Математическое моделирование физических процессов усиления, генерации и умножения частот в многолучевых СВЧ приборах клистронного типа с многозазорными резонаторами тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.18, доктор наук Мучкаев Вадим Юрьевич

• Мучкаев Вадим Юрьевич
• доктор наук
• 2022

Оглавление диссертации доктор наук Мучкаев Вадим Юрьевич

Введение

1 Разработка, программная реализация и применение трехмерной математической модели для анализа комплекса электронных и электродинамических параметров многозазорных резонаторов клистронов

1.1 Введение

1.2 Расчет распределения электромагнитного поля в электродинамических системах

1.2.1 Базовая модель

1.2.2 Метод конечных разностей во временной области. Общие замечания

1.2.3 Источник возбуждения

1.2.4 Граничные условия

1.2.5 Программная реализация метода конечных разностей во временной области

1.3 Разработка методики трехмерного расчета электродинамических и электронных параметров резонансных структур

1.3.1 Базовые уравнения

1.3.2 Критерии оптимизации. Особенности расчета усредненных значений

1.3.3 Метод расчета усредненных по площади взаимодействия значений р и М

1.3.4 Программная реализация метода расчета электронных и электродинамических параметров

1.3.5 Результаты решения некоторых тестовых задач с

помощью разработанных математических моделей и

составленных на их основе программ

1.4 Выводы

2 Разработка трехмерной самосогласованной математической модели для анализа взаимодействия электронного потока с электромагнитными полями резонансных структур

2.1 Введение

2.2 Базовые уравнения

2.3 Расчетный цикл

2.4 Аппроксимация силы Лоренца

2.5 Процедура дискретизации уравнения движения

2.6 Расчет самосогласованного поля. Вычисление сеточных

функций

2.7 Программная реализация трехмерной самосогласованной математической модели. Общие замечания

2.8 Выводы

3 Математическое моделирование физических процессов автогенерации в многолучевых СВЧ электровакуумных приборах с пространственно развитыми электродинамическими системами

3.1 Введение

3.2 Генерация СВЧ излучения в монотроне с двухзазорным резонатором

3.2.1 Параметры электродинамической системы

3.2.2 Результаты численного моделирования режима

генерации

3.3 Моделирование процесса генерация СВЧ излучения в

монотроне с трехзазорным резонатором

3.3.1 Расчет параметров электродинамических систем и

значения пускового тока

3.3.2 Моделирование режима генерации в монотронах с различными вариантами группировки электронного

потока

3.4 Генерация сверхмощного СВЧ излучения в гибридном

многолучевом генераторе с двухзазорным резонатором

3.4.1 Электродинамическая система исследуемого

виркатора

3.4.2 Расчет значения предельного вакуумного тока для многолучевой конструкции

3.4.3 Режимы генерации

3.4.4 Режим одночастотной генерации

3.5 Выводы

4 Математическое моделирование процессов взаимодействия электронных потоков с электромагнитными полями резонансных систем, возбуждаемых одновременно на двух кратных частотах

4.1 Введение

4.2 Анализ возможности использования электродинамических

систем приборов Ки диапазона в Ка диапазоне

4.2.1 Конструкция электродинамической системы

4.2.2 Моделирование клистронов с разными конструкциями резонаторов группирователя

4.3Реализация двухчастотного режима в многозазорных

резонаторах

4.3.1 Особенности модуляции электронного потока при пролете через двухзазорный резонатор с кратным соотношением

частот двух видов колебаний

4.3.2 Двухчастотный режим в резонаторе с пролетной трубой

круглой формы

4.4 Генерация двухчастотного излучения в монотронах с многозазорными резонаторами

4.4.1 Генерация излучения на частотах/0 и 2/0 в монотронах с многозазорными резонаторами

4.4.2 Генерация излучения на частотах /0 и 3/0 в монотронах с многозазорными резонаторами

