?
Самовозбуждение микроволнового генератора на потоках электронных осцилляторов при центробежной электростатической фокусировке
Методами численного моделирования рассмотрено самовозбуждение многолучевых электронных генераторов на потоках нелинейных возбужденных осцилляторов, получаемых при помощи центробежной электростатической фокусировки. Способ центробежной электростатической фокусировки перспективен для реализации пространственно-развитых источников излучения, в том числе микроволновых многолучевых электронных генераторов. Многопучковый вариант устройства с параллельно вводимыми винтовыми пучками является примером двумерной пространственно-развитой системы потоков с электростатической фокусировкой. В случае экранирующих поверхностей с продольными щелями связь между пучками реализуется по вихревому полю. Электроны движутся по спиральным винтовым линиям в полях положительно заряженных стержней и представляют собой ансамбли нелинейных возбужденных электронных осцилляторов. В плоскости входа в пространство взаимодействия электронные потоки представляют собой последовательности электронных колец. С точки зрения взаимодействия с электромагнитным полем каждое кольцо представляет собой ансамбль нелинейных осцилляторов с произвольными начальными фазами. Взаимодействие потока и заданного поля сводится к индуцированному излучению ансамблей. Электронный поток может быть представлен в виде последовательности электронных колец, занимающих область длиной L. При больших токах длина системы может быть меньше длины волны (L << λ) и между осцилляторами действует радиационная связь, приводящая к самовозбуждению генератора номера p. Модели стержней используются для анализа систем с достаточно большой фазовой скоростью электромагнитного поля выделенной моды. Модель заряженных шариков применяется для исследования влияния кулоновских сил на взаимодействие потока и поля излучения. Действие кулоновских сил при больших токах луча приводит к дополнительной группировке электронного потока, которая в ряде случаев изменяет характеристики взаимодействия потока с полем излучения. Радиационное взаимодействие в многолучевом микроволновом генераторе с электронными осцилляторами, удерживаемыми электростатической фокусировкой, приводит к фазовой самофокусировке и нарастанию дипольного момента системы во времени. При наличии обратной связи по вихревому полю эти процессы приводят к самовозбуждению малых объемов активной резонансной среды и получению стационарной генерации. Воздействие шума на входе электронного потока определяет ширину спектральной линии. Радиационная связь отдельных генераторов сопровождается их взаимной синхронизацией.