СИНХРОНИЗАЦИЯ КЛИСТРОННЫХ АВТОГЕНЕРАТОРОВ В РЕЖИМАХ ПЕРИОДИЧЕСКИХ И ХАОТИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ

February 11, 2013 by admin Комментировать »

Дмитриев Б. С., Жарков Ю. Д., Скороходов В. Н., Геншафт А. М. Саратовский государственный университет г. Саратов, Московская ул., д. 156, 410026, Россия Тел.: (8452) 516947, e-mail: DmitrievBS@info.sgu.ru

Аннотация – Приведены результаты экспериментальных исследований различных типов хаотической синхронизации автогенераторов СВЧ диапазона, выполненных на основе многорезонаторных клистронов.

I.                                       Введение

В последние годы в радиофизике и электронике стали актуальными проблемы генерации и подавления хаотических колебаний, их взаимодействия, синхронизации с целью ВОЗМОЖНОГО практического применения детерминированного хаоса [1]. В настоящий момент эффект синхронизации хаотических систем является предметом интенсивных исследований [2]. Интерес вызывают различные типы хаотического синхронного поведения связанных динамических систем.

Для различных практических приложений весьма привлекательными представляются автогенераторы СВЧ диапазона с запаздывающей обратной связью на основе многорезонаторных клистронов, отличающихся ВЫСОКИМ уровнем мощности и КПД.

Исследование сложной динамики таких автогенераторов представлено в работах [3-5]. В данной работе приведены результаты исследований по изучению синхронизации двух взаимно связанных клистронных автогенераторов.

II.                              Основная часть

Решение сформулированной задачи потребовало разработки универсальной измерительной установки, позволяющей реализовать характерные режимы синхронизации. На рис.1 приведена схема базовой измерительной установки.

Каждый автогенератор (К1 и К2) создан на основе промышленного пятирезонаторного клистрона деся- тисантиметрового диапазона длин волн среднего уровня МОЩНОСТИ. В клистронах использованы двух- зазорные объемные резонаторы, работающие на противофазном виде колебаний.

Обратная связь в автогенераторах осуществлялась соединением выходного резонатора с входным с ПОМОЩЬЮ стандартных передающих линий. В цепь обратной СВЯЗИ клистронов включены тройники для СВЯЗИ между клистронами и передачи сигнала с помощью переключателя на общую измерительную цепочку. В общую измерительную цепочку через направленные ответвители включены анализатор спектра, электронный цифровой частотомер, термистор- ный измеритель мощности, детектор и осциллограф для наблюдения двухмерной проекции фазового портрета. Глубина связи между клистронами регулировалась с ПОМОЩЬЮ поляризационных аттенюаторов (ПА). При ЭТОМ сигнал с выхода одного клис- тронного автогенератора вводился на вход другого через ферритовые вентили (ФВ). Следует указать, ЧТО собранная установка давала возможность изучить работу двух симметрично связанных клистронных автогенераторов при одновременном наблюдении ПОЛНОГО спектра генерируемых сигналов, проекции фазового портрета, измерения частоты и уровня

ВЫХОДНОЙ МОЩНОСТИ сигналов, как в автономном режиме, так И в режимах взаимной и однонаправленной связях между клистронами.

Рис. 1. Схема измерительной установки. Fig. 1. Scheme of the experimental setup

В качестве управляющих параметров использовались ТОК пучка И ускоряющее напряжение каждого клистрона. Выбором этих параметров можно реализовать различные режимы работы клистронных автогенераторов.

Сначала исследовалась взаимная синхронизация двух симметрично связанных почти идентичных клистронных автогенераторов, работающих на близких частотах с близкими уровнями выходной мощности в режиме автономных периодических колебаний. При малой разности частот и почти равной мощности в автономных режимах и достаточно сильной связи в системе взаимно связанных автогенераторов наблюдался характерный захват частоты в результате взаимной подстройки автогенераторов, так что частота генерации связанных клистронов оказывалась между частотами автономных клистронов.