4.5 Выводы

5 Численные исследования, направленные на улучшение комплекса выходных параметров усилительных клистронов с новыми типами пространственно развитых электродинамических систем, работающих в коротковолновой

части СВЧ диапазона

5.1 Введение

5.2 Моделирование и оптимизация процессов извлечения СВЧ энергии из электронного потока при пролете через многотрубный двухзазорный резонатор 5 диапазона

5.2.1 Электродинамические параметры исследуемой модели резонатора

5.2.2 Результаты численного моделирования процесса извлечения СВЧ энергии в выходном резонаторе

5.3 Многозазорные резонаторы фрактального типа для миниатюрных многолучевых приборов Хи Ки диапазонов

5.3.1 Особенности конструирования кластерного двухзазорного резонатора фрактального типа

5.3.2 Параметры кластерного двухзазорного резонатора

фрактального типа

5.4 Особенности взаимодействия электронного потока с полями

PBG резонаторов K диапазона

5.4.1 Методика конструирования промежуточного двухзазорного резонатора

5.4.2 Оптимизация конструкции двухзазорного резонатора

5.4.3 Оценка параметров выходного резонатора

5.4.4 Модель четырехзазорного выходного резонатора

5.4.5 Результаты численного моделирования отбора СВЧ

энергии в четырехзазорном резонаторе

5.5 Выводы

6 Численные исследования и оптимизация конструкций многозазорных резонаторов приборов клистронного типа с ленточными электронными потоками, работающих в миллиметровом диапазоне длин волн

6.1 Введение

6.2 Оптимизация конструкции двухзазорного резонатора W диапазона частот

6.2.1 Модель исследуемого двухзазорного резонатора

6.2.2 Электродинамические параметры резонатора на синфазном виде колебаний

6.2.3 Электродинамические параметры резонатора на противофазном виде колебаний

6.3 Оптимизация конструкции трехзазорного резонатора W диапазона частот

6.3.1 Модель исследуемого трехзазорного резонатора

6.3.2 Электродинамические параметры резонатора на синфазном виде колебаний

6.4 Характеристики выходного резонатора для клистрона Ж диапазона

6.4.1 Оценка необходимого количества зазоров в выходном резонаторе

6.4.2 Электродинамические параметры выходного

резонатора

6.5 Расчет предельных значений КПД в монотронах с двухзазорным резонатором Ж диапазона и ленточным электронным потоком

6.5.1 Проблема выбора оптимальных размеров пролетного

канала

6.5.2 Модель монотрона Ж диапазона с двухзазорным резонатором

6.6 Выводы

Заключение

Список использованной литературы

Приложение

Приложение

Приложение

ВВЕДЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Математическое моделирование физических процессов усиления, генерации и умножения частот в многолучевых СВЧ приборах клистронного типа с многозазорными резонаторами»

Актуальность работы.

Прогресс в дальнейшем развитии систем телекоммуникации, радиолокации, радиоастрономии, систем космической связи, устройств диагностики и спектроскопии различных сред, СВЧ энергетики (беспроводная передача больших уровней энергии) во многом зависит от совершенствования применяемых в них электровакуумных источников СВЧ излучения [1-12]. Во всех этих областях широкое распространение получили приборы клистронного типа [13-22], к которым относятся клистроны, клистроны распределенного взаимодействия, монотроны, и т.д. В зависимости от особенностей конструкции они используются как генераторы, усилители или умножители частоты.

Основные выходные характеристики (рабочая частота, КПД, мощность, ширина полосы усиливаемых частот) приборов клистронного типа прежде всего определяются комплексом параметров электродинамической системы (ЭС) и электронного потока.

В СВЧ диапазоне задачи повышения КПД и выходной мощности особенно актуальны для высокомощной (сотни киловатт - десятки меговатт) и сверх мощной (сотни меговатт - десятки гиговатт) вакуумной электроники и физики плазмы. Это связано с широким применением приборов клистронного типа в таких областях науки и техники как нагрев плазмы, ядерный синтез, ускорение ионов и в других приложениях [23-25].

