Cover

     

Лекции по сверхвысокочастотной электронике для физиков

(том первый)


Д.И. Трубецков, А.Е. Храмов
Москва: ФИЗМАТЛИТ, 2003. - 496 с.
ISBN: 5-9221-0372-5

ПРЕДИСЛОВИЕ

 

Лекция 1. ВВОДНАЯ

Основные особенности сверхвысокочастотной электроники. Пять идей, которые создали СВЧ электронику. Индивидуальное излучение заряженных частиц (спонтанное излучение классических осцилляторов). Индуцированное излучение ансамбля возбужденных классических осцилляторов. Возбуждение резонансной системы заданным током. Стационарные уравнения возбуждения линии передачи электронным потоком. Нестационарная теория возбуждения волновода током медленно меняющейся амплитуды.

 

Лекция 2. Элементарная кинематическая теория клистронов

Модуляция электронного потока по скорости. Кинематический анализ процесса группировки электронов в пространстве дрейфа. 100$ идея братьев Вариан и Хансена. Клистронные усилители и умножители частоты. Некоторые результаты теории резонансных автогенераторов. Элементарная теория отражательного клистрона. Клистронный генератор с запаздыванием: от режимов монохроматических колебаний до режимов динамического хаоса.

 

Лекция 3. Волны пространственного заряда малой амплитуды

Гидродинамическое описание электронного потока. Волны пространственного заряда и группирование в пространстве дрейфа. Резистивный усилитель. Волны пространственного заряда в электронном потоке со столкновениями и диффузией. Двухлучевая неустойчивость (абсолютная и конвективная неустойчивость; глобальная неустойчивость). Неустойчивость Гельмгольца и об одной гипотезе образования спиц в кольцах Сатурна (многопучковая неустойчивость). Циклотронные волны. Связанные волны.

 

Лекция 4. Нелинейные явления в электронных потоках в гидродинамическом приближении

Неизлучательная неустойчивость Пирса. Диод Пирса: от регулярных автоколебаний к хаосу. Уравнения Годфри. Конечномерная модель колебаний в электронном потоке в диоде Пирса. Управление режимами колебаний в диоде Пирса. Нелинейные волны пространственного заряда. Моделирование нестационарных нелинейных процессов в клистроде с помощью гидродинамических уравнений.

 

Лекция 5. Математическое моделирование нелинейных явлений на ЭВМ и оптимизация параметров пролетных клистронов

Каскадное группирование электронного потока. Многорезонаторные клистроны. Нелинейная двумерная модель взаимодействия электронного потока с ВЧ полями в клистроне. Уравнения одномерной релятивистской теории многорезонаторного клистрона. Моделирование и оптимизация многорезонаторных релятивистских клистронов. Двумерные эффекты в многорезонаторных клистронных усилителях.  Многолучевые клистроны.

 

Лекция 6. Индуцированное и спонтанное излучение в резонансных автогенераторах

Индуцированное излучение в автогенераторах типа. Спонтанное излучение электрона при произвольном движении через резонатор. Связь между индуцированным и спонтанным излучением электрона в резонансных автогенераторах. Сравнение классического и квантового подхода.

 

Лекция 7. Магнетрон, амплитрон и другие

Кинематическая дрейфовая теория движения электронов в скрещенных статических электрическом и магнитном полях и в поле бегущей волны. Фазировка в скрещенных полях. Расчет мощности взаимодействия и к.п.д. применительно к плоскому магнетрону. Что вносит цилиндричность в физику магнетрона. Цилиндрический магнетрон: история создания от Хэлла до Бута и Рэндала. Вильям Браун и усилитель со скрещенными полями. Карматрон и дематрон.

 

Лекция 8. Пространственный заряд в скрещенных полях

Пространственный заряд в скрещенных полях и три загадки магнетрона (свойства магнетрона при магнитном поле больше критического, когда генерации нет; начало генерации в магнетроне; есть ли вообще стационарный режим генерации в магнетроне). Неустойчивость электронного потока в скрещенных полях. Вычислительная физика и магнетрон. Связь с проблемой турбулентности в электронном потоке. Сложная динамика пространственного заряда в усилителе со скрещенными полями.

