Когерентные и некогерентные процессы в системах связанных СВЧ автогенераторов

• Автор: Усюкевич, Александр Александрович
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 145 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1 СИНХРОННЫЕ И ХАОТИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В СВЯЗАННЫХ

СИСТЕМАХ РАЗЛИЧНОЙ ПРИРОДЫ

1.1 Явления синхронизация колебаний и хаотической динамики в науке

1.2 Системы связанных колебательных структур, демонстрирующих когерентные и хаотические движения
1.3 Выводы

2 ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ СИСТЕМЫ ДВУХ ВЗАИМОСВЯЗАННЫХ

АВТОГЕНЕРАТОРОВ

2.1 Модель системы двух взаимосвязанных автогенераторов

2.2 Основные стационарные режимы и качественные критерии их устойчивости

2.3 Выводы
3 УСТОЙЧИВОСТЬ СИНХРОННЫХ КОЛЕБАНИЙ
3.1 Модель канала взаимной связи в терминах волновых параметров
3.2 Процедура исследования локальной устойчивости синхронных режимов системы двух взаимосвязанных автогенераторов
3.3 Условия устойчивости синхронных режимов при слабых частотных свойствах параметров цепи связи
3.4 Условия устойчивости синхронных режимов при значительных частотных свойствах параметров цепи связи
3.5 Динамическая неустойчивость
3.6 Статическая неустойчивость
3.7 Выводы
4 РЕЗОНАНСНЫЕ СВОЙСТВА ЦЕПЕЙ ВЗАИМНОЙ СВЯЗИ
4.1 Резонансные свойства обобщённой модели канала связи

4.2 Резонансные свойства симметричных и антисимметричных цепей взаимной связи
4.3 Резонансные свойства волнового канала при наличии погонных потерь
4.4 Система двух автогенераторов со многими нагрузками в цепи связи
4.5 Влияние рассогласования нагрузок канала связи на частотные
характеристики параметра связи
4.4 Выводы
5 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ КОГЕРЕНТНЫХ И НЕКОГЕРЕНТНЫХ РЕЖИМОВ В СИСТЕМЕ СВЧ АВТОГЕНЕРАТОРОВ ПРИ РЕЗОНАНСНОЙ ВЗАИМНОЙ СВЯЗИ
5.1 Описание экспериментальной установки
5.2 Исследование когерентных процессов
5.3 Режим динамического хаоса системы двух автогенераторов в резонансной области связи
5.4 Динамический хаос в антисимметричной системе
5.5 Влияние несимметрии и уровня погонных потерь в канале связи на устойчивость режима динамического хаоса
5.6 Колебательные режимы в системе с тремя нагрузками
5.7 Влияние длины канала связи на режим динамического хаоса
5.8 Влияние различия мощностей автогенераторов на режим динамического хаоса
5.9 Статическая неустойчивость
5.10 Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ А

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Явления внешней и взаимной синхронизации периодических движений в системах связанных автогенераторов с парциально одночастотными колебаниями относится к числу наиболее разработанных проблем теории колебаний. Аналогичные по смыслу задачи существуют в теории динамических систем, демонстрирующих движение в форме динамического хаоса. Интерес к этой проблеме обусловлен возможностью использования генерирующих систем с динамическим хаосом как источников широкополосных электрических (электромагнитных) сигналов для информационных систем, как радио, так и оптического диапазонов. Несмотря на определенную феноменологическую идентичность указанных явлений, получение синхронного хаотического отклика на приемной стороне радиоканала СВЧ диапазона представляет собой более сложную техническую проблему, что вызвано высокой чувствительностью хаотической динамики активных систем (приемника и передатчика) к начальным условиям и к неидентичности параметров. Последнее связано, по-видимому, с тем, что механизм локальной неустойчивости траекторий в фазовом пространстве для большинства известных схем формируется за счет взаимодействия динамических переменных системы на общей нелинейности. С этой точки зрения более предпочтительными являются системы, колебательные степени свободы которых имеют собственные нелинейности; простейшими из них являются системы взаимосвязанных автогенераторов. В таких системах существование режимов синхронных колебаний определяется устойчивостью соответствующих фазовых соотношений и непосредственно не связано с нелинейностью активных элементов автогенераторов.
Принято считать, что взаимная связь автоколебательных систем с близкими частотами всегда приводит к возникновению когерентных колебаний с тем или иным распределением фаз и амплитуд. Оптимальными, с точки зрения устойчивости, являются так называемые резистивные связи, которые имеют место при наличии в цепях (каналах) связи диссипативных элементов - нагрузок. Однако параметры реальных каналов связи, описывающих взаимодействие

2.1 Модель системы двух взаимосвязанных автогенераторов
Движение системы двух автогенераторов можно полностью описать с помощью модели общего вида. На рисунке 2.1 представлена система двух автогенераторов, связанных друг с другом через обобщённый четырёхполюсник 7, содержащий диссипативные элементы-нагрузки. Не будем конкретизировать свойства избирательных систем автогенераторов и топологию цепи связи. Будем только считать, что резонансные системы автогенераторов обладают достаточно высокими избирательными свойствами, поэтому в системе развивается почти гармонический колебательный процесс с некоторой частотой со0 и медленно меняющимися комплексными амплитудами напряжений:
ик=ик( к = 1,2, (2.1)
где и (7),ер, (г) - амплитуды и фазы напряжений на полюсах генераторов.
Рисунок 2.1 - Система двух автогенераторов связанных через четырёхполюсник
Автогенераторы на рисунке 2.1 представлены в виде нелинейных колебательных контуров: С,,С, и ЬК,Ьг - ёмкости и индуктивности избирательных систем;
5,(17,) и _ усредненные по первой гармонике нелинейные комплексные
проводимости активных приборов. Если частота со0 лежит в пределах полос