Известия высших учебных заведений

Прикладная нелинейная динамика

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


Для цитирования:

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. Т. 26, вып. 6. С. 68-81. DOI: 10.18500/0869-6632-2018-26-6–68-81

Статья опубликована на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC-BY 4.0).
Полный текст в формате PDF(Ru):
(загрузок: 337)
Язык публикации: 
русский
Тип статьи: 
Научная статья
УДК: 
537.86/530.182

Исследование синхронизации в системе двух гиротронов с запаздыванием в канале связи на основе модифицированной квазилинейной модели

Авторы: 
Адилова Асель Булатовна, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского
Рыскин Никита Михайлович, Саратовский филиал Института радиотехники и электроники имени В.А.Котельникова РАН (СФ ИРЭ)
Аннотация: 

Тема. Работа посвящена исследованию взаимной синхронизации двух гиротронов с запаздыванием в канале связи. Как правило, теоретическое исследование процессов синхронизации гиротронов и других микроволновых генераторов проводят путем вычислительного эксперимента на основе тех или иных математических моделей, хорошо зарекомендовавших себя в микроволновой электронике. С помощью такого подхода затруднительно дать достаточно полное описание картины синхронизации, используя методы и представления, выработанные в нелинейной динамике. Цель. Целью работы является разработка модифицированной квазилинейной модели, основанной на аппроксимации функции электронной восприимчивости. Метод. Исследование проводится на основе бифуркационного анализа системы, который применим к данной модели. Также проводится сопоставление с численным моделированием на основе нестационарной теории гиротрона с фиксированной структурой высокочастотного поля. Результаты. Предложенная в работе модель позволяет построить области синхронизации на плоскости параметров коэффициент связи – частотная расстройка для различных синхронных режимов, число которых увеличивается с увеличением времени задержки. Также модель позволяет определить наиболее важные с практической точки зрения количественные параметры (мощность, КПД, частота генерации), которые хорошо согласуются с результатами численного моделирования на основе уравнений нестационарной теории гиротрона с фиксированной структурой высокочастотного поля. Обсуждение. Важным преимуществом предложенной модифицированной квазилинейной модели является возможность использовать для изучения режимов синхронизации современные автоматизированные пакеты бифуркационного анализа.  

Список источников: 
  1. Ланда П.С. Нелинейные колебания и волны. М.: Наука, 1997. 496 c.
  2. Пиковский А., Розенблюм М., Куртс Ю. Синхронизация: Фундаментальное нелинейное явление. М.: Техносфера, 2003. 496 с.
  3. Кузнецов А.П., Кузнецов С.П., Рыскин Н.М. Нелинейные колебания. М.: Физматлит, 2005. 292 с.
  4. York R.A., Compton R.C. Quasi-optical power combining using mutually synchronized oscillator arrays // IEEE Trans. Microwave Theory Tech. 1991. Vol. 39, no. 6. Pp. 1000–1009.
  5. Глявин М.Ю., Кулыгин М.Л. Теоретическое и экспериментальное исследование автомодуляционных режимов генерации в гиротронах с запаздывающей обратной связью // Избранные труды конкурса молодых ученых. Н. Новгород: ИПФ РАН, 2001. С. 16–24.
  6. Rozental R.M., Ginzburg N.S., Glyavin M.Yu., Sergeev A.S., Zotova I.V. Mutual synchronization of weakly coupled gyrotrons // Phys. Plasmas. 2015. Vol. 22, no. 9. 093118.
  7. Зотова И.В., Гинзбург Н.С., Денисов Г.Г., Розенталь Р.М., Сергеев А.С. Режимы захвата и стабилизации частоты генерации в мощных гиротронах с низкодобротными резонаторами // Изв. вузов. Радиофизика. 2015. T. 58, № 9. С. 759–769.
  8. Бакунин В.Л., Денисов Г.Г., Новожилова Ю.В. Зоны захвата частоты многомодового гиротрона мегаваттного уровня мощности внешним сигналом // Изв. вузов. Радиофизика. 2015. T. 58, № 9. С. 747–758.
  9. 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. 113107.
  10. 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 // Изв. вузов. Прикладная нелинейная динамика. 2017. Т. 25, № 1. C. 4–34.
  11. Глявин М.Ю., Денисов Г.Г., Кулыгин М.Л., Мельникова М.М., Новожилова Ю.В., Рыскин Н.М. Стабилизация частоты гиротрона слабой отражённой волной // Изв. вузов. Радиофизика. 2015. T. 58, № 9. С. 747–758.
  12. Sakamoto K. Progress of high-power-gyrotron development for fusion research // Fusion Sci. Tech. 2007. Vol. 52. Pp. 145–153.
  13. Клиньшов В.В., Некоркин В.И. Синхронизация автоколебательных сетей с запаздывающими связями // УФН. 2013. Т. 183, № 12. С. 1323–1336.
  14. Usacheva S.A., Ryskin N.M. Phase locking of two limit cycle oscillators with delay coupling // Chaos. 2014. Vol. 24, no. 2. 023123.
  15. Адилова А.Б., Герасимова С.А., Рыскин Н.М. Бифуркационный анализ взаимной синхронизации двух генераторов с запаздыванием в цепи связи // Нелинейная динамика. 2017. Т. 13, № 1. С. 3–12.
  16. Kuznetsov A.P., Stankevich N.V., Turukina L.V. Coupled van der Pol–Duffing oscillators: Phase dynamics and structure of synchronization tongues // Physica D. 2009. Vol. 238, no. 14. Pp. 1203– 1215.
  17. http://www.math.pitt.edu/ bard/xpp/xpp.html
  18. Engelborghs K., Luzyanina T., Roose D. Numerical bifurcation analysis of delay differential equations using DDE-BIFTOOL // ACM Trans. Math. Software. 2002. Vol. 28, no. 1. Pp. 1–21.
  19. Nusinovich G.S. Introduction to the Physics of Gyrotrons. Baltimore, London: The Johns Hopkins University Press, 2004.
  20. Бакунин В.Л., Денисов Г.Г., Завольский Н.А., Моисеев М.А. Зоны устойчивой одномодовой генерации в гиротроне со сверхразмерным резонатором // Изв. вузов. Прикладная нелинейная динамика. 2012. Т. 20, № 6. С. 67–81.
  21. Новожилова Ю.В., Рыскин Н.М., Усачева С.А. Нестационарные процессы в генераторе с запаздывающим отражением от нагрузки // ЖТФ. 2011. Т. 81, № 9. С. 16–22.
  22. Lewis S.M., Nanni E.A., Temkin R.J. Direct machining of low-loss THz waveguide components with an RF choke // IEEE Microw. Wireless Comp. Lett. 2014. Vol. 24, no. 12. Pp. 842–844.
Поступила в редакцию: 
08.06.2018
Принята к публикации: 
25.08.2018
Опубликована: 
31.12.2018
Краткое содержание:
(загрузок: 57)