На сегодняшний день задача повышения рабочей частоты сводится, во многом, к освоению субтерагерцового (суб-ТГц) и терагерцового (ТГц) диапазонов частот (миллиметрового и субмилиметрового диапазонов длин волн), занимающих участок спектра между микроволновым и инфракрасным диапазонами [26-28]. Для методов классической вакуумной электроники эти диапазоны являются слишком коротковолновыми, а для

методов квантовой электроники слишком низкочастными, в результате чего образуется так называемый "терагерцовый провал" [26, 29].

Среди классических вакуумных СВЧ устройств с прямолинейными потоками приборы клистронного типа являются одними из самых перспективных источников миллиметрового (мм) и субмиллиметрового (суб-мм) диапазонов длин волн [30-40]. Наибольших успехов в этом направлении были достигнуты фирмой CPI, создавшей целую линейку клистронов распределенного взаимодействия (КРВ) с рабочей частотой от 30 ГГц до 280 ГГц со средней выходной мощностью от 400 Вт (импульсная 3 кВт) на частоте 95 ГГц до 0.3 Вт (импульсная 30 Вт) на частоте 280 ГГц [30].

Тем не менее при разработке КРВ необходимо решить целый ряд проблем, вызванных, в первую очередь, уменьшением линейных размеров области взаимодействия, ростом плотности тока и ускоряющего напряжения, создание электродинамических систем с увеличенным волновым сопротивлением и т.д. К тому же, при приближении к границе ТГц диапазона (к 300 ГГц и выше) мощность КРВ резко снижается, что вызвано принципиальными физическими ограничениями: плотность тока, удельная термическая нагрузка и значения механических допусков принимают критические значения.

Для улучшения выходных характеристик клистронов наряду с тороидальными однозазорными резонаторами применяют многозазорные, и, в частности, двухзазорные резонаторы [41-54]. Однако возможности существенного улучшения электронных и электродинамических параметров двухзазорных резонаторов традиционных конструкций к настоящему времени практически исчерпаны. Это обстоятельство затрудняет как дальнейшее повышение мощности и КПД в приборах клистронного типа на уже освоенных частотах, так и их продвижение в миллиметровый и субмиллиметровый диапазоны длин волн.

Учитывая, что экспериментальные исследования являются крайне трудоемкими и дорогостоящими, и, зачастую, не позволяют выявить и объяснить особенности наблюдаемых явлений, решение выше описанных проблем невозможно без привлечения современных средств математического моделирования.

Исследованию электродинамических структур и устройств с многозазорными резонаторами посвящены работы многих отечественных и зарубежных учёных: Ю.А. Кацмана, С.В. Лебединского, В.М. Лопухина, С.А. Зусмановского, С.В. Королева, А.З. Хайкова, С.Н. Голубева, Григорьева А.Д., К.Г. Симонова, В.П. Панова, В.К. Федяева, А.Н. Арсеньевой, О. Хайля, М. Чодорова, С. Фан, Р.Б. Нельсона, B.M. Marder, R.B. Miller, G. Caryotakis, J.J. Barroso и др.

В настоящее время к ЭС предъявляется большое количество часто противоречивых требований, выполнение которых осложняется с ростом рабочей частоты. Помимо высоких значений электронных и электродинамических параметров они должны обеспечивать: работу при относительно низких ускоряющих напряжениях, хорошее частотное разделение, отсутствие возбуждения паразитных мод, небольшие габариты и массу, возможность изготовления традиционными технологиями, высокую долговечность и жесткость конструкции, приемлемую удельную термическую нагрузку и т.д. [22, 55-58]. В связи с чем существует потребность в разработке новых перспективных конструкций ЭС для приборов клистронного типа и исследование многочастотных режимов работы, в которых электронный поток взаимодействует одновременно с полями нескольких видов колебаний.

К тому же до последнего времени в указанных работах расчет электронных и электродинамических характеристик резонаторов выполняется с помощью приближенных аналитических формул, которые далеко не всегда позволяют учесть особенности конструкций исследуемых моделей и распределения электромагнитных полей в них. Сложности

вызывает также расчет целевых функций, особенно их усредненных значений, по которым производится оптимизация и/или выбор той или иной электродинамической конструкции. Перечисленные обстоятельства затрудняют выполнение корректной оптимизации резонаторов и выбор наилучших конструкций.

В настоящее время существует различные коммерческие программные коды, такие, например, как CST STUDIO SUITE, HFSS, MAGIC, VSim, XFdtd и др. В силу своей универсальности они не всегда подходят для решения вышеперечисленных задач, так как исследователь не может проконтролировать какие алгоритмы и математические основы были задействованы во время расчетов. Так же стоит отметить высокую стоимость коммерческих программ, из-за чего они не всегда доступны исследователям.

Для решения вышеперечисленных задач большой интерес вызывает развитие и исследование новых конструкций многозазорных резонаторов с улучшенными электронными и электродинамическими параметрами, анализ особенностей взаимодействия электромагнитных полей этих резонаторов с электронными потоками (многолучевыми, ленточными), исследование режимов, в которых взаимодействие электронного потока происходит одновременно с несколькими видами колебаний.

Вышесказанное определило цель диссертационной работы. Разработка и исследование с помощью методов трехмерного математического моделирования новых конструкций клистронов с многозазорными резонаторами с улучшенными электронными и электродинамическими параметрами, исследование особенностей взаимодействия (в одно- и многочастотных режимах) электромагнитных полей этих резонаторов с электронными потоками (многолучевыми, ленточными).

Для достижения поставленной цели в работе были решены следующие задачи:

1. Разработка и эффективная программная реализация трехмерной математической модели для расчета распределения электромагнитных полей и собственных частот электродинамических систем.

2. Разработка и программная реализация методик расчета электронных и электродинамических параметров и их усредненных по площади взаимодействия значений, позволяющих корректно рассчитывать значения целевых функции.

3. Разработка и эффективная программная реализация трехмерной самосогласованной математической модели для расчета взаимодействия электромагнитных полей многозазорных резонаторов с электронными потоками.

4. В рамках разработанных трехмерных программ анализ механизмов и закономерностей увеличения КПД и выходной СВЧ мощности в мощных генераторах монотронного типа и в сверхмощных гибридных приборах за счет увеличения количества зазоров и перехода к многолучевой электронным потокам.

5. Исследование условий и механизмов возбуждения в многозазорных резонаторах высших видов колебаний, частота которых кратна основной, а также влияние многочастотных режимов на модуляцию электронного потока и исследование режимов одновременной генерации на нескольких частотах.

6. Исследование и оптимизация многотрубных многозазорных резонаторов, в том числе построенных по правилам клеточных автоматов, для определения предельных значений КПД и выходной мощности при их использовании в усилительных клистронах.

7. Исследование и оптимизация электродинамических систем для перспективных приборов клистронного типа коротковолновой части миллиметрового диапазона с ленточным электронным потоком.

Объектом исследования являются СВЧ приборы клистронного типа с многозазорными резонаторами и многолучевыми и ленточными электронными потоками.

Предметом исследования являются процессы усиления и генерации СВЧ колебаний при взаимодействия (в одно- и многочастотных режимах) электромагнитных полей многозазорных резонаторов с электронными потоками (многолучевыми, ленточными).

