Збудження електромагнітних коливань довільного спектрального складу

5. За допомогою повноформатних моделей часток з'ясовано умови виникнення власних тангенціальних коливань замкненої хмари об'ємного заряду в схрещених полях. Вивчено самогрупування потоку за наявності розподіленого вторинно-емісійного катода, підтверджено результати теоретичних робіт, що прогнозували виникнення конвективних і турбулентних нестійкостей електронного потоку в магнетронному діоді. Встановлено відмінність в швидкості розвитку коливальних процесів і спектрах наведеного струму для коливань різної природи. Оцінено ступінь впливу кожного з них на спектр електромагнітного поля в приладах М-типу. Зокрема, найбільш ймовірною причиною автоколивань в магнетронному діоді є не тангенціальні нестійкості замкненого електронного потоку в схрещених полях, як вважалося раніше, а конвективні хмари.

6. Показано, що розвинені раніше автором уявлення про три етапи перехідного процесу при збудженні коливань в магнетронних підсилювальних системах зворотної хвилі з розподіленою емісією (передгенераційний, лінійної і нелінійної взаємодії) можуть бути узагальнені також на магнетронні автогенератори. Виявлено, що між періодом самогрупування втулки (наприклад, за рахунок її власних тангенціальних коливань), з одного боку, і періодом її синхронізації полем робочої нормальної моди ЕС - з іншого, лежить період “підзбудження” власного коливання електронної хмари полем електродинамічної системи. В результаті розширення спектру вихідного сигналу на першому етапі перехідного процесу приблизно на порядок перевищує значення, які витікають з оцінки часу наростання коливань, оскільки в спектрі присутні дві частоти: частота власних коливань втулки і частота збуджуваної нормальної моди ЕС.

7. Внаслідок відмінності потенціалів синхронізму зі сповільненою електромагнітною хвилею для електронів, що рухаються на зовнішній межі втулки, з одного боку, і поблизу анода - з іншого, діапазони напруг, при яких збуджується і існує кожен нормальний вид коливань ЕС, перекриваються лише частково. Це є фізичною причиною відомого на практиці “жорсткого” режиму збудження приладів М-типу, для яких істотним є вплив об'ємного заряду, тобто електронного гістерезису.

8. Протягом перехідного процесу, що має місце при зміні робочого нормального виду коливань ЕС магнетронного автогенератора, електронний потік в приладі набуває складної конфігурації, створеної одночасною дією на нього електромагнітних полів загасаючої і наростаючої нормальних мод ЕС, амплітуди яких порівняні за величиною. В результаті спектр вихідного сигналу збагачується численними комбінаційними і інтермодуляційними складовими, розташованими в істотно ширшій смузі частот, ніж діапазон між вищезгаданими нормальними модами ЕС.

9. Серед причин підвищеного рівня шумів вихідного сигналу в динамічному режимі приладів М-типу значну роль відіграють турбулентні явища в електронних спицях. Стійкі конвективні хмари на вершинах спиць схильні до флуктуацій форми і розмірів, що змінює в часі випадковим чином густину збуджуючого конвекційного струму. Поблизу нижньої межі області робочих анодних напруг спостерігаються суттєві часові флуктуації форми всієї електронної хмари за рахунок періодичного відриву від втулки і підйому до анода транзитних конвективних хмар. Для зменшення даних явищ слід по можливості вибирати режим роботи приладу, при якому струм катода обмежується його емісійною здатністю.

10. Незважаючи на те, що спектр коливань при самозбудженні підсилювачів зворотної хвилі М-типу із замкненим електронним потоком на карматронному виді є досить вузькосмуговим, при наявності зовнішнього сигналу з потужністю, недостатньою для пригнічення цього виду, на виході приладу з'являється широка “сітка” комбінаційних складових, обумовлених нелінійною взаємодією двох хвиль в ЕС: створеної вхідним сигналом і збуджуваної електронним потоком.

11. Серед причин, що обмежують коефіцієнт посилення дворядних підсилювачів зворотної хвилі із замкненим електронним потоком, істотну роль відіграє переважна дія на електронну хмару ВЧ-поля анодної ЕС, що створює сприятливі умови для збудження різних паразитних видів коливань. З метою пригнічення цих видів і підвищення коефіцієнта посилення вказаних приладів запропоновано використовувати одну або дві торцеві області групування, в яких присутня лише катодна ЕС, а анод виконано гладким. Це дозволяє електронному потоку безперешкодно згрупуватися під дією поля вхідного сигналу. Згруповані згустки дрейфують потім в область взаємодії, де наводять в анодній ЕС складову електромагнітного поля, синхронну за частотою із вхідним сигналом.

ОСНОВНІ ПУБЛІКАЦІЇ АВТОРА ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Грицунов А.В., Козорезов Г.Г., Копоть М.А. О повышении коэффициента усиления двухрядных усилителей со скрещенными полями // Радиотехника: Всеукр. межвед. науч.-техн. сб. - 2005. - Вып. 140. - С. 82-85.

2. Грицунов А.В. О колебаниях замкнутого электронного потока в скрещенных полях // Радиоэлектроника и информатика. - 2005. - № 2. - С. 7-15.

3. Васянович А.В., Грицунов А.В., Лебедев О.Г., Чурюмов Г.И. Эволюция спектров сигналов при переходных процессах в генераторах и усилителях М-типа // Радиоэлектроника и информатика. - 2005. - № 1. - С. 22-28.

4. Грицунов А.В. О спектральном подходе к моделированию СВЧ-приборов // Радиотехника и электроника. - 2004. - Т. 49. - С. 882-885.

5. Gritsunov A.V. An Adaptive Method of Complex Amplitudes in Spectral Simulations of the Electron Devices // Telecomm. and Radio Engineering. - 2004. - V. 61. - No. 7. - P. 623-631.

6. Gritsunov A.V. Mechanisms of an Electron Stream Self-Bunching in Magnetron Guns // Вопросы атомной науки и техники. Ядерно-физ. исследования. - 2004. - № 2. - С. 150-152.

7. Чурюмов Г.И., Фролова Т.И., Грицунов А.В., Исаева Е.Б. Анализ частотных характеристик двухкаскадного магнетронного автогенератора // Вісник Сумського державного університету. Сер. Фізика, математика, механіка. - 2004. - № 10. - С. 249-254.

8. Грицунов А.В. Выбор методов спектрального оценивания временных функций при моделировании СВЧ-приборов // Радиотехника. - 2003. - № 9. - С. 25-30.

9. Vasyanovich A.V., Gritsunov A.V., Nikitenko A.N., Horunzhii M.O. General Principles of Spectral Modeling of Microwave Devices // Telecomm. and Radio Engineering. - 2003. -V. 60. - No. 1-2. - P. 88-99.

10. Васянович А.В., Грицунов А.В., Никитенко А.Н. К оценке погрешностей предположений, лежащих в основе спектральных моделей первого уровня // Радиотехника: Всеукр. межвед. науч.-техн. сб. - 2003. - Вып. 132. - С. 60-64.

11. Gritsunov A.V., Turenko L.Y. Harmonic Decomposition of an Exciting Current in Simulation of the Electron Devices // Telecomm. and Radio Engineering. - 2002. - V. 58. - No. 11-12. - P. 56-67.

12. Грицунов А.В., Чурюмов Г.И. К моделированию прохождения радиоимпульса через нелинейную структуру медленной волны // Радиотехника: Всеукр. межвед. науч.-техн. сб. - 2002. - Вып. 130. - С. 60-67.

13. Герасимов В.П., Грицунов А.В., Писаренко В.М. К моделированию граничных условий в цепочке связанных резонаторов для метода мгновенных значений // Радиотехника: Всеукр. межвед. науч.-техн. сб. - 2002. - Вып. 129. - С. 119-126.

14. Грицунов А.В. К интегрированию уравнения возбуждения замедляющей системы для метода мгновенных значений // Радиотехника: Всеукр. межвед. науч.-техн. сб. - 2002. - Вып. 127. - С. 89-94.

15. Грицунов А.В. К решению матричного уравнения возбуждения резонаторной замедляющей системы // Радиотехника: Всеукр. межвед. науч.-техн. сб. - 2002. - Вып. 125. - С. 101-105.

16. Грицунов А.В. К расчету коэффициентов матричного уравнения возбуждения резонаторной замедляющей системы // Радиотехника: Всеукр. межвед. науч.-техн. сб. - 2002. - Вып. 124. - С. 16-23.

17. Грицунов А.В., Копоть М.А., Лебедев О.Г., Фролова Т.И. О реализации метода Прони для слабо зашумленных выборок // Радиоэлектроника и информатика. - 2002. - № 4. - С. 27-32.

18. Gritsunov A.V. On Spectral Modeling of Microwave Devices // Telecomm. and Radio Engineering. - 2001. - Vol. 55. - No. 8. - P. 98-102.

19. Грицунов А.В. К выводу уравнения возбуждения периодической замедляющей системы для метода комплексных амплитуд // Радиотехника: Всеукр. межвед. науч.-техн. сб. - 2001. - Вып. 122. - С. 169-178.

20. Грицунов А.В. К выводу уравнения возбуждения цепочки связанных резонаторов для метода мгновенных значений // Радиотехника: Всеукр. межвед. науч.-техн. сб. - 2001. - Вып. 121. - С. 156-162.

21. Грицунов А.В. О сглаживании выходных параметров нестационарных моделей // Радиотехника: Всеукр. межвед. науч.-техн. сб. - 2001. - Вып. 120. - С. 119-122.

22. Грицунов А.В. Об автоматизации определения коэффициента кратности макрочастиц // Радиотехника: Всеукр. межвед. науч.-техн. сб. - 2001. - Вып. 118. - С. 102-104.

23. Васянович А.В., Грицунов А.В., Фролова Т.И., Чурюмов Г.И. Нестационарные процессы в приборах М-типа // Радиоэлектроника и информатика. - 2001. - № 1. - С. 38-41.

24. Churyumov G.I., Gerasimov V.P., Gritsunov A.V., Zakorin V.A. Prospects of Applying a Computational Experiment to the Concept and the Use of Crossed-Field Devices // Telecomm. and Radio Engineering. - 1998. - V. 52. - No. 12. - P. 39-48.

25. Грицунов А.В., Галаган А.В. Об использовании уравнения возбуждения второго порядка при моделировании автогенераторов со скрещенными полями // Радиотехника и электроника. - 1989. - Т. 34. - С. 1719-1722.

26. Галаган А.В., Грицунов А.В., Писаренко В.М. К вопросу решения уравнения возбуждения в моделях “крупных” частиц // Радиотехника: Всеукр. межвед. науч.-техн. сб. - 1989. - Вып. 90. - С. 123-126.

27. Грицунов А.В. Об использовании квазипериодического приближения при численном моделировании усилителей М-типа // Радиотехника: Всеукр. межвед. науч.-техн. сб. - 1985. - Вып. 73. - С. 119-126.

28. Грицунов А.В. Пакет прикладных программ для моделирования СВЧ-усилителей со скрещенными полями // Радиотехника: Всеукр. межвед. науч.-техн. сб. - 1985. - Вып. 72. - С. 23-31.

29. Деклараційний патент 65216 А України, МПК H01J 25/50. Коаксіальний магнетрон / М.А. Копоть, О.В. Грицунов (Україна). - № 2003065613; Заявлено 18.06.2003; Опубл. 15.03.2004, Бюл. № 3. - 2 с.

30. Деклараційний патент 58753 А України, МПК H01J 25/50. Магнетрон / М.А. Копоть, Г.І. Чурюмов, Г.Г. Козорезов, О.В. Грицунов (Україна). - № 2002107945; Заявлено 07.10.2002; Опубл. 15.08.2003, Бюл. № 8. - 2 с.

