|
"ЖУРНАЛ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ" N 1, 1998 | |
А.В.
Корженевский, В.Н. Корниенко,
В.А. Черепенин
Институт радиотехники и
электроники РАН
Получена 30 ноября 1998 г.
Проблема сжатия электромагнитных импульсов является актуальной для различных областей физики и техники. Такое сжатие может быть использовано при генерации сверхмощных импульсов коротковолнового электромагнитного излучения, в ускорителях элементарных частиц на предельно высокие уровни энергии и т.д. [1].
В настоящей работе обсуждается и демонстрируется методом численного эксперимента возможность использовать для сжатия импульсов длинных линий, в которых с помощью внешнего воздействия или за счет интегрирующей нелинейности самой линии, фазовая скорость волны увеличивается в процессе распространения сжимаемого импульса. Для видеоимпульсов при этом происходит их укорочение с квадратичным или пропорциональным относительно сжатия увеличением мощности, а для импульсов с высокочастотным заполнением происходит еще и пропорциональное преобразование частоты заполнения вверх.
Результаты моделирования представлены
на рис.1 и 2. На рис. 1
показана форма радиоимпульса до и после
прохождения линейной активной ускоряющей линии,
в которой погонная индуктивность L и емкость C
менялись по закону 
, где t – время с момента влета импульса
в активную линию, 
, 
- время
пролета импульсом линии. На рис. 2
показана форма видеоимпульса до и после
нелинейной линии с памятью, в которой погонная
индуктивность и емкость менялись по закону 
, 
, I и U – ток и
напряжение в данной точке линии. Анимация на рис. 3 демонстрирует в динамике процесс
сжатия видеоимпульса в такой линии.
Использование активной ускоряющей линии позволяет реализовать пропорциональное сжатие импульса без изменения его формы. При этом для линии без потерь мощность импульса на ее выходе возрастает пропорционально квадрату коэффициента сжатия относительно мощности импульса на входе благодаря подкачке энергии от внешнего источника, управляющего параметрами линии. В нелинейной линии форма импульса искажается, его энергия сохраняется, а мощность возрастает пропорционально коэффициенту сжатия.
Рис.1. Радиоимпульс до и после прохождения
линейной активной ускоряющей линии.
Рис.2. Видеоимпульс до и после прохождения
нелинейной линии с памятью.
Рис. 3. Сжатие видеоимпульса в нелинейной линии с
памятью.
Естественно, наличие потерь и дисперсии в реальных линиях может существенно ухудшить результат сжатия, и актуальной задачей является выбор подходящей волноведущей среды для реализации предложенного механизма. Возможные варианты здесь – линии с изменяющейся геометрией, магнитоактивная плазма, ферриты и т.п.
Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований, проект № 96-02-18130а.
[1] Данилов Ю.Ю., Кузиков С.В., Павельев В.Г., Петелин М.И. // Труды VI Всероссийской школы-семинара “Физика и применение микроволн”. М.: МГУ, 1997, С. 40.
Авторы:
Корженевский Александр Владимирович, e-mail: sasha@cplire.ru
Корниенко Владимир Николаевич, e-mail: korn@cplire.ru
Черепенин Владимир Алексеевич, e-mail: cher@cplire.ru
 |
 |