Исследование взаимной синхронизации мощных гиротронов, связанных с задержкой

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 22-72-00109

НазваниеИсследование взаимной синхронизации мощных гиротронов, связанных с задержкой

Руководитель Адилова Асель Булатовна, Кандидат физико-математических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского" , Саратовская обл

Конкурс №70 - Конкурс 2022 года «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 02 - Физика и науки о космосе; 02-402 - Нелинейные колебания и волны

Ключевые слова Синхронизация, бифуркационный анализ, неизохронные осцилляторы, гиротрон, запаздывание, конкуренция мод, нелинейные колебания, системы с запаздыванием

Код ГРНТИ29.35.03, 29.35.45

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Изучение взаимной синхронизации в ансамблях связанных осцилляторов является фундаментальной проблемой радиофизики и имеет большое значение для многих приложений в области электроники, лазерной физики, биофизики и т.д. Одной из основных тенденций развития современной сверхвысокочастотной электроники является получение сверхвысоких уровней мощности путем сложения сигналов нескольких мощных генераторов. Среди различных подходов привлекает интерес использование взаимной синхронизации связанных генераторов. Наиболее широко исследовалась синхронизация в системах связанных магнетронов и виркаторов. В частности, экспериментально наблюдалась взаимная синхронизация в ансамблях из нескольких релятивистских магнетронов с различной топологией, где была достигнута мощность 2.0 ГВт в случае четырех и 2.9 ГВт в случае семи связанных магнетронов. В последнее время также привлекла внимание задача о взаимной синхронизации мощных гиротронов, поскольку комплексы, состоящие из нескольких гиротронов, используются для нагрева плазмы в установках управляемого термоядерного синтеза. С 2000-х годов обсуждается возможность использования комплексов из большого числа (порядка 100) гиротронов для запуска космических аппаратов; впрочем, на сегодняшний день в литературе приведены лишь отдельные результаты демонстрационных экспериментов. Следует отметить, что для перечисленных выше приложений важно обеспечить когерентность излучения гиротронов. На сверхвысоких частотах расстояние между связанными генераторами может существенно превышать длину волны, поэтому необходимо учитывать запаздывание сигнала, распространяющегося между ними. При этом картина синхронизации в системах с запаздыванием будет иметь ряд специфических особенностей по сравнению с системами с малым числом степеней свободы. В частности, учет запаздывания превращает систему из конечномерной в распределенную, т.е. обладающую бесконечным числом степеней свободы. Для подобных систем с ростом времени задержки число стационарных состояний, как правило, увеличивается, т.е. возникает мультистабильность. Проводившийся ранее бифуркационный анализ в основном ограничивался фазовым приближением, которое справедливо в случае слабой связи и при малой расстройке собственных частот генераторов и, соответственно, не описывает многие важные особенности процессов синхронизации. Также не учитывался ряд важных факторов, в частности, неизохронность колебаний генераторов. Значительный интерес также представляет исследование особенностей синхронизации генераторов, работающих в режиме жесткого возбуждения. Отметим, что в мощных гиротронах максимальный КПД достигается именно в режиме жесткого возбуждения. Проект посвящен развитию теории взаимной синхронизации СВЧ генераторов, связанных с задержкой. Будут исследованы вопросы влияния запаздывания сигнала на механизмы появления и исчезновения мультистабильности, влияния конкуренции различных собственных мод в многомодовом резонаторе на режимы синхронизации. С помощью современных пакетов бифуркационного анализа будет проведено исследование режимов синхронизации связанных СВЧ генераторов, используемых на практике.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Адилова А.Б., Рожнев А.Г., Рыскин Н.М. Влияние взаимной синхронизации на конкуренцию мод в двух гиротронах с запаздыванием в канале связи Нелинейные волны - 2022. Тезисы докладов XX научной школы, С. 31-32 (год публикации - 2022)

2. Аблаева Л.А., Адилова А.Б., Рыскин Н.М. Исследование режимов взаимной синхронизации двух гиротронов, связанных с задержкой «Наноэлектроника, нанофотоника и нелинейная физика»: тезисы докладов XVII Всероссийской конференции молодых ученых, C. 7-8 (год публикации - 2022)

3. Адилова А.Б., Рыскин Н.М. The Phase-Locking of High-Power Delay-Coupled Gyrotron Oscillators with Hard Excitation 2022 IEEE 8th All-Russian Microwave Conference (RMC), Стр. 94-97 (год публикации - 2023)
10.1109/RMC55984.2022.10079402

4. Адилова А.Б., Рожнев А.Г., Рыскин Н.М. Study of the Influence of Synchronization on the Mode Competition in a Gyrotron IEEE, pp.963-964 (год публикации - 2023)
10.1109/IVEC56627.2023.10157196

5. Адилова А.Б., Рожнев А.Г., Рыскин Н.М. Study of the Phase Locking of High-Power Gyrotron Oscillators Coupled with Delay THE 5-TH LNTERNATIONAL CONFERENCE "TERAHERTZ AND MICROWAVE RADIATION: GENERATION, DETECTION AND APPLICATIONS". Abstract book, С. 46 (год публикации - 2023)
10.59043/9785604953914_46_1

6. Адилова А.Б., Рыскин Н.М. Cинхронизация генераторов с жестким возбуждением, связанных с задержкой Часть 1. Фазовое приближение Известия вузов. Прикладная нелинейная динамика, Т. 32, вып. 1., С. 42-56. (год публикации - 2024)
10.18500/0869-6632-003080

7. Адилова А.Б., Рыскин Н.М. Синхронизация генераторов с жестким возбуждением, связанных с задержкой. Часть 2. Амплитудно-фазовое приближение Известия вузов. Прикладная нелинейная динамика, том 32, выпуск 5 (год публикации - 2024)

8. Адилова А.Б., Рожнев А.Г., Рыскин Н.М. Численное моделирование синхронизации в системе двух связанных мощных гиротронов диапазона 170 ГГц Всероссийская конференция «Диагностика высокотемпературной плазмы»: сборник материалов, с. 266-268 (год публикации - 2023)

9. Зарудная М.А., Аблаева Л.А., Адилова А.Б. Исследование взаимной синхронизации гиротронов с запаздыванием в канале связи НЕЛИНЕЙНЫЕ ДНИ В САРАТОВЕ ДЛЯ МОЛОДЫХ - 2023: материалы XXX Всероссийской научной конференции, Выпуск 17, с. 132-133 (год публикации - 2023)

10. Адилова А.Б., Рожнев А.Г., Рыскин Н.М. Численное моделирование нелинейных процессов в мощном гиротроне диапазона 170 ГГц «Наноэлектроника, нанофотоника и нелинейная физика»: сборник материалов XVIII Всероссийской конференции молодых ученых, С. 13-15 (год публикации - 2023)

11. Зарудная М.А., Аблаева Л.А., Адилова А.Б., Рыскин Н.М. Влияние запаздывания на взаимную синхронизацию мощных гиротронов, связанных с задержкой «Наноэлектроника, нанофотоника и нелинейная физика»: сборник материалов XVIII Всероссийской конференции молодых ученых, С. 6-7 (год публикации - 2023)

Публикации