В проведенных исследованиях наблюдалась также синхронизация путем полного подавления хаоса периодическим сигналом. Данный вид синхронизации происходил в системе, когда один автогенератор (назовем его «первым») работал в режиме генерации периодических (одночастотных) колебаний, а другой («второй») – в режиме развитого хаоса. Если осуществить сильное воздействие со стороны первого автогенератора на второй, то при определенной МОЩНОСТИ (определенной глубине связи) и частоте воздействия можно наблюдать срыв хаотических колебаний ВО втором автогенераторе и установление режима генерации периодических колебаний, по частоте ПОЛНОСТЬЮ совпадающих с вынуждающим сигналом. Явление синхронизации клистронных автогенераторов путем ПОЛНОГО подавления хаоса периодическим сигналом иллюстрируется на рис. 2, на котором приведены фазовые портреты и спектры колебаний при разных значениях затухания в линии однонаправленной связи клистронов.

Рис. 2. Спектры и фазовые портреты.

Fig. 2. Spectra and phase portraits

В ходе экспериментов был реализован режим полной синхронизации, в котором фазовые портреты и полные спектры оказываются почти идентичными в результате сильного взаимного воздействия. Ранее подобные результаты были получены для связанных лазеров [2].

III.                                  Заключение

Представлены результаты экспериментальных исследований различных типов синхронизации, вкпючая хаотическую, автогенераторов СВЧ диапазона. Генераторы были построены на основе промышленных многорезонаторных клистронов с запаздывающей обратной связью. Разработанные универсальная измерительная схема и методика исследований продемонстрировали широту наблюдаемых сложных эффектов при достаточно простом и оперативном в реализации способе изучения.

Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ (проект 06-02-16451) и Программы по государственной поддержке ведущих научных школ Российской Федерации (шифр НШ-4167.2006.2).

IV.                           Список литературы

[1]  Шалфеев В. Д., Осипов Г. В., Козлов А. К., Волковский А. Р. Хаотические колебания – генерация, синхронизация, управление. Зарубежная радиоэлектроника, 1997, № 10, с.27-49.

[2]  Пиковский А., Розенблюм М., Курте Ю. Синхронизация. Фундаментальное нелинейное явление.

М. Техносфера, 2003.

[3]  Дмитриев Б. С., Жарков Ю. Д., Клокотов Д. В., Рыс- кин Н. М. Экспериментальное исследование сложной динамики в многорезонаторном клистронном автогенераторе с запаздывающей обратной связью. ЖТФ, 2003, т.73, вып. 7, с. 105-110.

[4]  Shigaev А. М., Dmitriev В. S., Ziiari<ov Yu. D., Rysi<in N. IVI. Chaotic Dynamics of Delayed Feedback Klystron Oscillator and its Control by Exernal Signal. IEEE Transactions On Electron Devices, Vol. 52, № 5, p. 790 – 797, May 2005.

[5]  Дмитриев Б. С., Жарков Ю. Д., Левин Ю. И. Управление хаотическими колебаниями клистронного автогенератора внешним воздействием. – В кн.: 14-я Междунар. Крымская конф. «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии» (КрыМиКо’2004). Материалы конф. [Севастополь, 13- 17 сент. 2004 г.]. – Севастополь: Вебер, 2004, с.189-190.

SYNCHRONIZATION OF KLYSTRON ACTIVE OSCILLATORS IN PERIODICAL AND CHAOTIC REGIMES

Dmitriev B. S., Zliarkov Yu. D.,

Skorokliodov V. N., Gensliaft A. IVI.

Saratov State University Mosi<.ovsi<.aya str., 156, Saratov, 410026, Russia Ph.: +7 (8452) 516947, e-maii: DmitrievBS@info.sgu.ru

Abstract – Presented in this paper are the results of experimental research of klystron active oscillators synchronization.

I.                                        Introduction

Nowadays the effect of chaotic systems synchronization is the subject of intensive investigations. Active oscillators of SHF range based on multi-cavity klystrons are attractive for practical application. These units are remarkable for their power level and efficiency.

II.                                       Main Part

In order to investigate different types of synchronization, multipurpose measuring apparatus was developed. Active oscillators have been designed on the basis of five-resonator S-band klystrons. The scheme made it possible to study the operation of two connected klystron active oscillators and observe the whole spectrum of generated signals and phase-plane portrait at the same time and mesure the frequency and output power level. Current and accelerating voltage of electron beam were the general parameters for changing of active oscillators modes.

III.                                     Conclusion

Presented are the results of experimental investigation of synchronization effect in connected klystron active oscillators with delayed feedback. It was found out that depending on the nature of the connection and operating modes, mutual synchronization, synchronization with chaos suppression, full synchronization of these active oscillators may be observed.

Источник: Материалы Международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии», 2006г. 

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты