Известия высших учебных заведений

Прикладная нелинейная динамика

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

Для цитирования:

Храмов А. Е. Сложная динамика когерентных структур в двухпотоковом виркаторе // Известия вузов. ПНД. 1998. Т. 6, вып. 2. С. 42-64. DOI: 10.18500/0869-6632-1998-6-2-42-64

Статья опубликована на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC-BY 4.0).
Полный текст в формате PDF(Ru):
Иконка PDF 1998no2p042.pdf
(загрузок: 0)
Язык публикации: 
русский
Рубрика: 
Прикладные задачи нелинейной теории колебаний и волн
Тип статьи: 
Научная статья
УДК: 
621.385.69.001.573:]530.132+530.182]
DOI: 
10.18500/0869-6632-1998-6-2-42-64

Сложная динамика когерентных структур в двухпотоковом виркаторе

Авторы: 
Храмов Александр Евгеньевич, Балтийский Федеральный Университет им. И. Канта
Аннотация: 

В работе исследуется система генераторов на виртуальном катоде с электростатической связью — виркатор на встречных потоках. Показано существование различных режимов, включая синхронизацию и хаотическую генерацию. Анализируются физические процессы, приводящие к сложной динамике двухпотокового виркатора, а также демонстрируется их тесная связь с процессами структурообразования в электронном потоке. Внутренние структуры в системе выделялись с помощью ортогональной декомпозиции по методу Карунена-Лоэва. Предложена простейшая конечномерная модель-аналог, качественно иллюстрирующая взаимодействие между электронными структурами в потоке, которое приводит к хаотизации колебаний виртуального катода.

