ТЕОРИЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ ВОЛНОВОДОВ

Изложена теория возбуждения волноводов заданными сторонними источниками, основанная на разложениях возбуждаемого электромагнитного поля по собственным волнам волновода. Приведены необходимые свойства собственных волн гладких и периодических волноводов, в том числе условия ортогональности волн по сечению и объёму волновода. Кратко описаны основные свойства псевдопериодических волноводов, представляющих новый класс волноведущих систем. Рассмотрены различные формы теории возбуждения волноводов. Волноводная форма теории использует представление возбуждаемого электромагнитного поля рядами по собственным волнам на частоте возбуждения с выделением неразлагаемой части поля, которая может быть обусловлена продольным током (Л.А. Вайнштейн), квазистатическим полем (В.А. Солнцев) и др. Приведено доказательство существенного улучшения сходимости рядов при выделении квазистатического поля. Другая, резонаторная форма теории возбуждения использует разложение поля в ряды по собственным волнам с фиксированным волновым числом и разными частотами; при этом, как и в теории возбуждения резонаторов, сразу выделяется квазистатическое электрическое поле. Доказана эквивалентность волноводной и резонаторной форм теории возбуждения. На основании общих уравнений теории возбуждении проведен анализ свойств полного возбуждаемого поля, его разделение на резонансную часть, включающую синхронные волны, и поле пространственного заряда, включающее квазистатическое поле и динамические поправки. Приведено разностное уравнение возбуждения собственных волн, не имеющее особенностей и применимое внутри, на границах и вне полос пропускания волноводов. Отмечена возможность существенного влияния динамических поправок в поле пространственного заряда на законы взаимодействия электронов.

 
Литература

1. Солнцев В.А. Теория возбуждения волноводов // Материалы школы-семинара. XIV Международная зимняя школа-семинар по электронике сверхвысоких частот и радиофизике. Саратов, 3–8 февраля 2009. Саратов: Издательский центр «РATA», 2009. С. 89.

2. Shelkunoff S.A. Electromagnetic Waves. New York, 1944.

3. Мандельштам Л.И. Некоторые вопросы, связанные с возбуждением и распространением электромагнитных волн в трубах // ЖТФ. 1945. Т. 15, No 9. С. 461.

4. Вольман И.И. Возбуждение электромагнитных волн линейным вибратором в прямоугольном волноводе // Радиотехника. 1946. Т. 1, No 9. С. 18.

5. Слэтер Дж. Передача ультракоротких радиоволн. М.;Л.: ОГИЗ, Гос. изд-во техн.-теор. лит-ры, 1946.

6. Фельд Я.Б. Об одном методе расчета возбуждения волноводов, экзо-и эндовибраторов // ЖТФ. 1947. Т. 17, No 12. С. 1471.

7. Кисунько Г.В. К теории возбуждения радиоволноводов // ЖТФ. 1946. Т. 51, No 3. С. 195.

8. Кисунько Г.В. Электродинамика полых систем. Ленинград, ВКАС, 1949.

9. Самарский А.А., Тихонов А.Н. О возбуждении радиоволноводов // Ч. I – ЖТФ. 1947. Т. 17, вып. 11. С. 1283; Ч. II – ЖТФ. 1947. Т. 17, вып. 12. С. 1431; Ч. 4. – III ЖТФ. Т. 18, вып. 7. C. 971.

10. Пирс Дж.Р. Лампа с бегущей волной / Пер. с англ. под ред. В.Т. Овчарова М.: «Советское радио», 1952.

11. Вайнштейн Л.А. Возбуждение волноводов // ЖТФ. 1953, Т. 23. C. 654.

12. Вайнштейн Л.А. Электромагнитные волны. М.: Радио и связь, 1988.

13. Вайнштейн Л.А. Электронные волны в периодических структурах // ЖТФ. 1957. Т. 27, No 10. С. 2340.

14. Солнцев В.А. Возбуждение однородных и периодических волноводов сторонними токами // ЖТФ. 1968. Т. 38, No 1. С. 100.

15. Солнцев В.А., Ромашин Н.Л. К построению разных форм теории возбуждения периодических волноводов // Радиотехника и электроника. 1983. Т. 28, No 9. С. 1811.

16. Слэтер Дж. Электроника сверхвысоких частот. М.: «Советское радио», 1948.

