебания как простые, синхронные, так и более сложные, хаотические. Базовыми движениями такой системы являются синхронные режимы; для случая одинаковых генераторов, то синфазный и противофазный режимы. Возникает неустойчивость когерентных (синхронных) режимов, в результате чего система переходит в режим динамического хаоса.
Однако, в системах двух СВЧ автогенераторов с резонансной связью имеет место мультистабильность. Когда цепь связи выполнена на отрезках линии передачи - система может перейти на частоту, на которой связь имеет характер, обеспечивающий устойчивость синхронного режима. Таким образом, хаотический режим оказывается «нестабильным». В работе проведена серия экспериментов системы двух взаимосвязанных СВЧ- автогенераторов, в которой осуществлены различные колебательные режимы: синфазные, противофазные, а также хаотические.
Для разрушения когерентности нужна сильная связь типа «последовательный резонанс», такой цепью может являться обычный последовательный контур. Использование в качестве цепи связи генераторов сосредоточенных резонансных элементов (LC-контуров) позволит избавиться от указанной нестабильности.
Для исследования режимов колебаний предлагается создать низкочастотный системы двух связанных СВЧ автогенераторов в программе моделирования Muitisim, в которой вместо отрезков линии передачи, для связи автогенераторов, будет использован контур. Такая система позволит быстро переводить систему в различные состояния, изменяя типы связи.
Исходя из вышеизложенного, целью данной работы является численное исследование колебательных режимов низкочастотного
прототипа системы двух автогенераторов при различных типах связи.
В ходе работы были получены следующие результаты:
1. Исследована модель низкочастотного прототипа системы двух связанных СВЧ-автогенераторов в системе моделирования NI Multisim.
2. Проведена серия численных исследований системы двух взаимосвязанных автогенераторов с тремя видами связи: резистивной, реактивной, резонансной. Полученные результаты соответствуют известным теоретическим положениям и оценкам.
3. Показано, что при сильной резонансной связи синфазные колебания неустойчивы; в системе могут существовать только противофазные колебания. Добиться неустойчивости, исходя из теоритических положений, можно путем увеличения индуктивности связи и/или уменьшением нагрузки. Проведенный эксперимент соответствует этому, а также показывает, что разрушение когерентного синфазного режима происходит в узкой области параметров взаимной связи.
4. Проводя серию численных экспериментов, были выявлены полезные настройки программы Multisim, которые позволили ускорить и повысить точность эксперимента.
5. В ходе исследований были зафиксированы модуляционные процессы, которые являются переходными между режимами работы.