Ключевые слова: 
-
Благодарности: 
Автор благодарен В. Г. Анфиногентову за внимание к этой работе, неоднократное обсуждение и полезные критические замечания. Работа выполнена при частичной поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проект 98-02-16541).
Список источников: 
  1. Sze Н, Harteneck В, Price D. Phase locking оf two strongly coupled vircators. J. Appl. Phys. 1990;67(5):2278-2282. DOI: 10.1063/1.345521.
  2. Woo W, Benford J, Fittingoff D, Harteneck B, Price D, Smith R, Sze H. Phase locking оf high—power microwave oscillators. J. Appl. Phys. 1989;65(2):861-866. DOI: 10.1063/1.343079.
  3. Селемир В.Д., Алехин Б.В., Ватрунин В. Е., Дубинов A.E., Степанов H.B., Шамро O.A., Шибалко К.В. Теоретические и экспериментальные исследования СВЧ-приборов с виртуальным катодом // Физика плазмы. 1994. T. 20, вып. 7.8. С.689.
  4. Hendricks K, Richard А, Noggle R. Experimental results оf phase locking two virtual cathode oscillator. J. Appl. Phys. 1990;68(2):820-825. DOI: 10.1063/1.346762.
  5. Magda II, Prokopenko YuV. Co-operative high—power radiation оf two beams at the dual vircator complex. In: Proc. оf 11th International Conference оn High Power Particle Beams. 10-14 June 1996, Prague, Czech Republic. Р. 422–425.
  6. Granatstein VL, Alexeff I, editors. High Power Microwave Sources. Boston: Artech House, 1987. 564 p.
  7. Артюх И.Г., Сандалов А.И., Сулакшин A.C., Фоменко Г.П, Штейн. Ю.Г. Релятивистские устройства сверхбольшой мощности // Обзоры поэлектронной технике. Cep. 1, вып. 17 (1490), 70с.
  8. Григорьев В.П., Жерлицын А.Г., Коваль T.B., Кузнецов С.И., Мельников Г.В. О возможности изменения частоты излучения внешним сигналом в СВЧ-триоде с виртуальным катодом // Письма в ЖТФ. 1988. Т. 14, вып. 23. С. 2164.
  9. Hramov AE. Influence of external action оn chaotic dynamics оf virtual cathode oscillations. In: Proc. оf 5th Int. Specialist Workshop оn Nonlinear Dynamics оf Electronic Systems (NDES’97). 26-27 June, 1997. Moscow, Russia. P. 443.
  10. Анфиногентов B.Г., Храмов A.E. Неавтономные колебания электронного потока с виртуальным катодом в плоском диодном промежутке // Изв. вузов. Прикладная нелинейная динамика. 1997. Т. 5, № 6. С. 61.
  11. Гинзбург H.C., Кузнецов С.П. Периодические и стохастические автомодуляционные режимы в электронных генераторах с распределенным 
    взаимодействием. Релятивистская высокочастотная электроника. Горький: ИПФ АН СССР, 1981. С. 101.
  12. Афанасьева B.B., Трубецков Д.И. Динамический хаос в электронных сверхвысокочастотных приборах // Обзоры по электронной технике. Cep. 1. Вып. 4 (1615), 32.
  13. Trubetskov DI, Mchedlova ES, Anfinogentov VG, Ponomarenko VI, Ryskin NM. Nonlinear waves, chaos and patterns in microwave devices. Chaos. 1996;6(3):358-367. DOI: 10.1063/1.166179.
  14. Madon А, Klinger Т. A model for the bifurcations to plasma drift—waves. Physica D. 1997;102(3-4):335-342. DOI: 10.1016/S0167-2789(96)00194-7.
  15. Ахромеева T.C., Курдюмов C.П, Малинецкий Г.Г., Самарский A.A. Нестационарные структуры и диффузионный хаос. М.:Наука, 1992.
  16. Kaneko K. Simulating Physics with Coupled Map Lattices. In: Kawasaki K, Suzuki M, Onuki A, editors. Formation, Dynamics and Statistics of Patterns. Vol. 1. Singapore: Word Scientific; 1990. P. 1-54. DOI: 10.1142/9789814368223_0001.
  17. Привезенцев А.П., Фоменко Г.П. Сложная динамика потока заряженных частиц с виртуальным катодом // Изв. вузов. Прикладная нелинейная динамика. 1994. Т. 2, № 5. С. 56.
  18. Brandt HE. The turbutron. IEEE Trans. Plasma Sci. 1985;13(6):513-519. DOI: 10.1109/TPS.1985.4316466.
  19. Афонин А.М., Диденко A.H., Пауткин А.Ю., Рошаль А.С. Нелинейная динамика электронного потока с виртуальным катодом в триодных системах // РЭ. 1992. Вып. 10. С. 1889.
  20. Анфиногентов В.Г., Храмов A.E. Механизм возникновения хаотической динамики и взаимодействие когерентных структур в вакуумном СВЧ генераторе на виртуальном катоде // Матер. науч. конф. «Современные проблемы электроники и радиофизики СВЧ». Саратов, 4-8 сентября 1997. Саратов: Изд-во ГосУНЦ «Колледж», 1997. С. 4.
