ЖУРНАЛ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ. eISSN 1684-1719. 2023. №11
Оглавление выпускаТекст статьи (pdf)
DOI: https://doi.org/10.30898/1684-1719.2023.11.22
УДК: 537.86
МОДЕЛИРОВАНИЕ РЕЖИМОВ ГЕНЕРАЦИИ ДВУХ ГИРОТРОНОВ С ОБЩИМ РЕЗОНАНСНЫМ ОТРАЖАТЕЛЕМ
Ю.В. Новожилова, А.А. Богдашов, А.В. Назаровский,
А.П. Фокин, М.Ю. Глявин, Г.Г. Денисов
ФИЦ Институт прикладной физики им. А.В.Гапонова-Грехова РАН
603950, Нижний Новгород, ул. Ульянова, 46
Статья поступила в редакцию 27 ноября 2023 г.
Аннотация. Путем численного моделирования в приближении фиксированной структуры поля исследованы режимы генерации двух гиротронов с общим узкополосным резонансным отражателем. Построены зависимости выходной мощности и КПД генерации, частоты и фазы колебаний каждого гиротрона от параметров системы, таких как ведущее магнитное поле, взаимная отстройка собственных частот гиротронов и запаздывание отраженной волны. На примере гиротронов на частоте 28 ГГц с выходной мощностью до 10 кВт продемонстрирована возможность стабилизации частоты излучения двух гиротронов при отражении части их мощности от внешнего высокодобротного резонатора. Показано, что даже при несовпадении собственных частот резонаторов гиротронов и фаз запаздывания отраженной волны возможно получение стабильных по частоте состояний, в которых разность фаз гиротронов не зависит от времени и от начальных условий, при этом мощность излучения каждого гиротрона превышает мощность автономной генерации.
Ключевые слова: захват частоты гиротрона, численное моделирование, отражение от высокодобротного резонатора.
Финансирование: Работа поддержана Российским научным фондом, грант № 19-79-30071, https://rscf.ru/project/23-79-33004/
Автор для переписки: Новожилова Юлия Владимировна, julia.novozhilova2009@yandex.ru
Литература
1. Thumm M. K. A. et al. High-power gyrotrons for electron cyclotron heating and current drive // Nuclear Fusion. – 2019. – Т. 59. – №. 7. – С. 073001.
2. Othman M. A. K. et al. Experimental demonstration of externally driven millimeter-wave particle accelerator structure // Applied Physics Letters. – 2020. – Т. 117. – №. 7.
3. Mizojiri S. et al. Subterahertz wireless power transmission using 303-GHz rectenna and 300-kW-class gyrotron // IEEE Microwave and Wireless Components Letters. – 2018. – Т. 28. – №. 9. – С. 834-836.
4. Fukunari M. et al. Rocket propulsion powered using a gyrotron // Journal of Energy and Power Engineering. – 2017. – Т. 11. – №. 6. – С. 363-371.
5. Sintsov S. V. et al. Decomposition of carbon dioxide in a discharge maintained by continuous focused sub-terahetz radiation at atmospheric pressure // Technical Physics Letters. – 2023. – Т. 49. – № 1. С. 44.
6. Bakunin V. L., Denisov G. G., Novozhilova Y. V. Frequency and phase stabilization of a multimode gyrotron with megawatt power by an external signal // Technical Physics Letters. – 2014. – Т. 40. – С. 382-385.
7. Kuftin A. N. et al. First demonstration of frequency-locked operation of a 170 GHz/1 MW gyrotron // IEEE Electron Device Letters. – 2023.
8. Glyavin M. Y. et al. Stabilization of gyrotron frequency by reflection from nonresonant and resonant loads // Technical Physics Letters. – 2015. – Т. 41. – С. 628-631.
9. Zotova I. V. et al. Frequency locking and stabilization regimes in high-power gyrotrons with low-Q resonators // Radiophysics and Quantum Electronics. – 2016. – Т. 58. – С. 684-693.
10. Novozhilova Y. V., Ishenko A. S. Analytical theory of an RF generator phase-locked by the resonant load with delayed reflection // Journal of Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves. – 2011. – Т. 32. – С. 1394-1406.
11. Fokin A. P. et al. Experimental demonstration of gyrotron frequency stabilization by resonant reflection // IEEE Electron Device Letters. – 2021. – Т. 42. – №. 7. – С. 1077-1080.
12. Nusinovich G. S. Introduction to the Physics of Gyrotrons. – JHU Press, 2004.
13. Богдашов А. А. и др. Резонансные отражатели для экспериментального исследования влияния отраженного сигнала на режимы работы гиротронов // Известия вузов. Радиофизика. – 2020. – Т. 63. – №. 5-6.
14. Новожилова Ю.В., Богдашов А.А., Глявин М.Ю., Денисов Г.Г., Фокин А.П., Назаровский А.В., Розенталь Р.М. Исследование возможности стабилизации частоты двух гиротронов при воздействии отражения от внешнего высокодобротного резонатора // Журнал радиоэлектроники. – 2023. – №. 11. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2023.11.23
Для цитирования:
Новожилова Ю.В., Богдашов А.А., Назаровский А.В., Фокин А.П., Глявин М.Ю., Денисов Г.Г. Моделирование режимов генерации двух гиротронов с общим резонансным отражателем // Журнал радиоэлектроники. – 2023. – №. 11. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2023.11.22