Известия высших учебных заведений

Прикладная нелинейная динамика

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


Для цитирования:

Григорьева Н. В. Исследование синхронизации гиротрона внешним гармоническим сигналом на основе модифицированной квазилинейной теории // Известия вузов. ПНД. 2021. Т. 29, вып. 6. С. 905-914. DOI: 10.18500/0869-6632-2021-29-6-905-914

Статья опубликована на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC-BY 4.0).
Полный текст в формате PDF(Ru):
(загрузок: 192)
Язык публикации: 
русский
Тип статьи: 
Научная статья
УДК: 
621.385.69

Исследование синхронизации гиротрона внешним гармоническим сигналом на основе модифицированной квазилинейной теории

Авторы: 
Григорьева Наталия Вадимовна, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского
Аннотация: 

Тема. Работа посвящена исследованию синхронизации гиротрона внешним гармоническим сигналом. Теоретическое исследование процессов синхронизации гиротронов путем вычислительного эксперимента на основе тех или иных традиционных моделей сверхвысокочастотной электроники не дает полного описания картины синхронизации. Поэтому целью работы является построение модели, в которой полученная в результате численных расчетов функция электронной восприимчивости аппроксимируется рациональными функциями. Метод. Развитая модель позволяет проводить бифуркационный анализ процессов синхронизации. На ее основе определены стационарные состояния и проведен анализ их устойчивости. Результаты хорошо согласуются с численным моделированием на основе нестационарной теории гиротрона с фиксированной гауссовой структурой высокочастотного поля. Результаты и обсуждение. Построены резонансные кривые и области синхронизации на плоскости параметров «амплитуда – частота внешнего сигнала». Рассмотрен случай, когда гиротрон находится в режиме жесткого возбуждения, поскольку максимальный КПД достигается, как правило, именно в режиме жесткого возбуждения. В целом результаты качественно согласуются с картиной, описанной ранее для более простой квазилинейной модели генератора с жестким возбуждением, в случае достаточно сильной неизохронности.

Благодарности: 
Работа выполнена при поддержке гранта Российского научного фонда (проект № 19-79-00307). Автор благодарит научного руководителя Н. М. Рыскина за всестороннюю поддержку и проявленное внимание к данной работе
Список источников: 
  1. Пиковский А., Розенблюм М., Куртс Ю. Синхронизация. Фундаментальное нелинейное явление. М.: Техносфера, 2003. 496 с.
  2. Nusinovich G. S. Introduction to the Physics of Gyrotrons. Baltimore: Johns Hopkins University Press, 2004. 352 p. DOI: 10.1353/book.62236.
  3. Thumm M. Recent advances in the worldwide fusion gyrotron development // IEEE Trans. Plasma Sci. 2014. Vol. 42, no. 3. P. 590–599. DOI: 10.1109/TPS.2013.2284026.
  4. Новожилова Ю. В., Денисов Г. Г., Глявин М.Ю., Рыскин Н. М., Бакунин В. Л., Богдашов А. А., Мельникова М. М., Фокин А. П. Стабилизация частоты гиротрона под влиянием внешнего монохроматического сигнала или отраженной от нагрузки волны: обзор // Известия вузов. ПНД. 2017. Т. 25, № 1. С. 4–34. DOI: 10.18500/0869-6632-2017-25-1-5-34.
  5. Бакунин B. Л., Денисов Г. Г., Новожилова Ю. В., Фокин А. П. Влияние конкуренции мод на режим захвата частоты многомодового гиротрона внешним монохроматическим сигналом // Изв. вузов. Радиофизика. 2016. Т. 59, № 8–9. С. 709–720.
  6. Григорьева Н. В., Рыскин Н. М., Денисов Г. Г., Новожилова Ю. В., Глявин М.Ю., Бакунин В. Л. Динамика многомодовых процессов на фронте импульса ускоряющего напряжения в гиротроне при воздействии внешнего сигнала // Изв. вузов. Радиофизика. 2020. Т. 63, № 5–6. С. 422–433. 
  7. Bakunin V. L., Denisov G. G., Novozhilova Y. V. Principal enhancement of THz-range gyrotron parameters using injection locking // IEEE Electron Device Lett. 2020. Vol. 41, no. 5. P. 777–780. DOI: 10.1109/LED.2020.2980218.
  8. Бакунин В. Л., Гузнов Ю. А., Денисов Г. Г., Зайцев Н. И., Запевалов С. А., Куфтин А. Н., Новожилова Ю. В., Фокин А. П., Чирков А. В., Шевченко А. С. Экспериментальное исследование влияния внешнего сигнала на режим генерации гиротрона мегаваттного уровня мощности // Письма в ЖТФ. 2018. Т. 44, № 11. С. 38–45. DOI: 10.21883/PJTF.2018.11.46195.17109.
  9. Бакунин В. Л., Гузнов Ю. М., Денисов Г. Г., Зайцев Н. И., Запевалов С. А., Куфтин А. Н., Новожилова Ю. В., Фокин А. П., Чирков А. В., Шевченко А. С. Экспериментальное исследование влияния внешнего сигнала на режим генерации гиротрона мегаваттного уровня мощности // Изв. вузов. Радиофизика. 2019. Т. 62, № 7–8. С. 539–548.
  10. Моисеев М. А., Нусинович Г. С. К теории многомодовой генерации в гиромонотроне // Изв. вузов. Радиофизика. 1974. T. 17, № 11. С. 1709–1717.
  11. Адилова А. Б., Рыскин Н. М. Исследование синхронизации в системе двух гиротронов с запаздыванием в канале связи на основе модифицированной квазилинейной модели // Известия вузов. ПНД. 2018. T. 26, № 6. С. 68–81. DOI: 10.18500/0869-6632-2018-26-6-68-81.
  12. Ергаков В. С., Моисеев М. А., Хижняк В. И. К теории синхронизации МЦР-монотрона // Радиотехника и электроника. 1978. Т. 23, № 12. С. 2591–2599.
  13. Трубецков Д. И., Рожнев А. Г. Линейные колебания и волны. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2001. 416 с.
  14. Кузнецов А. П., Кузнецов С. П., Рыскин Н. М. Нелинейные колебания. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2005. 292 с.
  15. Yakunina K. A., Kuznetsov A. P., Ryskin N. M. Injection locking of an electronic maser in the hard excitation mode // Phys. Plasmas. 2015. Vol. 22, no. 11. P. 113107. DOI: 10.1063/1.4935847.
Поступила в редакцию: 
07.05.2021
Принята к публикации: 
19.07.2021
Опубликована: 
30.11.2021