  21. Анфиногентов В.Г Взаимодействие когерентных структур и хаотическая динамика в электронном потоке с виртуальном катодом // Письма в ЖТФ. 1995. Т. 21, вып. 8. С. 70.
  22. Anfinogentov VG. Nonlinear dynamics аnd chaotic behaviour оf electron beam with virtual cathode in the Pierce diode. In: Proc. Зrd Int. Specialist Workshop оn Nonlinear Dynamics in Electronic Systems (NDES’95), 28-29 July, 1995, Dublin, Ireland. Dublin: 1995. Р. 79.
  23. Anfinogentov VG. Chaotic dynamics and structure formation in the plasma diode with virtual cathode. In: Proc. 24th European Physical Society Conference оn Controlied Fusion and Plasma Physics. Vol. 3. 9—13 June 1997. Berchtesgaden, Germany. Berchtesgaden; 1997. P. 1293,
  24. Храмов A.Е. Колебания в системе двух связанных генераторов на виртуальном катоде виртодного типа с управляемой связью: вычислительный эксперимент // Изв. вузов. Прикладная нелинейная динамика. 1998. Т. 6, № 1. С. 108.
  25. Анфиногентов В.Г., Храмов А.Е. Сложное поведение электронного потока с виртуальным катодом и генерация хаотических сигналов в виртодных 
    системах // Изв. РАН. Сер. Физическая. 1997. Т. 61, № 12. С. 2391.
  26. Гадецкий Н.Н., Магда И.И., Найстетер C.И., Прокопенко Ю.В., Чумаков В.И. Генератор на сверхкритическом токе РЭП с управляемой обратной 
    связью — виртод // Физика плазмы. 1993. Т. 19, вып. 4. С. 530.
  27. Anfinogentov V.G. Chaotic dynamics of electron beam with virtual cathode in the bounded systems. In: Proc. of 11th International Conference on High-Power Particle Beams. 10-14 June 1996, Prague, Czech Republic. P. 381-384.
  28. Анфиногентов В.Г., Храмов A.E. Влияние распределенной обратной связи на хаотические колебания виртуального катода // Изв. вузов. Прикладная нелинейная динамика. 1998. Т. 6, № 1. С. 93.
  29. Kwan TJT, Thode LE. Formation of virtual cathodes and microwave generation in relativistic electron beams. Phys. Fluids. 1984;27:1570-1572. DOI: 10.1063/1.864811.
  30. Диденко A.H., Ращиков В.И. // Физика плазмы. 1992, Т. 18, № 9, С. 1182.
  31. Бэдсел Ч., Ленгтон А. Физика плазмы и численное моделирование. M.: Энергатомиздат, 1989. 452 с.
  32. Роуч П. Вычислительная гидродинамика. М.: Мир, 1980.
  33. Takens F.  Detecting strange attractors in turbulence. In: Rand D, Young LS, editors. Dynamical Systems and Turbulence, Warwick 1980. Lecture Notes in Mathematics. Vol 898. Berlin: Springer; 1980. P. 366-381. DOI: 10.1007/BFb0091924.
  34. Grassberger Р, Procaccia I. Characterization оf strange attractors. Phys. Rev. Lett. 1983;50(5):346-349. DOI: 10.1103/PhysRevLett.50.346.
  35. Берже П., Помо И., Видаль K. Порядок в xaoce. O детерминистическом подходе к турбулентности. М.:Мир, 1991.
  36. Ватанабе С. Разложение Карунена — Лоэва и факторный анализ. Теория и приложение // Автоматический анализ сложных изображений / Под ред. Э.М. Бравермана. М.:Мир, 1969. С. 254.
  37. Lumley JL. The structure оf ingomogeneous turbulent flows. In: Yaglom AM, Tutarsky VI, editors. Atmospheric Turbulence and Radio Wave Propagation: Proc. of the International Colloquim. Moscow: Nauka, 1967. P. 166.
  38. Уилкинсон Д. Алгебраическая проблема собственных значений. M.: Наука, 1970.
  39. Привезенцев A.П, Фоменко Г.П., Филипенко Н.М. Колебания электронного потока в плоском пролетном промежутке // ЖТФ. 1981. Т. 51, № 6. 
    С. 1161.
  40. Привезенцев А.П., Фоменко Г.П., Филипенко Н.М. Феноменологический анализ устойчивости стационарных состояний интенсивного электронного потока в пространстве дрейфа // РЭ. 1983. Т. 28, № 5. С. 1011.
  41. Matsumoto T, Chua LO, Tanaka S. Simplest chaotic nonautonomous circuits. Phys. Rev. A. 1984;30(2):1155-1157. DOI: 10.1103/PhysRevA.30.1155.
  42. Андрушкевич A.B., Кипчатов A.A., Красичков Л.B., Короновский A.A. Путь к хаосу в кусочно-линейной модели генератора на туннельном диоде // Изв. вузов. Прикладная нелинейная динамика. 1993. Г. 1, № 1,2. С. 93.
  43. Кипчатов A.A., Подин C.B. Исследование поведения неавтономного релаксационного генератора в пространстве управляющих параметров // Изв. вузов. Прикладная нелинейная динамика. 1996. Т. 4, № 4,5. С. 30.
Поступила в редакцию: 
17.10.1997
Принята к публикации: 
05.06.1998
Опубликована: 
08.07.1998
  • 191 просмотр