Многочастотный режим ЛОВ М-типа

• Автор: Бакулин, Василий Михайлович
• Шифр специальности: 01.04.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Волгоград
• Количество страниц: 116 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. МОДЕЛИ РАЗВИТИЯ И УСТАНОВЛЕНИЯ КОЛЕБАНИЙ В СИСТЕМАХ М-ТИПА С ОБРАТНОЙ ВОЛНОЙ

1.1 Элементы линейной теории приборов М-типа с разомкнутым электронным потоком применительно к системе с обратной волной
1.2 Нелинейная теория взаимодействия электронного потока с монохроматической обратной волной

1.3 Нелинейная теория установления колебаний в ЛОВМ генераторе

2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРОННОГО ПОТОКА С ПОЛИГАРМОНИЧЕСКИМ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМ ПОЛЕМ В ЛАМПЕ ОБРАТНОЙ ВОЛНЫ М-

2.1 Постановка задачи и основные предпосылки

2.2 Исходные приближения и описание модели прибора

2.3 Моделирование потока заряженных частиц
2.4 Моделирование электромагнитных полей
2.4.1 Постановка задачи
2.4.2 Моделирование полей пространственного заряда
2.4.3. Моделирование полей замедляющей системы при наличии электронного потока (уравнение возбуждения)
3. МЕТОДЫ ЧИСЛЕННОЙ РЕАЛИЗАЦИИ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ
МОДЕЛИ ЛОВ М-ТИПА
3.1 Общий подход к выбору методов счета
3.2 Методы решения системы уравнений движения
3.3 Расчет полей пространственного заряда
3.4 Расчет полей замедляющей системы в ЛОВ М-типа

4. ИССЛЕДОВАНИЕ ЯВЛЕНИЙ ПРИ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ ЭЛЕКТРОННОГО ПОТОКА С ОБРАТНОЙ ВОЛНОЙ СЛОЖНОГО СПЕКТРАЛЬНОГО СОСТАВА
4.1 Монохроматический сигнал в пространстве взаимодействия.
4.2 Особенности выбора параметров сигнала, обусловленные дисперсионной характеристикой замедляющей системы
4.3 Конкуренция волн, распространяющихся в различных полосах прозрачности замедляющей системы
4.3.1 Исследование конкуренции волн, представляющих собой гармоники основного сигнала
4.3.2 Исследование конкуренции сигналов вблизи края полосы прозрачности замедляющей системы
4.3 Конкуренция сигналов с близкими частотами, относящимися к одной зоне прозрачности замедляющей системы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЯ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность исследования. На сегодняшний день задача исследования процессов взаимодействия электромагнитной волны с нелинейными средами представляет повышенный интерес. И это не случайно, так как процессы в системах «активная среда + электромагнитная волна» лежат в основе функционирования практически всех электронно-волновых систем.
Особое место среди таких систем занимают электровакуумные приборы (ЭВП) СВЧ. Значительный уровень мощности излучения, высокая радиационная и тепловая стойкость, длительный срок службы и надежность сделали привлекательным применение ЭВП при решении задач радиолокации, связи, радиопротиводействия, промышленного и бытового нагрева, а также в области медицины и биологии.
При решении этих и ряда других задач оказалось возможным использование с высокой степенью эффективности приборов, в которых взаимодействие электронного потока с электромагнитной волной происходит в скрещенных статических электрическом и магнитном полях (взаимодействие М-типа). Благодаря высоким значениям КПД (до 70%), относительно малым рабочим напряжениям при достаточно большом уровне выходной мощности, небольшим габаритным размерам и массе данные приборы нашли широкое применение в современных радиоэлектронных системах [11].
И в этой связи очень удобной в качестве объекта исследований представляется лампа обратной волны, которая, в зависимости от выбора параметров (длины пространства взаимодействия, величины пускового тока), может работать как в режиме усиления, так и в режиме генерации. Наибольшее распространение данные приборы получили как генераторы с электронной перестройкой частоты (т.е. без изменения геометрических параметров).

Рис.1.3 График функции С(Г) при Уа=3.
Уравнения в частных производных (1.45) и (1.47) образуют «почти линейную» (производные входят в уравнения линейным образом, а нелинейность определяется членом С(Ф)) систему второго порядка гиперболического типа. Система имеет два семейства характеристик:
Я-т = С, д + т = С2, причем вдоль характеристик первого семейства распространяются возмущения электронного потока, а вдоль второго — возмущения амплитуды поля.
В случае генератора обратной волны на величины Ги Ф следует наложить граничные условия
фи=0’^и=0' <‘-49>
которые выражают отсутствие модуляции пучка на пушечном конце и входного сигнала на коллекторном конце лампы.
Исключая 7% можно переписать систему (1.45) и (1.47) в виде уравнения д2Ф д2Ф
■ = С( Ф).
(1.50)
дт дд
Результаты расчета [37] системы уравнений (1.45), (1.47) и (1.50) с учетом граничных условий (1.49) представлены на рис. 1.3, 1.4. Каждый «кадр» рис. 1.3 а) соответствует фиксированному моменту времени и пока-