31. Деклараційний патент 47632 А України, МПК H01J 25/50. Магнетрон / М.А. Копоть, Г.І. Чурюмов, Г.Г. Козорезов, О.В.Грицунов (Україна). - № 2001053685; Заявлено 31.05.2001; Опубл. 15.07.2002, Бюл. № 7. - 2 с.

32. Грицунов А.В. Возбуждение нестационарных немонохроматических полей в направляющих электродинамических системах. Часть I. Дискретное приближение // Прикладная радиоэлектроника. - 2004. - Т. 3. - № 2. - С. 64-70.

33. Грицунов А.В. Возбуждение нестационарных немонохроматических полей в направляющих электродинамических системах. Часть II. Непрерывное приближение // Прикладная радиоэлектроника. - 2004. - Т. 3. - № 3. - С. 67-72.

34. Васянович А.В., Грицунов О.В., Копоть М.А., Мутовіна Н.В., Фролова Т.І. Моделювання динаміки часток в нестаціонарних моделях приладів зі схрещеними полями // Теоретична електротехніка. - Львів: ЛНУ ім. Івана Франка. - 2002. - Вип. 56. - С. 54-59.

35. Churyumov G.I., Frolova T.I., Gritsunov A.V., Nikitenko O.M., Zin'kovsky V.N. The Magnetrons - Electromagnetic Interference (EMI) Sources: Computer Modeling and Experimental Investigations // Proc. Int. Symp. on Electromagnetic Compatibility (EMC EUROPE 2004) - Eindhoven. - 2004. - P. 327-331.

36. Gritsunov A.V. Non-Monochromatic Fields in a Dispersive Electrodynamic Line. I. The Discrete Approximation // Proc. Fifth IEEE Int. Vacuum Electronics Conf. (IVEC 2004) - Monterey, CA. - 2004. - P. 220-221.

37. Gritsunov A.V. Non-Monochromatic Fields in a Dispersive Electrodynamic Line. II. The Continuous Approximation // Proc. Fifth IEEE Int. Vacuum Electronics Conf. (IVEC 2004) - Monterey, CA. - 2004. - P. 222-223.

38. Gritsunov A.V., Nikitenko O.M. Probable Sources of a Noise in Crossed-Field Devices. I. Non-Generating Tubes // Proc. Fourth IEEE Int. Vacuum Electronics Conf. (IVEC 2003) - Seoul. - 2003. - P. 246-247.

39. Gritsunov A.V., Nikitenko O.M. Probable Sources of a Noise in Crossed-Field Devices. II. Generating Tubes // Proc. Fourth IEEE Int. Vacuum Electronics Conf. (IVEC 2003) - Seoul. - 2003. - P. 248-249.

40. Gritsunov A.V. Evaluation of Vortex Fields in a Non-Linear Slow-Wave Structure. I. The Method of Instantaneous Values // Proc. Third IEEE Int. Vacuum Electronics Conf. (IVEC 2002) - Monterey, CA. - 2002. - P. 143-144.

41. Gritsunov A.V. Evaluation of Vortex Fields in a Non-Linear Slow-Wave Structure. II. The Method of Complex Amplitudes // Proc. Third IEEE Int. Vacuum Electronics Conf. (IVEC 2002) - Monterey, CA. - 2002. - P. 145-146.

42. Gritsunov A.V. The Spectral and Harmonic Analysis in Microwave Electronics // Proc. XIV Int. Conf. on Microwaves, Radar and Wireless Communications (MIKON-2002). - Vol. 1. - Gdansk. - 2002. - P. 73-76.

43. Gritsunov A.V. The Spectral Approach to Solving of EMC Problems at Microwave Tubes Simulation // Proc. 16th Int. Wroclaw Symp. and Exhibition on Electromagnetic Compatibility. - Vol. 1. - Wroclaw. - 2002. - P. 139-144.

Размещено на Allbest.ru