Дмитриев Б. С., Жарков Ю. Д., Клокотов Д. В., Рыскин Н. М.
Факультет нелинейных процессов Саратовский государственный университет Саратов 410012, Россия Тел.: (8452)516947, e-mail: dmitrievBS(a)jnfo.sgu.ru
Аннотация Представлены результаты экспериментальных исследований основных характеристик многорезонаторного кпистронного автогенератора с запаздыванием в различных автоколебательнх режимах квазигармонических, автомодуляционных, хаотических.
I. Введение
Исследование сложных нестационарных, в том числе хаотических, режимов в различных приборах и устройствах СВЧ электроники в последние годы привлекает большое внимание. С теоретической точки зрения интерес к этим вопросам обусловлен очевидной связью с такими фундаментальными физическими проблемами, как возникновение турбулентности и образование диссипативных структур. Практический интерес связан с перспективами создания мощных генераторов шумоподобных сигналов с управляемыми характеристиками, которые могут найти применение в радиолокации, в установках для СВЧ нагрева плазмы, в ускорительной технике, а также в современных системах связи с использованием хаоса. Для таких приложений возможно использование автогенераторов на основе многорезонаторных клистронных усилителей, отличающихся высоким уровнем мощности и большим к.п.д.
II. Основная часть
В качестве объекта исследований был взят пятирезонаторный клистрон среднего уровня мощности десятисантиметрового диапазона. В клистроне использованы двухзазорные объемные резонаторы, работающие на противофазном виде колебаний. Входной резонатор клистрона соединен с выходным коаксиальной линией обратной связи. В цепь обратной связи через направленные ответвители включены: кристаллический детектор для наблюдения огибающей сигнала; второй кристаллический детектор для наблюдения на экране осциллографа двумерной проекции фазового портрета колебательных процессов, с помощью метода задержки; анализатор спектра для исследования полного СВЧ спектра сигналов в широкой полосе частот; цифровой частотомер для измерения частоты квазигармонических колебаний; термисторный измеритель мощности с аттенюатором; поляризационный аттенюатор для изменения глубины обратной связи.
В качестве управляющих параметров использовались ток электронного пучка и затухание в цепи обратной связи. Описанная установка обеспечивает возможность изучения работы автогенератора при одновременном наблюдении осциллограмм огибающей сигнала, его полного спектра, фазового портрета, а также измерении частоты и уровня выходной мощности. Таким образом, она позволяет достаточно точно идентифицировать характер различных колебательных режимов, включая режимы регулярной и хаотической автомодуляции.
Когда ток пучка превышает порог самовозбуждения, в системе наблюдаются режимы стационарной одночастотной генерации. Данный автогенератор характеризуется дискретным характером зон генерации. На рис. 1 и 2 приведены зависимости частоты и мощности колебаний от ускоряющего напряжения для разных значений тока пучка (зоны генерации).
При больших токах пучка происходит переход к хаотическим колебаниям, имеющим полосу более 32 МГц, при этом достигается мощность свыше 40 Вт.
III. Заключение
Представленные результаты экспериментальных исследований показывают, что подстройкой управляющих параметров можно реализовать разнообразные регулярные и хаотические режимы генерации исследуемого автогенератора и добиваться достаточно большой мощности и кпд в относительно широкой полосе частот в хаотическом режиме.
Работа выполнена при поддержке программ «Университеты России» (проект № УР 01.01.021) и РФФИ (проект № 03-02-16269)
IV. Список литературы
[1] Дмитриев Б. СЖарков Ю. Д., Рыскин Н. М.,
Шигаев А. М. Теоретическое и экспериментальное исследование хаотических колебаний клистронного автогенератора с запаздыванием. Радиотехника и электроника, 2001, т. 46, № 5. с. 604.
[2] Кузнецов С. П. Сложная динамика генераторов с запаздывающей обратной связью. Изв. вузов. Радиофизика, 1982, т. 25, №12. с. 1410.
Источник: Материалы Международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии», 2003г.