 

Лекция 9. История создания лампы бегущей волны и элементарная теория взаимодействия электронного потока с бегущей электромагнитной волной

История изобретения Рудольфом Компфнером лампы бегущей волны. Роль Джона Пирса. Анализ взаимодействия электронного потока с бегущей прямой электромагнитной волной на основе метода последовательных приближений. Квадратичная группировка. Качественное описание процесса группирования электронов в бегущей волне. Принципы подобия для приборов с длительным взаимодействием (нерелятивистские и ультрарелятивистские пучки).

 

Лекция 10. Нелинейная теория лампы бегущей волны

Нелинейные уравнения ЛБВО. Линеаризация нелинейных уравнений ЛБВ. Дисперсионное уравнение ЛБВ. Закон сохранения энергии в электронном потоке, взаимодействующим с бегущей электромагнитной волной. Механизм фазировки в бегущей электромагнитной волне. Особенности и результаты решения задачи на ЭВМ. Спиральная лампа бегущей волны как основа усилительного модуля. Способы повышения к.п.д. ЛБВО.

 

Лекция 11. Лампа бегущей волны с цепочкой связанных резонаторов

Особенности физических процессов в ЛБВО с цепочкой связанных резонаторов. Об особенностях физических процессов вблизи границ пропускания периодической замедляющей системы. Дискретный и волновой подход к анализу взаимодействия в ЛБВО с цепочкой связанных резонаторов. Клистрон с бегущей волной.  Линейные ускорители заряженных частиц.

 

Лекция 12. Карсинотрон

Взаимодействие электронного потока с обратной электромагнитной волной. Карсинотрон. «Чужие следы на песке…» - история изобретения лампы обратной волны Компфнером и Эпштейном. Теория пускового режима лампы обратной волны в приближении заданного поля. Нелинейное поведение лампы обратной волны (результаты стационарной нелинейной теории) Лампа обратной волны магнетронного типа.

 

Лекция 13. Карсинотрон как распределенная автоколебательная система

Натурный эксперимент и нестационарная теория ЛОВ: от монохроматических автоколебаний через автомодуляцию к динамическому хаосу. Релятивистский карсинотрон: нестационарная теория и результаты численного моделирования. Влияние сил пространственного заряда и отражений от концов замедляющей структуры на генерацию в релятивистской ЛОВ. Экспериментальное исследование сложной динамики в релятивистской ЛОВ. Релятивистский карсинотрон и радиолокация.

 

Лекция 14. Некоторые методы решения нелинейных нестационарных задач электроники

Метод «частиц в ячейке». Учет влияния пространственного заряда. Методы расчета полей в замедляющей системе: метод эквивалентных схем и уравнение возбуждения. Конечно-разностный метод решения нестационарных уравнений релятивистского карсинотрона в лагранжевых переменных. Математическое моделирование электронных приборов с помощью самосогласованной системы уравнений Максвелла-Власова. Применение метода функционального отображения к анализу нестационарных процессов в ЛБВ с запаздывающей обратной связью.

 

Лекция 15. Оротрон

Взаимодействие электронного потока с полями открытых резонаторов. Излучение Смита-Парселла. Оротрон. Основные уравнения оротрона. Некоторые результаты теории оротрона. Нестационарные процессы в оротроне. Методы повышения к.п.д. оротрона. Модификации оротрона.

 


ERRATA (Список опечаток, известных на данный момент)


410012, Россия, Саратов,
Астраханская, 83, Саратовский государственный университет,
Государственный Учебно-Научный Центр "Колледж"

Tel: +7 (8452) 514540
Fax: +7 (8452) 523864
E-mail:
aeh@cas.ssu.runnet.ru


The Home Page was created: May 23, 2003