СОДЕРЖАНИЕ
стр.
ВВЕДЕНИЕ
6
ГЛАВА 1. УРАВНЕНИЯ МНОГОМОДОВОГО ГИРОТРОНА С ВНЕШНИМ
СИГНАЛОМ И ОТРАЖЕННОЙ ВОЛНОЙ
49
1.1. Уравнение возбуждения поля одномодового гиротрона внешним сигналом,
поступающим из сопряженного выходного волновода
50
1.2. Уравнение возбуждения поля одномодового гиротрона при воздействии
запаздывающей отраженной волны
59
1.3. Уравнения многомодового гиротрона с внешним квазимонохроматическим сигналом
или отраженной волной
60
1.4. Уравнение баланса мощностей и соотношение полей в резонаторе и выходном
волноводе гиротрона
65
1.5. Оптимизация алгоритма численного моделирования
71
Приложение 1.1. Вывод уравнений генератора с внешним сигналом или отраженной
волной на основе эквивалентной радиотехнической схемы
75
Приложение 1.2. Вывод формулы для дифракционных потерь и уравнения баланса
мощностей
78
ГЛАВА 2. ЗАХВАТ ЧАСТОТЫ МОЩНОГО ГИРОТРОНА ВНЕШНИМ
МОНОХРОМАТИЧЕСКИМ СИГНАЛОМ
82
2.1. Преимущества захвата частоты многомодового гиротрона внешним сигналом и
режимы генерации вне зон захвата
83
2.1.1. Параметры гиротронов, сценарий включения, взаимодействующие моды и
внешний сигнал
83
2.1.2. Зоны захвата частоты. Подавление паразитных мод, повышение мощности,
увеличение полосы перестройки частоты
86
2.1.3. Режимы генерации вне зон одномодового излучения в свободном гиротроне и при
воздействии внешнего сигнала. Параметрический распад рабочей моды на боковые
сателлиты
95
2.2.
Снижение флуктуаций частоты и фазы излучения при воздействии внешнего
сигнала на гиротрон с низкочастотными шумами источника питания
102
2.2.1. Описание модели и постановка задачи
103
2
2.2.2. Основные результаты и обсуждение.
104
2.3. Повышение КПД мощных гиротронов с неидеальным электронным пучком в режиме
захвата частоты
112
2.3.1. Модель и уравнения
2.3.2. Повышение КПД в режиме захвата частоты гиротрона с
разбросом скоростей
113
115
2.3.3. Повышение КПД в режиме захвата частоты гиротрона с конечной толщиной
электронного пучка
120
2.3.4. Повышение КПД в режиме захвата частоты гиротрона со
смещением/перекосом оси пучка относительно оси резонатора
123
2.4. Сопоставление теоретических результатов с экспериментальными данными по захвату
частоты 35 ГГц/0.9 МВт гиротрона сигналом магнетрона мощностью до 25 кВт
127
2.4.1. Параметры гиротрона и внешнего сигнала в эксперименте и численном
моделировании
127
2.4.2. Результаты эксперимента и моделирования. Захват частоты, биения, влияние
внешнего сигнала на КПД
130
2.5. Сопоставление теоретических результатов с экспериментальными данными по захвату
частоты 170 ГГц/1 МВт гиротрона сигналом гиротрона-драйвера
мощностью до 20 кВт
137
ГЛАВА 3. ЗАХВАТ ЧАСТОТЫ МОЩНОГО ГИРОТРОНА ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ
ВНЕШНЕГО СИГНАЛА С МОДУЛЯЦИЕЙ ЧАСТОТЫ И АМПЛИТУДЫ
141
3.1. Воздействие сигнала с периодически промодулированной частотой
3.2. Воздействие сигнала с периодически промодулированной амплитудой и двух
монохроматических сигналов
3.3. Общие закономерности захвата частоты мощного гиротрона при воздействии
квазимонохроматического сигнала
142
159
169
ГЛАВА 4. СТАБИЛИЗАЦИЯ ЧАСТОТЫ ГИРОТРОНА ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ
СЛАБОГО ОТРАЖЕНИЯ ОТ УДАЛЕННОЙ НЕРЕЗОНАНСНОЙ НАГРУЗКИ
172
4.1. Стационарные состояния. Возможность стабилизации частоты гиротрона с удаленным
нерезонансным отражателем
173
4.2. Исследование устойчивости состояний равновесия в генераторе с запаздывающим
отражением от нерезонансной нагрузки
182
4.2.1. Характеристическое уравнение
4.2.2. Исследование устойчивости относительно амплитудных возмущений
182
187
3
4.2.3. Исследование устойчивости относительно распада на боковые сателлиты при
оптимальном превышении тока над стартовым значением
188
4.2.4. Построение границ областей устойчивости относительно распада на боковые
сателлиты
при
значением
произвольном
превышении
тока
над
стартовым
193
4.3. Сопоставление теоретических и экспериментальных результатов исследования
влияния отражений от нерезонансной нагрузки на режимы генерации 28 ГГц
гиротрона
202
4.4. Стабилизация частоты гиротрона с удаленным отражателем в условиях взаимодействия
мод эквидистантного спектра
207
4.4.1. Параметры гиротрона и отраженной волны.
208
4.4.2. Результаты расчетов: стабилизация частоты, возрастание КПД, снижение
флуктуаций частоты и фазы
211
4.5. Возбуждение моды встречного вращения при воздействии отраженной волны на
гиротрон с однонаправленным квазиоптическим выходным преобразователем 218
4.5.1. Конкуренция мод прямого и встречного вращения в гиротроне
с отражением
219
4.5.2.
Интерпретация экспериментального исследования 53 ГГц гиротрона с
колеблющимся отражателем
224
ГЛАВА 5. СТАБИЛИЗАЦИЯ ЧАСТОТЫ ИЗЛУЧЕНИЯ ГИРОТРОНА ПРИ
ВОЗДЕЙСТВИИ СЛАБОГО ОТРАЖЕНИЯ ОТ ВЫСОКОДОБРОТНОГО
РЕЗОНАТОРА
227
5.1. Возможность стабилизации частоты гиротрона с высокорезонансным отражателем 228
5.1.1. Стабилизация частоты при вариациях циклотронной расстройки
229
5.1.2. Стабилизация частоты при вариациях собственной частоты резонатора
гиротрона
233
5.2. Исследование переходных процессов и устойчивости стационарных состояний в
гиротроне в высокорезонансным отражателем
239
5.2.1. Уравнения связанных колебаний гиротрона и внешнего резонатора. Стабилизация
частоты
239
5.2.2.
Устойчивость состояний со стабилизированной частотой. Сценарий
установления устойчивых состояний
243
5.3. Экспериментальное исследование стабилизации частоты в 28 ГГц гиротроне с внешним
квазиоптическим высокодобротным резонатором
244
4
5
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 249
СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ АВТОРА ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ 251
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 261
