МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ И ЕЕ ЧИСЛЕННАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ И ОПТИМИЗАЦИИ ГЕНЕРАТОРОВ С ЭЛЕКТРОННОЙ ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ
Образец для цитирования:
В статье сформулирована математическая модель и ее численная реализация для исследования широкополосных хаотических колебаний и физических процессов в электронных потоках с виртуальным катодом в генераторах с электронной обратной связью. Кратко описан разработанный программный пакет, позволяющий моделировать нестационарные нелинейные физические процессы в электронных генераторах с виртуальным катодом, а также рассчитывать выходные характеристики соответствующих приборов. Изложены численные методы, которые использованы при программной реализации математической модели. При этом рассмотрены особенности тех или иных численных методов с учетом специфики исследуемых систем. Представлены результаты некоторых расчетов и оптимизации различных конфигураций систем с виртуальным катодом.
1. Дмитриев А.С., Панас А.И. Динамический хаос: новые носители информации для систем связи. М.: Физматлит, 2002.
2. Dronov V., Hendrey M.R., Antonsen T.M., Ott E. Communication with a chaotic traveling wave tube microwave generator // Chaos. 2004. Vol. 14, No1. P. 30.
3. Dmitriev B.S., Hramov A.E., Koronovskii A.A., Starodubov A.V., Trubetskov D.I., Zharkov Y.D. First experimental observation of generalized synchronization phenomena in microwave oscillators // Physical Review Letters. 2009. Vol. 102, No 7. 074101.
4. Короновский А.А., Москаленко О.И., Храмов А.Е. О применении хаотической синхронизации для скрытой передачи информации // Успехи физических наук. 2009. Т. 179, No 12. С. 1281.
5. Narayanan R.M., Dawood M. Doppler estimation using a coherent ultrawide-band random noise radar // IEEE Trans. Antennas and Propagation. 2000. Vol. 48. P. 868.
6. Залогин Н.Н., Кислов В.В. Широкополосные хаотические сигналы в радиотехнических и информационных системах. М.: Радиотехника, 2006.
7. Meadows B.K., Heath T.H., Ne J.D. et al. Nonlinear antenna technology // Proceedings IEEE. 2002. Vol. 90, No 5. P. 882.
8. Шалфеев В.Д., Матросов В.В., Корзинова М.В. Динамический хаос в ансамблях связанных фазовых систем // Зарубежная радиоэлектроника. Успехи современной радиоэлектроники. 1998. Т. 11. С. 44.
9. Диденко А.Н., Красик Я.Е., Перелыгин С.Ф., Фоменко Г.П. Генерация мощного СВЧ-излучения релятивистским электронным пучком в триодной системе // Письма в ЖТФ. 1979. Т. 5, No 6. С. 321.
10. Трубецков Д.И., Храмов А.Е. Лекции по сверхвысокочастотной электронике для физиков. Т. 2. М.: Физматлит, 2004.
11. Дубинов А.Е., Селемир В.Д. Электронные приборы с виртуальным катодом, Радиотехника и электроника. 2002. Т. 47, No 6. С. 575.
12. Granatstein V.L., Alexeff I. High Power Microwave Sources. Artech House Microwave Library, 1987.
13. Benford J., Swegle J.A., Schamiloglu E. High Power Microwaves. CRC Press, Taylor and Francis, 2007.
14. Шевчик В.Н., Шведов Г.Н., Соболева А.Н. Волновые и колебательные явления в электронных потоках на сверхвысоких частотах. Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 1962.
15. Калинин Ю.А., Короновский А.А., Храмов А.Е., Егоров Е.Н., Филатов Р.А. Экспериментальное и теоретическое исследование хаотических колебательных явлений в нерелятивистском электронном потоке с виртуальным катодом // Физика плазмы. 2005. Т. 31, No 11. С. 1009.
16. Егоров Е.Н., Калинин Ю.А., Левин Ю.И., Трубецков Д.И., Храмов А.Е. Вакуумные генераторы широкополосных хаотических колебаний на основе нерелятивистских электронных пучков с виртуальным катодом // Изв. РАН. Cер. физич. 2005. Т. 69, No 12. С. 1724.
17. Gursharn S., Shashank C. Secondary virtual-cathode formation in a low-voltage vircator: Pic simulations // IEEE Transactions on Plasma Science. 2008. Vol. 36, No 3. С. 694.
18. Калинин Ю.А., Храмов А.Е. Экспериментальное и теоретическое исследование влияния распределения электронов по скоростям на хаотические колебания в электронном потоке в режиме образования виртуального катода // ЖТФ. 2006. Т. 76, No 5. С. 25.
19. Филатов Р.А., Храмов А.Е., Калинин Ю.А. СВЧ-генератор хаотического широкополосного сигнала на виртуальных катодах. Патент No 59323. Tech. rep. Изобретения. Полезные модели: Официальный бюллетень Федеральной службы по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам. Москва. ФИПС. 2006. No 34.
20. Калинин Ю.А., Куркин С.А., Трубецков Д.И., Храмов А.Е. СВЧ-генераторы хаотических колебаний на основе электронных пучков с виртуальным катодом // Успехи современной радиоэлектроники. 2008. No 9. С. 53.
BibTeX
author = {Семен Андреевич Куркин and Алексей Александрович Короновский and Евгений Николаевич Егоров and Юрий Иванович Левин and Роман Андреевич Филатов },
title = {МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ И ЕЕ ЧИСЛЕННАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ И ОПТИМИЗАЦИИ ГЕНЕРАТОРОВ С ЭЛЕКТРОННОЙ ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ},
year = {2010},
journal = {Известия высших учебных заведений. Прикладная нелинейная динамика},
volume = {18},number = {6},
url = {https://old-andjournal.sgu.ru/ru/articles/matematicheskaya-model-i-ee-chislennaya-realizaciya-dlya-issledovaniya-i-optimizacii},
address = {Саратов},
language = {russian},
doi = {10.18500/0869-6632-2010-18-6-106-137},pages = {106--137},issn = {0869-6632},
keywords = {Численная модель,математическое моделирование,метод частиц в ячейках,СВЧ-генератор,интенсивный электронный поток,виртуальный катод,нелинейная динамика,СВЧ-электроника,виркатор,неоднородное магнитное поле,ионы.},
abstract = {В статье сформулирована математическая модель и ее численная реализация для исследования широкополосных хаотических колебаний и физических процессов в электронных потоках с виртуальным катодом в генераторах с электронной обратной связью. Кратко описан разработанный программный пакет, позволяющий моделировать нестационарные нелинейные физические процессы в электронных генераторах с виртуальным катодом, а также рассчитывать выходные характеристики соответствующих приборов. Изложены численные методы, которые использованы при программной реализации математической модели. При этом рассмотрены особенности тех или иных численных методов с учетом специфики исследуемых систем. Представлены результаты некоторых расчетов и оптимизации различных конфигураций систем с виртуальным катодом. }}