17. Ахиезер А.И., Любарский Г.Я., Фейнберг Я.Б. Об эффекте Черенкова и сложном эффекте Допплера // ДАН СССР. 1950. Т. LXXIII, No 1. С. 55.

18. Солнцев В.А. Нелинейные явления и пространственный заряд в электронных приборах СВЧ типа О. Диссертация на соискание ученой степени доктора физ.- мат. наук. Центральный ордена Ленина научно-исследовательский радиотехнический институт. Москва, 1972 г.

19. Солнцев В.А. Распространение волн в периодических электронных потоках и их взаимодействие с электромагнитным полем волноводных систем. Диссертация на соискание ученой степени кандидата физ.-мат. наук. Московский ордена Ленина и ордена Трудового красного знамени государственный университет им. М.В. Ломоносова, Москва, 1960 г.

20. Solntsev V.A. Mode selection in pseudoperiodical waveguides and slow-wave structures //Proc. SPIE, v. 2250. Conference Digest. International Conference on Milli-meter and Submillimeter waves and Application. 10–14 January 1994, San Diego, California. P. 399–400.

21. Солнцев В.А. Неоднородные замедляющие системы с селекцией волн // Междунар. конф. 100-летие начала использования электромагнитных волн для передачи сообщений и зарождение радиотехники. 50-я научная сессия, посвященная дню Радио. Май 1995. Тезисы докл. Ч. II, Москва, 1995. С. 136.

22. Solntsev V.A., Solntseva K.P. Mode selection in pseudoperiodical waveguides and slow-wave structures // Trans. Black Sea region Symposium on Applied Electro-magnetism, Metsovo, Epirus-Hellas, N.T.U.A. Press, Athens, 1996, MMWS, p. 13.

23. Солнцев В.А. Псевдопериодические волноводы с селекцией пространственных гармоник и мод // Радиотехника и электроника. 1998. Т. 43, No 11. С. 1285.

24. Краснушкин П.Е., Моисеев Е.И. О возбуждении вынужденных колебаний в слоистом радиоволноводе // ДАН СССР. 1982. Т. 264, No 5. С. 1123.

25. Боголюбов А.Н., Делицын А.А., Свершников А.Г. О полноте системы собственных и присоединенных функций волновода // Журн. выч. мат-ки и математич. физики. 1998. Т. 38, No 11. С. 1891.

26. Боголюбов А.Н., Делицын А.А., Свершников А.Г. О задаче возбуждения волновода с неоднородным заполнением // Журн. вычисл. математики и мат. физики. 1999. Т. 39, No 11. С. 1869.

27. Боголюбов А.Н., Делицын А.А., Свершников А.Г. О задаче возбуждения бегущих волн в радиоволноводе локальным током // Радиотехника и электроника. 2000. Т. 45, No 9. С. 1084.

28. Фельд Я.Б. Теорема взаимности для неустановившихся процессов в электродинамике // ДАН СССР. 1943. Т. 41, No 7. С. 7.

29. Силин Р.А. Периодические волноводы. М.: Фазис, 2002.

30. Рапопорт Г.Н. О соответствии энергетических и фазовых характеристик электрических фильтров // ЖТФ. 1954. Т. 24, No 8. С. 1496.

31. Солнцев В.А. Плоские спиральные системы с постоянной радиальной фазовой скоростью волн // Радиотехника и электроника. 1994. Т. 39, No 4. С. 552.

32. Солнцев В.А., Никонов Д.Ю. Пространственная и частотная селекция волн в псевдопериодических замедляющих системах // Радиотехника и электроника. 2006. Т. 51, No 8. С. 1008.

33. Вайнштейн Л.А., Солнцев В.А. Лекции по сверхвысокочастотной электронике. М.: Сов. Радио, 1973

34. Власов А.А. Макроскопическая электродинамика. М.: Государственное издательство технико-теоретической литературы, 1955.

35. Гольдштейн Л.Д., Зернов Н.В. Электромагнитные поля и волны. М.: Сов. Радио, 1971.

36. Гайдук В.И., Палатов К.И., Петров Д.М. Физические основы электроники СВЧ. М.: Сов. Радио, 1971.

