Возбуждение мощных высокочастотных колебаний в линии с насыщенным ферритом

• Автор: Романченко, Илья Викторович
• Шифр специальности: 01.04.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 115 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава 1. Исследования нелинейных передающих линий
Глава 2. Основные этапы возбуждения высокочастотных колебаний в коаксиальной линии с насыщенным ферритом
2.1. Постановка эксперимента
2.2. Возбуждение ударным фронтом
2.3. Рост мощности колебаний с длиной
2.4. Насыщение мощности с длиной
2.5. Выводы ко второй главе
Глава 3. Управление частотой возбуждаемых колебаний
3.1. Введение
3.2. Зависимость частоты колебаний от напряженностей продольного и азимутального магнитных полей
3.3. Изменение частоты колебаний за счет изменения поперечных размеров линии
3.4. Влияние характеристик феррита на частоту колебаний
3.5. Выводы ко третьей главе
Глава 4. Модель стационарной несинусоидальной периодической волны без учета затухания в феррите
4.1. Система уравнений, описывающих распространение волны в
коаксиальной линии с насыщенным ферритом
4.2. Приближение стационарной волны без учета затухания и
модель консервативного нелинейного осциллятора

4.3. Влияние допущений модели на частоту колебаний
4.4. Поведение решения в зависимости от напряженностей магнитных полей
4.5. Выводы к четвертой главе
Глава 5. Генератор мощных радиоимпульсов на основе нелинейной линии с насыщенным ферритом
5.1. Измерения параметров излучения
5.2. Выводы к пятой главе
Заключение
Литература
Приложение А. Методика измерений
Введение
Актуальность работы
На протяжении последних двух десятилетий мощная СВЧ электроника прошла серьезный путь развития. Выходные параметры наиболее перспективных мощных СВЧ генераторов были доведены до рекордно высоких значений. Среди генераторов гигаваттного уровня мощности можно выделить группу с большой энергией в импульсе, >100 Дж [1]. Сюда входят релятивистский клистрон, релятивистский магнетрон, магнито-изолированный линейный осциллятор (MILO), релтрон, многоволновый черенковский генератор, релятивистский генератор дифракционного излучения и др. Среди гигаваттных генераторов с энергией в импульсе <100 Дж особое положение занимают импульсно-периодические генераторы черенковского типа [2], такие как релятивистская лампа обратной волны, лампа бегущей волны а также виркатор. Как видно, все эти приборы основаны на использовании энергии мощного релятивистского электронного пучка. Это накладывает ряд ограничений. Во-первых необходимы специальные меры по защите от рентгеновского излучения. Другая проблема связана с временем жизни катода, который деградирует за счет переноса материала при взрывной эмиссии. Для дециметрового диапазона длин волн дополнительные требования возникают к масштабам релятивистских источников, что связано с время-пролетным характером возбуждения электромагнитного излучения. Альтернативным решением может стать использование твердотельной активной среды. Для того, чтобы в твердом теле эффективно возбудить электромагнитные волны высоковольтным импульсом напряжения, среда должна обладать сильно нелинейными электрическими или магнитными свойствами. Одним из наиболее обещающих воплощений такого подхода является использование нелинейных линий [3-6].

ной волны [78]. Также здесь отсутствует синхронизация полем излучения, как например в кооперативном излучении электронов-осцилляторов [79]. Также здесь не развивается излучательная неустойчивость, когда энергия осциллятора нарастает в процессе излучения, как например в сверхизлучении [80]. Здесь энергия осциллятора сразу максимальна и затем высвечивается в излучение, а также уходит на магнитные потери. Процесс излучения на нелинейной стадии является индуцированным и представляет собой не что иное, как обратный ферромагнитный резонанс, т.е. электромагнитная волна гасит колебания намагниченности, а не поддерживает их, при этом сама нарастая по амплитуде. Точный ферромагнитный резонанс имеет место, когда разность фаз между колебаниями намагниченности и электромагнитной волны Дф равна Зл/2 [81]. Поглощение электромагнитной волны в ферромагнитном материале происходит при условии Дф > л. В рассматриваемом же явлении за счет ударного фронта обеспечивается обратное условие.
Экспериментальное изучение мазерного эффекта в нелинейной линии с насыщенным ферритом состояло в варьировании длины ферритового заполнения при сохранении амплитуды падающего импульса и величины внешнего магнитного поля. Расстояние от конца ферритового заполнения до датчиков напряжения также оставалось фиксированным для исключения влияния потерь в трансформаторном масле. В качестве исследуемого параметра была выбрана амплитуда первого колебания Vь показанная на Рис. 2.8.
В соответствии с данными эксперимента, амплитуда первого колебания для нелинейной передающей линии в Геометрии 1 нарастает приближенно линейным образом в представленном диапазоне длин ферритового заполнения, как показано на Рис. 2.9. График начинается с отметки в 20 см, т.е. после того как сформировался ударный фронт. Необходимо отме-