Научная новизна работы соответствует пунктам 1, 3-5 и 7 паспорта специальности 05.13.18 и заключается в следующем:

1. Разработана трехмерная математическая модель на основе метода конечных разностей во временной области с прямоугольной пространственно временной сеткой для расчета распределений электромагнитных полей и собственных частот ЭС, отличающаяся способом адаптации пространственной сетки, возможностью возбуждения электромагнитного поля как от точечного мягкого источника, так и от волноводного порта с заданным распределением поля в его плоскости, соответствующему пространственному распределению волны Н10, реализацией двух типов граничных условий: для идеальных проводников и абсорбционные граничные условия Тафлова (пп. 1, 3, 7 паспорта специальности 05.13.18).

2. Разработаны методика и алгоритм расчета по полученным ранее трехмерным распределениям электромагнитных полей резонансных систем характеристического сопротивления, коэффициента взаимодействия и относительной электронной проводимости, усредненных по площади взаимодействия. Расчет может производиться как с учетом релятивистского характера движения электронного потока, так и без него (пп. 1, 3, 7 паспорта специальности 05.13.18).

3. Создана трехмерная самосогласованная математическая модель, основанная на методе крупных частиц, для моделирования и анализа взаимодействия электронных потоков с электромагнитными полями ЭС,

отличающаяся возможностью учета релятивистского характера движения электронного потока, учета внешнего однородного магнитного поля и методом расчета плотности электронного тока, позволяющим удовлетворить уравнению непрерывности, и, следовательно, выполнить закон Гаусса (пп. 1, 3, 7 паспорта специальности 05.13.18).

4. На основе разработанных математических моделей и методик расчета электронных и электродинамических параметров создан комплекс программ, позволяющий проводить полный цикл численных исследований ЭС: «холодные» расчеты, расчет электронных и электродинамических параметров и целевых функций на их основе, оптимизацию структуры, «горячие» расчеты с электронным потоком. Используя данный программный комплекс, были получены результаты, приведенные в пунктах 5-15 (п. 4 паспорта специальности 05.13.18).

5. С использованием разработанных трехмерных программ и методик расчета электронных и электродинамических параметров впервые проведено комплексное исследование монотрона с двухзазорным резонатором К диапазона частот. В частности в ходе моделирования процесса генерации СВЧ колебаний показана возможность достижения высоких значений КПД (до 31.1 %) и выходной СВЧ мощности (до 758 Вт) в диапазоне ускоряющих напряжений 2-3 кВ и токе электронного потока не превышающем 1 А. Проведено сравнение полученных в ходе численного моделирования результатов с результатами экспериментальных исследований и получено хорошее согласование численных результатов и экспериментальных данных (пп. 5, 7 паспорта специальности 05.13.18).

6. В рамках разработанных трехмерных математических моделей и программ впервые проанализирован процесс генерации СВЧ колебаний в многолучевом монотроне К диапазона частот с трехзазорным резонатором и рассмотрено два варианта конструкции. Первый - модуляция электронов по скоростям в первом зазоре с отбором СВЧ мощности во втором и третьем зазорах, второй - модуляция в первом и втором зазорах с отбором СВЧ

мощности в третьем зазоре. Установлено, что во втором варианте можно добиться больших значений КПД и выходной мощности при более низком ускоряющем напряжении. Показан также значительный рост выходной СВЧ мощности и КПД монотрона при увеличении количества зазоров в резонаторе с двух до трех (п. 5 паспорта специальности 05.13.18).

7. Предложена новая схема сверхмощного (сотни МВт) многолучевого генератора с релятивистским электронным потоком со сверхкритическим током, электродинамическая система которого образована двухзазорным резонатором. В результате проведенного трехмерного моделирования установлены условия возникновения колебаний, близких к одночастотным. Для этого режима рассчитаны выходные характеристики: мощность генерации, КПД, спектральный состав. Выявлено увеличение значения предельного вакуумного тока при переходе от однолучевой конструкции к многолучевой (п. 5 паспорта специальности 05.13.18).

8. С помощью разработанных трехмерных математических моделей и программ впервые выполнены исследования особенностей возбуждения высшего вида колебаний, способного относительно эффективно взаимодействовать с электронным поток, в многозазорных резонаторах при кратном соотношении (равного двум или трем) частот высшего и основного видов колебаний. Показано, что высшая мода может возбуждаться даже при значении тока электронного потока значительно ниже минимального, необходимого для самовозбуждения на высшем виде колебаний. Установлено, что в зависимости от величины амплитуды поля высшей моды происходит либо улучшение модуляции электронного потока на частоте основного вида, либо появляются сгустки на частоте высшего вида (п. 5 паспорта специальности 05.13.18).

9. Выполнены численные исследования особенностей генерации в монотроне с трехзазорным резонатором и кратным соотношением, равным двум, частот высшего/ ~ 61 ГГц и основного/ ~ 30.5 ГГц видов колебаний

с целью анализа характеристик излучения на частотах / и 2/0 в монотроне. Исследовано влияние расстройки = /ь - 2/0 на мощность выходного излучения на частотах /0 и 2/0. Рассчитаны основные выходные характеристики на частотах /0 и 2/0: мощность СВЧ излучения, КПД, спектральный состав (п. 5 паспорта специальности 05.13.18).

10. Проведено трёхмерное численное моделирование генерации излучения на частотах /0 и 3/0 в монотроне с трехзазорным резонатором с кратным соотношением, равным трем, частот высшего / ~ 100 ГГц и основного /0 ~ 33.3 ГГц видов колебаний. Исследовано влияние микропервеанса и величины нагруженной добротности на мощность излучения и КПД на частоте 3/0. Показана возможность создания источника излучения субтерагерцового диапазона с выходной мощностью несколько десятков ватт и электродинамической системой, размеры которой позволяют изготовить ее стандартными технологиями (п. 5 паспорта специальности 05.13.18).

11. Проведено трехмерное моделирование и оптимизация процессов извлечения СВЧ энергии из электронного потока при пролете через многотрубный двухзазорный резонатор для мощного клистрона (десятки -сотни кВт) 5 диапазона. Показана возможность достижения предельных значений КПД - до 77 % при выходной мощности около 100 кВт (п. 5 паспорта специальности 05.13.18).

12. Впервые выполнены исследования и оптимизация параметров двухзазорных резонаторов для низковольтных клистронов X и К диапазонов, конструкции которых построены по правилам клеточных автоматов на гексагональных сетках: «фрактального ковра» для резонатора X диапазона и автомата Улама-Уорбертона для резонатора К диапазона. Исследуемые конструкции показали возможность достижения хорошего частотного разделения и высоких значений электронных и электродинамических параметров (п. 5 паспорта специальности 05.13.18).

13 Проведено трехмерное численное моделирование процесса отбора СВЧ мощности в четырехзазорном резонаторе К диапазона, основные элементы которого построены по правилам клеточного автомата Улама-Уорбертона на гексагональной сетке. Рассмотрено две конструкции: с неизменным расстоянием между центрами зазоров и с последовательным уменьшением расстояния между центрами зазоров по ходу движения электронного потока. Из полученных данных следует, что второй вариант конструкции более оптимальный по сравнению с первым вариантом (п. 5 паспорта специальности 05.13.18).

14. В рамках разработанных математических моделей выполнен расчет и оптимизация конструкций промежуточных двух- и трехзазорного резонаторов для клистрона Ж диапазона с ленточным электронным потоком. Показано, что в качестве рабочей моды целесообразно выбирать синфазный вид. Полученные данных для промежуточных резонаторов позволили провести оценку необходимого количества зазоров в выходном резонаторе, для которого также были рассчитаны электронные и электродинамические параметры и предельные значения контурного КПД (п. 5 паспорта специальности 05.13.18).

