ISSN 0869-6632 (Print)
ISSN 2542-1905 (Online)


Cite this article as:

Titov V. N., Volkov D. V., Jakovlev A. V., Ryskin N. M. Reflex klystron as an example of a self­oscillating delayed feedback system. Izvestiya VUZ. Applied Nonlinear Dynamics, 2010, vol. 18, iss. 6, pp. 138-158. DOI: https://doi.org/10.18500/0869-6632-2010-18-6-138-158

Language: 
Russian

Reflex klystron as an example of a self­oscillating delayed feedback system

Autors: 
Titov Vladimir Nikolaevich, Saratov State University
Volkov Dmitrij Viktorovich, Saratov State University
Jakovlev Anton Valerevich, Saratov State University
Ryskin Nikita Mihajlovich, Saratov Branch of Kotel`nikov Institute of Radiophysics and Electronics of Russian Academy of Sciences
Abstract: 

Nonstationary theory of the reflex klystron oscillator based on differential equation with delay is developed. Analysis of self­excitation conditions, steady­state oscillation regimes and their stability is presented. Application of the developed theory for calculating of output characteristics of micromachined submillimetre­band reflex klystron is presented as well. Theoretical results are compared with the results of numerical simulation based on the particle­in­cell method.

DOI: 
10.18500/0869-6632-2010-18-6-138-158
References: 

1. Кузнецов С.П. Сложная динамика генераторов с запаздывающей обратной связью // Изв. вузов. Радиофизика. 1982. Т. 25, No 12. С. 1410. 2. Дмитриев А.С., Кислов В.Я. Стохастические колебания в радиофизике и электронике. М.: Наука, 1989. 3. Ikeda K., Daido H., Akimoto O. Optical turbulence: Chaotic behavior of transmitted light from a ring cavity // Phys. Rev. Lett. 1980. Vol. 45, No 9. P. 709. 4. Розанов Н.Н. Оптическая бистабильность и гистерезис в распределенных нелинейных системах. М.: Наука, 1997. 5. Ghil M., Zaliapin I., Thompson S. A delay differential model of ENSO variability: parametric instability and the distribution of extremes // Nonlin. Processes Geophys. 2008. Vol. 15. P. 417. 6. Гласс Л., Мэки М. От часов к хаосу: Ритмы жизни. М.: Мир, 1991. 7. Марчук Г.И. Математические модели в иммунологии. М.: Наука, 1985. 8. Трубецков Д.И., Мчедлова Е.С., Красичков Л.В. Введение в теорию самоорганизации открытых систем. М.: Физматлит, 2002. 9. Кислов В.Я., Залогин Н.Н., Мясин Е.А. Исследование стохастических автоколебательных процессов в автогенераторах с запаздыванием // Радиотехника и электроника. 1979. Т. 24, No 6. С. 1118. 10. Кислов В.Я. Теоретический анализ шумоподобных колебаний в электронно-волновых системах и автогенераторах с запаздыванием и сильной нелинейностью // Радиотехника и электроника. 1980. Т. 25, No 8. С. 1683. 11. Блиох Ю.П., Бородкин А.В., Любарский М.Г., Онищенко И.Н., Файнберг Я.Б. Применение метода функционального отображения для исследования ЛБВ–генератора с запаздывающей обратной связью // Изв. вузов. Прикладная нелинейная динамика. 1993. Т. 1, No 1–2. С. 34. 12. Дмитриев Б.С., Жарков Ю.Д., Рыскин Н.М., Шигаев А.М. Теоретическое и экспериментальное исследование хаотических колебаний клистронного автогенератора с запаздыванием // Радиотехника и электроника. 2001. Т. 46, No 5. С. 604. 13. Дмитриев Б.С., Жарков Ю.Д., Кижаева К.К., Клокотов Д.В., Рыскин Н.М., Шигаев А.М. Сложная динамика многорезонаторных клистронных автогенераторов с запаздывающей обратной связью // Изв. вузов. Прикладная нелинейная динамика. 2002. Т. 10, No 5. С. 37. 14. Shigaev A.M., Dmitriev B.S., Zharkov Y.D., Ryskin N.M. Chaotic dynamics of delayed feedback klystron oscillator and its control by external signal // IEEE Trans. Electron Devices. 2005. Vol. 52, No 5. P. 790. 15. Рыскин Н.М., Шигаев А.М. Сложная динамика двухрезонаторного клистрона-генератора с запаздывающей обратной связью // ЖТФ. 2006. Т. 76, No 1. С. 72. 16. Дмитриев Б.С., Жарков Ю.Д., Клокотов Д.В., Рыскин Н.М. Экспериментальное исследование сложной динамики в многорезонаторном клистронном автогенераторе с запаздывающей обратной связью // ЖТФ. 2003. Т. 73, No 7. С. 105. 17. Вайнштейн Л.А., Солнцев В.А. Лекции по сверхвысокочастотной электронике. М.: Сов. радио, 1973. 18. Шевчик В.Н. Основы электроники сверхвысоких частот. М.: Сов. радио, 1959. 19. Гайдук В.И., Палатов К.И., Петров Д.М. Физические основы электроники сверхвысоких частот. М.: Сов. радио, 1971. 20. Электронные приборы сверхвысоких частот. Учебное пособие / Под ред. В.Н. Шевчика и М.А. Григорьева. Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 1980. 21. Трубецков Д.И., Храмов А.Е. Лекции по СВЧ электронике для физиков. Т.1. М.: Физматлит, 2003. 22. Конторович М.И. Нелинейные колебания в радиотехнике. М.: Сов. радио, 1973. 23. Кузнецов С.П. Применение математического аппарата теории дифференциальных уравнений с отклоняющимся аргументом к некоторым задачам электроники СВЧ // Лекции по электронике СВЧ. 3-я зимняя школа-семинар инженеров. Кн. 1. Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 1974. С. 112. 24. Ives R.L. Microfabrication of high-frequency vacuum electron devices // IEEE Trans. Plasma Sci. 2004. Vol. 32, No 3. P. 1277. 25. Garcia-Garcia J., Martin F., Miles R.E., Steenson D.P., Chamberlain J.M., Fletcher J.R., Thorpe J.R. Parametric analysis of micromachined reflex klystrons for operation at millimeter and submillimeter wavelengths // J. Appl. Phys. 2002. Vol. 92, No 11. P. 6900. 26. Fletcher J.R., Thorpe J.R., Huq E., Mann C., Steenson D.P., Chamberlain J.M. Design considerations for submillimeter-wave reflex klystrons // IEEE Trans. Microwave Theory and Techniques. 2004. Vol. 52, No 10. P. 2344. 27. Garcia-Garcia J., Martin F., Miles R.E. Optimization of micromachined reflex klystrons for operation at terahertz frequencies // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. 2004. Vol. 52, No 10. P. 2366. 28. Jang K.-H., Jeon S.-G., Kim J.-I., Won J.-H., So J.-K., Bak S.-H., Srivastava A., Jung S.-S., Park G.-S. High order mode oscillation in a terahertz photonic-band-gap multibeam reflex klystron // Appl. Phys. Lett. 2008. Vol. 93. 211104. 29. Jeon S.-G., Jin Y.-S., Kim J.-I., Kim G.-J., Shon C.-H. Three-dimensional particle-in-cell simulations of 300 GHz reflex klystrons // J. Appl. Phys. 2007. Vol. 101, No 5. 0545519. 30. Дмитриева Т.В., Рыскин Н.М., Титов В.Н., Шигаев А.М. Сложная динамика простых моделей распределенных электронно-волновых систем // Изв. вузов. Прикладная нелинейная динамика. 1999. Т. 7, No 6. С. 66. 31. Атабеков Г.И. Основы теории цепей. М.: Энергия, 1969. 32. Кузнецов С.П. Нелинейная динамика лампы обратной волны: автомодуляция, мультистабильность, контроль // Изв. вузов. Прикладная нелинейная динамика. 2006. Т. 14, No 4. С. 3. 33. Бэдсел Ч., Ленгдон А. Физика плазмы и численное моделирование. Пер. с англ. М.: Атомиздат, 1989. 34. Хокни Р., Иствуд Дж. Численное моделирование методом частиц. Пер. с англ. М.: Мир, 1987. 35. Роу Дж. Теория нелинейных явлений в приборах сверхвысоких частот. М.: Сов. радио, 1969. 36. Chodorow M., Westburg V.B. Space-charge effects in reflex klystrons // Proc. IRE. 1951. Vol. 39, No 12. P. 1548.

Short text (in English): 
Full text: