Методы анализа и синтеза волновых полей в сверхразмерных электродинамических системах гиротронов

• Автор: Чирков, Алексей Васильевич
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 323 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Часть 1. Анализ волновых полей в сверхразмерных электродинамических системах ГИРОТРОНОВ
1.1. Измерение амплитудно-фазовых распределений волновых полей приборов ЭВМ
1.1.1. Непосредственное измерение распределений амплитуды и фазы поля на милливатт-ном уровне мощности
1.1.2. Измерение распределений интенсивности поля волновых пучков мегаваттного уровня мощности с помощью инфракрасной камеры
1.2. Голографический метод восстановления фазы волнового поля
1.3. Распространение волновых полей в свободном пространстве и методы вычисления дифракционного интеграла Гюйгенса - Кирхгофа
1.3.1. Метод вычисления дифракционного интеграла, основанный на определении углового спектра поля
1.3.2. Метод вычисления дифракционного интеграла, основанный на нерекурсивной фильтрации поля
1.3.3. Сравнение методов вычисления дифракционного интеграла
1.4. Метод реконструкции трехмерной амплитудно-фазовой структуры поля волнового пучка по измерениям интенсивности в нескольких поперечных сечениях
1.4.1. Описание метода
1.4.2. Реализация метода на основе алгоритмов быстрого вычисления дифракционного интеграла
1.4.3. Примеры реконструкции волновых полей по измерениям интенсивности
1.4.4. Неоднозначность восстановления фазы по амплитудным распределениям, измеренным в нескольких поперечных сечениях волнового пучка
1.4.5. Реконструкция широкополосного источника по измерениям распределений интенсивности поля на нескольких частотах при фиксированном расстоянии до источника
1.4.5.1, Модификация процедуры реконструкции фазовых фронтов
1.4.5.2. Примеры реконструкции широкополосных источников
1.4.6. Реконструкция фазы волновых пучков, содержащих «вихри»
1.4.7. Влияние измерительных ошибок на точность реконструкции поля
1.5. Анализ спектра по измерениям интенсивности поля в сверхразмерных волноводах
1.5.1. Анализ спектра по измерениям интенсивности поля в прямоугольном гофрированном волноводе
1.5.1.1. Метод пересчета поля в прямоугольном гофрированном волноводе
1.5.1.2. Пример анализа спектра по измерениям интенсивности поля в прямоугольном гофрированном волноводе
1.5.2. Анализ спектра по измерениям интенсивности поля в круглом гофрированном волноводе
1.5.2.1. Метод пересчета поля в круглом гофрированном волноводе
1.5.2.2. Пример анализа спектра по измерениям интенсивности поля в круглом гофрированном волноводе
1.5.3. Сравнение методов анализа спектра по измерениям интенсивности поля в волноводе и в свободном пространстве
1.6. Использование принципа Гюйгенса для анализа полей в сверхразмерных волноводах
1.6.1. Скалярное интегральное уравнение для поля на внутренней поверхности волновода. Метод дополнения
1.6.2.Сравнение метода дополнения с известивши методами расчета
1.6.2.1. Сравнение метода дополнения с теорией дифракции электромагнитных волн на открытом конце волновода
1.6.2.2. Сравнение метода дополнения с методом связанных волн
1.6.2.3. Сравнение метода дополнения с методом FDTD
1.6.3. Экспериментальное исследование дифракции поля на несимметричном срезе волновода
1.7. Параметризация амплитудно-фазовых распределений волновых полей
1.7.1. Определение параметров оптимальной 0-ой функции Эрмита-Гаусса для амплитудного распределения с помощью моментов
1.7.2 Непосредственное вычисление параметров оптимальной 0-ой функции Эрмита-Гаусса для амплитудного распределения по характеристической функции
1.7.3 Критерии достоверности измерений интенсивности и реконструкции фазы волновых полей
Часть 2. Синтез волновых полей в сверхразмерных электродинамических системах гиротронов
2.1. Метод синтеза сверхразмерных распределенных систем согласования параксиальных волновых полей
2.1.1. Постановка задачи синтеза и существующие методы ее решения
2.1.2. Универсальный итерационный метод синтеза распределенных сверхразмерных систем согласования параксиальных волновых полей
2.1.3. Особенности синтеза рефлекторных антенн
2.1.3.1. Восстановление аналитичности функции фазы
2.1.3.2. Определение профиля рефлектора по синтезированному распределению фазы
2.2. Синтез систем зеркал гиротронных квазиоптических преобразователей
2.2.1. Постановка задачи оптимизации параметров гиротронного квазиоптического преобразователя
2.2.2. Модель квазиоптического гиротронного преобразователя
2.2.3. Решение задачи оптимизации параметров гиротронного квазиоптического преобразователя
2.2.3.1. Синтез зеркал для квазиоптического преобразователя двухоконного гиротрона
2.2.3.2. Синтез зеркал для квазиоптического преобразователя двухчастотного гиротрона
2.2.4. Применение систем синтезированных зеркал в квазиоптических преобразователях промышленных гиротронов
2.3. Метод синтеза поверхности сверхразмерного волновода для формирования требуемого распределения поля на его стенке
2.3.1. Недостатки существующих методов группировки поля на срезе волновода
2.3.2. Использование принципа Гюйгенса для синтеза полей в сверхразмерных волноводах
2.3.3. Исследование высокоэффективного синтезированного волноводного преобразователя для многочастотного гиротрона
2.3.3.1. Актуальность задачи разработки многочастотного гиротрона
2.3.3.2. Синтез квазиоптического преобразоателя многочастотного гиротрона
2.3.3.3.Экспериментальное исследование синтезированного излучателя
2.4. Согласование волновых пучков приборов ЭБМ с линиями передачи на основе теп-ловизионных измерений интенсивности поля
2.4.1. Как волновой пучок с неизвестными параметрами согласовать с линией передачи
2.4.2. Пример согласования с волноводной линией передачи гиротронного волнового пучка с низким содержанием 0-ой функции Эрмита-Гаусса
2.4.3. Вихри в волновых пучках гиротронов
2.4.3.1.Причины возникновения вихрей в волновых пучках гиротронов
2.4.3.2. Управление параметрами гиротронных волновых пучков, содержащих “вихри”
2.4.4. Обзор экспериментов по согласованию гиротронных волновых пучков с линиями передачи на основе тепловизионных измерений

Рис.12.5. Определение сопряженного сигнала для исходного действительного сигнала cos(A Рис.12.6 Восстановленная разность фаз опорного и исследуемого каналов. Аргумент аналитического сигнала, соответствующего исходному сигналу - а). Разность фаз, измеренная на промежуточной частоте - б).

Рис.12.7. Финальная стадия восстановления фазы исследуемого пучка. Разность фаз опорного и исследуемого пучков после компенсации взаимного наклона - а). Фаза исследуемого пучка после компенсации квадратичного члена - б).