Экспериментальное исследование двухчастотных режимов в генераторах дифракционного излучения

Abstract

В настоящее время многочастотные сигналы находят применение в многоканальных системах связи и многочастотных радиолокационных станциях (РЛС). Использование многочастотных РЛС повышает эффективность обнаружения, распознавания и различения объектов, что существенно повышает достоверность определения координат групповых целей и играет не последнюю роль в разработке интеллектуальных радиолокационных систем автоматического распознавания объектов. Для формирования радиолокационного изображения важное значение имеет не только диапазон, но и разнос частот формирователя (генератора) зондирующих сигналов. Разнос частот содействует формированию радиолокационных изображений, которые оказываются близки по визуальному восприятию и привычны для человека. В исследуемом генераторе разнос частот можно регулировать путем изменения анодного напряжения, что, несомненно, является одним из условий, обусловливающих высокоэффективную работу двухчастотных РЛС миллиметрового диапазона. Задача по возбуждению в генераторе двух частот решалась путем подбора условий для одновременного возбуждения в генераторе двух режимов, а именно, режима дифракционного излучения и так называемого лэддертронного режима. В обоих этих режимах энергию из объема открытого резонатора можно выводить на быстрых (объемных) волнах посредством отверстия связи, выполненном в одном из зеркал («верхнем») открытого резонатора. Оказалось, что в генераторе возбуждаются на разных частотах указанные режимы в случаях, когда в открытом резонаторе возбуждается резонансная мода, образующая в пространстве взаимодействия (в направлении движения электронного потока) два противофазных пятна поля. В этом случае электронный поток преобразуется из однопоточного в двухпоточный, что и обусловливает устойчивую работу генератора на двух частотах. Экспериментальные результаты показали устойчивость и эффективность одновременной работы генератора в указанных режимах. Причем, разнос генерируемых частот можно было изменять путем изменения анодного напряжения. Результаты исследований расширяют функциональные возможности применения генераторов в различных областях науки и техники. В частности, представляет интерес исследование возможности (или невозможности) совпадения частот указанных режимов.

В даний час багаточастотні сигнали знаходять застосування в багатоканальних системах зв’язку і багаточастотних радіолокаційних станціях (РЛС). Використання багаточастотних РЛС підвищує ефективність виявлення, розпізнавання і розрізнення об’єктів, що істотно підвищує достовірність визначення координат групових цілей і грає не останню роль у розробці інтелектуальних радіолокаційних систем автоматичного розпізнавання об’єктів. Для формування радіолокаційного зображення важливе значення має не тільки діапазон, але і рознос частот формувача (генератора) зондувальних сигналів. Рознос частот сприяє формуванню радіолокаційних зображень, які виявляються близькими по візуальному сприйняттю і звичні для людини. У досліджуваному генераторі рознос частот можна регулювати шляхом зміни анодної напруги, що, безперечно, є однією з умов, що обумовлюють високоефективну роботу двочастотних РЛС міліметрового діапазону. Завдання по збудженню в генераторі двох частот вирішувалося шляхом підбору умов для одночасного збудження в генераторі двох режимів, а саме, режиму дифракційного випромінювання і так званого леддертронного режиму. В обох цих режимах енергію з об’єму відкритого резонатора можна виводити на швидких (об’ємних) хвилях за допомогою отвору зв’язку, виконаному в одному з дзеркал («верхньому») відкритого резонатора. Виявилося, що в генераторі збуджуються на різних частотах зазначені режими у випадках, коли у відкритому резонаторі збуджується резонансна мода, що утворює у просторі взаємодії (в напрямку руху електронного потоку) дві протифазні плями поля. У цьому випадку електронний потік перетвориться з однопотокового на двопотоковий, що й обумовлює стійку роботу генератора на двох частотах. Експериментальні результати показали стійкість і ефективність одночасної роботи генератора в зазначених режимах. Причому, рознос частот, що генеруються, можна було змінювати шляхом зміни анодної напруги. Результати досліджень розширюють функціональні можливості застосування генераторів в різних галузях науки і техніки. Зокрема, становить інтерес дослідження можливості (або неможливості) збігу частот зазначених режимів.

Currently, multi-frequency signals are applied in multichannel communication systems and multi-frequency RLS. The use of multi-frequency radar systems increase the efficiency of detection, recognition and distinction of objects, which significantly improves the accuracy of determining the coordinates of group goals and plays a significant role in the development of intelligent radar systems for automatic object identification. For the radar image formation the range and the frequency spacing of the shaper (oscillator) of the probing signals are of equal importance. Frequency spacing supports to the radar images shape that are similar in visual perception and accustomed to humans. In the tested oscillator frequency spacing can be adjusted by changing the anode voltage, which is undoubtedly one of the conditions causing the high-performance of dual-frequency millimeter-wave radar. The task of the oscillator excitation in the two frequencies is solved by changing the conditions for the simultaneous excitation of the oscillator in two modes, namely, the diffraction radiation mode, and the so-called leddertron mode. In both of these modes energy from the open resonator can be displayed on the fast (“volume”) waves through the aperture coupling, made in one of the mirrors (“top”) of the open resonator. It turned out that the specified modes in the oscillator at different frequencies are excited when in open resonator the resonant mode is excited, which forms two opposite-field spot in the space interaction (in the direction of the electron beam). In this case, the electron beam is converted from a single thread in the two-line, which results in stable operation of the oscillator at the two frequencies. The experimental results show the stability and efficiency of the oscillator at the same time in these modes. Moreover, the spacing generated frequencies can be changed by varying the anode voltage. Research results extend the functionality of the oscillators in the various fields of science and technology. In particular, it is interesting to investigate the possibility (or impossibility) of matching the frequency of these modes.