37. Канавец В.И. Кулоновская калибровка потенциалов и уравнения нелинейной теории мощных приборов с электронными пучками // Вестник МГУ. Серия III, Физика и астрономия. 1975. Т. 16, No 2. С. 159.

38. Нечаев В.Е. Неустойчивость пучка релятивистских электронов в диафрагмированном волноводе. II // Известия вузов. Радиофизика. 1977. Т. 5. С. 744.

39. Лошаков Л.Н., Пчельников Ю.Н. Теория и расчет усиления лампы с бегущей волной. М.: Сов.Радио, 1964.

40. Лошаков Л.Н., Ольдерогге Е.Б., Пчельников Ю.Н. // Радиотехника и электроника. 1965. Т. 10, No 4. С. 681

41. Ромашин Н.Л., Солнцев В.А. Исследование нерезонансных полей в электронно-волновых системах О-типа // Радиотехника и электроника. 1988. Т. 33, No 3. С. 569.

42. Клеен В., Пёшль К. Введение в электронику сверхвысоких частот. Ч. II / Перевод с немецкого под ред. В.А. Солнцева. М.: Сов. Радио, 1963.

43. Аркадакский С.С., Цикин Б.Г. Уравнения возбуждения однородных волноведущих систем на частоте отсечки // Радиотехника и электроника. 1976. Т. 21, No 3. С. 608.

44. Солнцев В.А., Кравченко Н.П. Волновая линейная теория ЛБВ вблизи границы полосы пропускания // Радиотехника и электроника. 1978. Т. 23, No 5. С. 1103.

45. Осин А.В., Солнцев В.А. Электронные волны в запредельных периодических структурах // Радиотехника и электроника. 1978. Т. 24, No 7. с. 1380.

46. Кузнецов А.П., Кузнецов С.П. О характере неустойчивости в ЛБВ вблизи границы полосы пропускания // Изв. вузов. Радиофизика. 1980. Т. 23, No 9. С. 1104.

47. Кузнецов А.П., Кузнецов С.П., Рожнев А.Г., Блохина Е.В., Булгакова Л.В. Волновая теория ЛБВ вблизи границы полосы пропускания // Изв. вузов. Радиофизика. 2004. Т. 47, No 6. С. 399.

48. Солнцев В.А., Мухин С.В. Разностная форма теории возбуждения периодических волноводов // Радиотехника и электроника. 1991. Т. 36, No 11. С. 2161.

49. Солнцев В.А. Три лекции по теории лампы с бегущей волной // Лекции по СВЧ электронике и радиофизике. 10-я зимняя школа-семинар, кн. 1(I). Саратов: ГосУНЦ «Колледж», 1996. С. 76.

50. Гаврилов М.В., Трубецков Д.И., Фишер В.Л. Теория цепочек активных многополюсников с электронным возбуждением (модель взаимодействия электронного пучка с полями связанных резонаторов) // Лекции по электронике СВЧ и радиофизике (5-я зимняя школа-семинар инженеров), кн. 1. Саратов: Изд-во Саратовского университета. 1981. С. 173.

51. Солнцев В.А., Колтунов Р.П. Анализ уравнений дискретного электронно-волнового взаимодействия и группировки электронных потоков в периодических и псевдопериодических замедляющих системах // Радиотехника и электроника. 2008. Т. 53, No 6. С. 738.

52. Koltunov R.P., Solntsev V.A. The theory of electron-wave interaction in the TWT with pseudoperiodic slow-wave systems // Book of Abstract and Conference Program. 10-th International Vacuum Electronic Conference, 28–30 April 2009 (IVEC-2009), Rome.

53. Никольский В.В. Вариационные методы для внутренних задач электродинамики. М.: «Наука», 1967.

54. Свешников А.Г. //Научные доклады высшей школы. Физ-мат. науки. 1959. No 2.

55. Свешников А.Г. // Изв. вузов. Радиофизика. No 2, 5.

56. Ильинский А.С., Свешников А.Г. // Журн. вычисл. математики и мат. физики. 1968. T. 8, No 2.

57. Кураев А.А. Теория и оптимизация электронных приборов СВЧ. Минск: Наука и техника, 1979.

58. Дж. Е. Роу. Теория нелинейных явлений в приборах СВЧ. М.: Сов. Радио. 1969.

Статус: 
одобрено к публикации
Краткое содержание (PDF): 
Текст в формате PDF: