电气原理图分析原理图

& & 网络分析的基本原理 网络分析仪的发展
& & 你可以使用图1所示的NI PXIe-5630矢量网络分析仪测量设备的幅度,和。由于网络分析仪是一种封闭的激励-响应系统,你可以在测量RF特性时实现绝佳的精度。当然,充分理解网络分析仪的基本原理,对于你最大限度的受益于网络分析仪非常重要。
& & 网络分析的基本原理
图1. NI PXle-5630 矢量网络分析仪
& & 在过去的十年中,矢量网络分析仪由于其较低的成本和高效的制造技术,流行度超过了标量网络分析仪。虽然网络分析理论已经存在了数十年,但是直到 20世纪80年代早期第一台现代独立台式分析仪才诞生。在此之前,网络分析仪身形庞大复杂,由众多仪器和外部器件组合而成,且功能受限。NI PXIe-5630的推出标志着网络分析仪发展的又一个里程碑,它将矢量网络分析功能成功地赋予了灵活,软件定义的PXI模块化仪器平台。
& & 通常我们需要大量的测量实践,才能实现精确的幅值和相位参数测量,避免重大错误。由于射频仪器测量的不确定性,小的错误很可能会被忽略不计。而网络分析仪作为一种精密的仪器能够测量出极小的错误。
& & 网络分析理论
& & 网络是一个被高使用的术语,有很多种现代的定义。就网络分析而言,网络指一组内部相互关联的电子元器件。网络分析仪的功能之一就是量化两个射频元件间的阻抗不匹配,最大限度地提高功率效率和信号的完整性。每当射频信号由一个元件进入另一个时,总会有一部分信号被反射,而另一部分被传输,类似于图2所示。
& & 这就好比光源发出的光射向某种光学器件,例如透镜。其中,透镜就类似于一个电子网络。根据透镜的属性,一部分光将反射回光源,而另一部分光被传输过去。根据能量守恒定律,被反射的信号和传输信号的能量总和等于原信号或入射信号的能量。在这个例子中,由于热量产生的损耗通常是微不足道的,所以忽略不计。
图2. 利用光来类比网络分析的一个基本原理
& & 我们可以定义参数反射系数(G),它是一个包含幅值和相位的矢量,代表被反射的光占总(入射)光的比例。同样,定义传输系数(T)代表传输的光占入射光的矢量比。图3示意了这两个参数。
图3. 传输系数(T)和反射系数(G)
& & 通过反射系数和传输系数,你可以更深入地了解被测器件(DUT)的性能。回顾光的类比,如果DUT是一面镜子,你会希望得到高反射系数。如果 DUT是一个镜头,你会希望得到高传输系数。而太阳镜可能同时具有反射和透射特性。
& & 电子网络的测量方式与测量光器件的方式类似。网络分析仪产生一个正弦信号,通常是一个扫频信号。DUT响应时,会传输并且反射入射信号。传输和反射信号的强度通常随着入射信号的频率发生变化。
& & DUT对于入射信号的响应是DUT性能以及系统特性阻抗不连续性的表征。例如,带通的带外具有很高的反射系数,带内则具有较高的传输系数。如果DUT 略微偏离特性阻抗则会造成阻抗失配,产生额外的非期望响应信号。我们的目标是建立一个精确的测量方法,测量DUT响应,同时最大限度的减少或消除不确定性。
& & 网络分析仪测量方法
& & 反射系数(G)和传输系数(T)分别对应入射信号中反射信号和传输信号所占的比例。图3示意了这两个向量。现代网络分析基于散射参数或S-参数扩充了这种思想。
& & S-参数是一种复杂的向量,它们代表了两个射频信号的比值。S-参数包含幅值和相位,在笛卡尔形式下表现为实和虚。S-参数用S坐标系表示,X 代表DUT被测量的输出端,Y代表入射RF信号激励的DUT输入端。图4示意了一个简单的双端口器件,它可以表征为射频,衰减器或放大器。
图4. 简单的双端口设备的 S-参数表示
& & S11定义为端口1反射的能量占端口1入射信号的比例,S21定义为传输到DUT端口2 的能量占端口1入射信号的比例。参数S11和S21为前向S-参数,这是因为入射信号来自端口1的射频源。对于从端口2入射信号,S22为端口2反射的能量占端口2入射信号的比例,S12为传输到DUT端口1的能量占端口2入射信号的比例。它们都是反向S-参数。
& & 你可以基于多端口或者N端口S-参数扩展这个概念。例如,射频环形器,功率分配器,耦合器都是三端口器件。你可以采用类似于双端口的分析方法测量和计算S-参数,如S13,S32,S33。S11,S22, S33等下标数字一致的S-参数表征反射信号,而S12,S32,S21和S13等下标数字不一致的S-参数表征传输信号。此外,S-参数的总个数等于器件端口数的平方,这样才能完整的描述一个设备的RF特性。
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摘要:您知道微波炉的工作原理是什么吗?今天买购网小编就为您分析微波炉的电路图一下。相信经过买购网小编的介绍,您一定会更加了解微波炉的工作原理。
【微波炉原理】微波炉的工作原理图解 微波炉的电路图分析
按功能分为微波加热型和微波烧烤型;按控制类型分为机械型和微电脑型。微波炉微波系统结构示意图如右图所示,其工作原理如下:控制电路根据用户设置的火力,将AC220V电压加到高压变压器的初级,其次级输出3V~4V和1800V~2230V两组交流电压。3V~4V交流电压直接给磁控管灯丝供电;1800V~2230V交流电压经高压电容、高压二极管倍压整流滤波后,变为3600V~4500V的负直流电压,加到磁控管阴极。当磁控管具备灯丝电压,且阳极(接地)与阴极之间的电压差大于3500V时,就产生2450MHz超高频电磁波,即微波,快速震动食品内的蛋白质、脂类、糖类及水等物质的分子,使之相互碰撞、挤压、摩擦,重新排列组合。简而言之,微波炉是靠食品内部的摩擦生热来进行烹调的。
磁控管发射微波的强度(即功率)与阴阳极电压差及发射时间成正比。实际上,工厂是通过高压变压器的高压输出值来设计微波的额定输出功率的。用户设置火力,就是改变控制电路给高压变压器提供AC220V电源的时间,从而控制了烹调时微波炉的实际输出功率。在最高火力挡时,控制电路始终给高压变压器初级供电,磁控管连续发射微波,此时输出功率最大;而在非最高火力时,控制电路则以30s为一个周期,间歇性给高压变压器初级供电,使磁控管间歇性发射微波,微波炉平均输出功率将低于最大功率。  电路原理简析
机械式的电控部分主要由四部分组成,一是市电供给部分,由电源插头,市电保险丝FUSE,开关和电线等组成;二是升压部分,主要由升压变压器T组成;三是整流部分,由高压保险丝H.V.FUSE,高压二极管D,高压电容器C等组成;四是微波产生部分,主要由磁控管和波导装置组成,如上图所示。
在该电路中一共有以下三个电流回路:
一是市电回路,220V交流电经保险丝、电机、升压变压器初级后流回插座。二是灯丝回路,升压变压器的一个次级绕组输出约3V交流电,供给磁控管灯丝。只有灯丝加热阴极,阴极才能发射电子。上面两个回路流的是交流电。第三个回路是高压回路,流的是高频高压脉动直流电。
1、220V市电回路
当关上炉门后,定时器打开。S3被下门钩推开,呈开路状态,在电路里不起作用,此时市电电路中的电流如下图所示,干路电流标为I,各并联支路里电流标为i。干路里电流I回路如下:电源L→FUSE→第一闩锁开关Sl→定时开关S4→五个并联支路(iL、il-i4)→第二闩锁开关S2→热继电器S6→回到电源线N,则电流I=il,+il+i2+i3+i4。
【提示】(1)上述五个支路里任一个短路,总电流就会增大,从而出现烧保险管故障。其中,变压器短路尤为常见。(2)在此电路中,干路上的元器件的连接多采用接插件,只要有一处断开,总电流就为0,微波炉不工作。
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Mina工作原理分析 - 永志
Mina是Apache社区维护的一个开源的高性能IO框架,在业界内久经考验,广为使用。Mina与后来兴起的高性能IO新贵Netty一样,都是韩国人Trustin Lee的大作,二者的设计理念是极为相似的。在作为一个强大的开发工具的同时,这两个框架的优雅设计和不俗的表现,有很多地方是值得学习和借鉴的。本文将从Mina工作原理的角度出发,对其结构进行分析。
Mina的底层依赖的主要是Java NIO库,上层提供的是基于事件的异步接口。其整体的结构如下:
最底层的是IOService,负责具体的IO相关工作。这一层的典型代表有IOSocketAcceptor和IOSocketChannel,分别对应TCP协议下的服务端和客户端的IOService。IOService的意义在于隐藏底层IO的细节,对上提供统一的基于事件的异步IO接口。每当有数据到达时,IOService会先调用底层IO接口读取数据,封装成IoBuffer,之后以事件的形式通知上层代码,从而将Java NIO的同步IO接口转化成了异步IO。所以从图上看,进来的low-level IO经过IOService层后变成IO Event。
具体的代码可以参考org.apache.mina.core.polling.AbstractPollingIoProcessor的私有内部类Processor。
IoFilterChain
Mina的设计理念之一就是业务代码和数据包处理代码分离,业务代码只专注于业务逻辑,其他的逻辑如:数据包的解析,封装,过滤等则交由IoFilterChain来处理。IoFilterChain可以看成是Mina处理流程的扩展点。这样的划分使得结构更加清晰,代码分工更明确。开发者通过往Chain中添加IoFilter,来增强处理流程,而不会影响后面的业务逻辑代码。
IoHandler是实现业务逻辑的地方,需要有开发者自己来实现这个接口。IoHandler可以看成是Mina处理流程的终点,每个IoService都需要指定一个IoHandler。
IoSession是对底层连接的封装,一个IoSession对应于一个底层的IO连接(在Mina中UDP也被抽象成了连接)。通过IoSession,可以获取当前连接相关的上下文信息,以及向远程peer发送数据。发送数据其实也是个异步的过程。发送的操作首先会逆向穿过IoFilterChain,到达IoService。但IoService上并不会直接调用底层IO接口来将数据发送出去,而是会将该次调用封装成一个WriteRequest,放入session的writeRequestQueue中,最后由IoProcessor线程统一调度flush出去。所以发送操作并不会引起上层调用线程的阻塞。
具体代码可以参考org.apache.mina.core.filterchain.DefaultIoFilterChain的内部类HeadFilter的filterWrite方法。
最后附上一个简单的echo server例子来作为本节结束吧。
EchoServer.java
public class EchoServer {
public static void main(String[] args) {
int PORT = 3333;
NioSocketAcceptor acceptor = new NioSocketAcceptor();
acceptor.setHandler(new EchoHandler());
acceptor.bind(new InetSocketAddress(PORT));
System.out.println(&Listening on & + PORT);
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
EchoHandler.java
public class EchoHandler extends IoHandlerAdapter {
public void messageReceived(IoSession session, Object message) throws Exception {
session.write(((IoBuffer)message).duplicate());
前面介绍了Mina总体的层次结构,那么在Mina里面是怎么使用Java NIO和进行线程调度的呢?这是提高IO处理性能的关键所在。Mina的线程调度原理主要如下图所示:
Acceptor与Connector线程
在服务器端,bind一个端口后,会创建一个Acceptor线程来负责监听工作。这个线程的工作只有一个,调用Java NIO接口在该端口上select connect事件,获取新建的连接后,封装成IoSession,交由后面的Processor线程处理。在客户端,也有一个类似的,叫Connector的线程与之相对应。这两类线程的数量只有1个,外界无法控制这两类线程的数量。
TCP实现的代码可以参考org.apache.mina.core.polling.AbstractPollingIoAcceptor的内部类Acceptor和org.apache.mina.core.polling.AbstractPollingIoConnector的内部类Connector。
Processor线程
Processor线程主要负责具体的IO读写操作和执行后面的IoFilterChain和IoHandler逻辑。Processor线程的数量N默认是CPU数量+1,可以通过配置参数来控制其数量。前面进来的IoSession会被分配到这N个Processor线程中。默认的SimpleIoProcessorPool的策略是session id绝对值对N取模来分配。
每个Porcessor线程中都维护着一个selector,对它维护的IoSession集合进行select,然后对select的结果进行遍历,逐一处理。像前面提到的,读取数据,以事件的形式通知后面IoFilterChain;以及对写请求队列的flush操作,都是在这类线程中来做的。
通过将session均分到多个Processor线程里进行处理,可以充分利用多核的处理能力,减轻select操作的压力。默认的Processor的线程数量设置可以满足大部分情况下的需求,但进一步的优化则需要根据实际环境进行测试。
线程模型原理
从单一的Processor线程内部来看,IO请求的处理流程是单线程顺序处理的。前面也提到过,当Process线程select了一批就绪的IO请求后,会在线程内部逐一对这些IO请求进行处理。处理的流程包括IoFilter和IoHandler里的逻辑。当前面的IO请求处理完毕后,才会取下一个IO请求进行处理。也就是说,如果IoFilter或IoHandler中有比较耗时的操作的话(如:读取数据库等),Processor线程将会被阻塞住,后续的请求将得不到处理。这样的情况在高并发的服务器下显然是不能容忍的。于是,Mina通过在处理流程中引入线程池来解决这个问题。
那么线程池应该加在什么地方呢?正如前面所提到过的:IoFilterChain是Mina的扩展点。没错,Mina里是通过IoFilter的形式来为处理流程添加线程池的。Mina的线程模型主要有一下这几种形式:
第一种模型是单线程模型,也是Mina默认线程模型。也就是Processor包办了从底层IO到上层的IoHandler逻辑的所有执行工作。这种模型比较适合于处理逻辑简单,能快速返回的情况。
第二种模型则是在IoFilterChain中加入了Thread Pool Filter。此时的处理流程变为Processor线程读取完数据后,执行IoFilterChain的逻辑。当执行到Thread Pool Filter的时候,该Filter会将后续的处理流程封装到一个Runnable对象中,并交由Filter自身的线程池来执行,而Processor线程则能立即返回来处理下一个IO请求。这样如果后面的IoFilter或IoHandler中有阻塞操作,只会引起Filter线程池里的线程阻塞,而不会阻塞住Processor线程,从而提高了服务器的处理能力。Mina提供了Thread Pool Filter的一个实现:ExecutorFilter。
当然,也没有限制说chain中只能添加一个ExecutorFilter,开发者也可以在chain中加入多个ExecutorFilter来构成第三种情况,但一般情况下可能没有这个必要。
请求的处理顺序
在处理流程中加入线程池,可以较好的提高服务器的吞吐量,但也带来了新的问题:请求的处理顺序问题。在单线程的模型下,可以保证IO请求是挨个顺序地处理的。加入线程池之后,同一个IoSession的多个IO请求可能被ExecutorFilter并行的处理,这对于一些对请求处理顺序有要求的程序来说是不希望看到的。比如:数据库服务器处理同一个会话里的prepare,execute,commit请求希望是能按顺序逐一执行的。
Mina里默认的实现是有保证同一个IoSession中IO请求的顺序的。具体的实现是,ExecutorFilter默认采用了Mina提供的OrderedThreadPoolExecutor作为内置线程池。后者并不会立即执行加入进来的Runnable对象,而是会先从Runnable对象里获取关联的IoSession(这里有个down cast成IoEvent的操作),并将Runnable对象加入到session的任务列表中。OrderedThreadPoolExecutor会按session里任务列表的顺序来处理请求,从而保证了请求的执行顺序。
对于没有顺序要请求的情况,可以为ExecutorFilter指定一个Executor来替换掉默认的OrderedThreadPoolExecutor,让同一个session的多个请求能被并行地处理,来进一步提高吞吐量。
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