15. Предложена оригинальная конструкция монотрона с двухзазорным резонатором Ж диапазона, ленточным электронным потоком и выходной мощностью порядка 1 кВт. Показано, что плотностью тока, значения собственной и нагруженной добротностей определяют минимальную приведенную ширину пролетного канала, при которой возможен съем СВЧ мощности с рассматриваемого монотрона. С помощью разработанных трехмерных математических моделей были рассчитаны основные выходные характеристики модели монотрона: мощность СВЧ излучения, КПД, спектральный состав (п. 5 паспорта специальности 05.13.18).

Основные результаты и положения, выносимые на защиту.

1. Разработана методика расчета по найденным ранее трехмерным распределениям электромагнитного поля усредненных по площади взаимодействия значений электродинамических параметров.

2. Предложены трехмерные математические модели и программный комплекс, разработанный на их основе, позволяющий рассчитывать параметры электродинамических систем и исследовать взаимодействие их электромагнитных полей с электронными потоками.

3. Применение многозазорных электродинамических систем с многолучевыми электронными потоками позволяет существенно увеличить КПД генераторов с времяпролетными эффектами как с интенсивными нерелятивистскими, так и релятивистскими электронными потоками.

4. В многозазорных резонаторах можно возбудить высший вид колебаний, относительно эффективно взаимодействующий с электронным потоком, при токе электронного потока значительно ниже тока возбуждения. При этом необходимым условием является наличие кратного соотношения частот между высшим и рабочим видами колебаний.

5. В модулирующих резонаторах суммарное действие на электронный поток рабочего и возбужденного высшего вида колебаний, отношение частот которых кратно, может приводить либо к улучшению качества модуляции на основной частоте, либо к появлению сгустков электронов, следующих с частотой высшего вида колебаний.

6. Предложены новые конструкции пространственно-развитых многозазорных резонаторов для многолучевых клистронов, в том числе конструкция которых может быть построена по правилам клеточных автоматов, обеспечивающих достижения высоких значений КПД и выходной мощности в приборах клистронного типа 5, Ь и К диапазонов частот.

7. Проведен расчет и оптимизация электродинамических параметров многозазорных резонаторов для приборов с ленточным электронным

потоком коротковолновой части миллиметрового диапазона длин волн. Показана возможность создания на их основе эффективных генераторов с выходной мощностью порядка 1кВт.

Научная и практическая значимость диссертационной работы заключается в следующем.

Научная значимость определяется тем, что разработан комплекс математических моделей, методов, методик и программ трехмерного моделирования, позволяющих проводить полный цикл численных исследований электродинамических структур: «холодные» расчеты, расчет основных электродинамических параметров и целевых функций на их основе, оптимизацию структуры, «горячие» расчеты с электронным потоком. Такой подход позволяет наиболее полно проводить исследования новых физических явлений в электродинамических системах со сложной геометрией при прохождении через них электронных потоков (одно- и многолучевых, ленточных и д.р.). В рамках диссертационной работы соискателем предложен оригинальный способ продвижения классических приборов вакуумной СВЧ электроники в субтерагерцовый и терагерцовый диапазоны - за счет генерации на высших видах колебаний, частоты которых кратны частоте основного вида. Приведены результаты исследований перспективных конструкций электродинамических систем, построенных по образу клеточных автоматов, структур с ленточным электронным потоком.

Практическая значимость обусловлена разработанным комплексом математических моделей, методов и программ трехмерного моделирования, которые могут применяться на практике для расчета конкретных конструкций электродинамических систем. Разработанная методика расчета усредненных по площади взаимодействия значений электродинамических параметров позволяет значительно уменьшить числовой шум при вычислении целевых функций и, следовательно, увеличить точность нахождения оптимальных размеров. Полученные результаты полезны для

оптимизации существующих и создания принципиально новых устройств вакуумной СВЧ электроники, электроники больших мощностей, ускорителей, для создания перспективных источников излучения миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов длин волн. Приведены результаты исследований новых конструкций электродинамических систем, построенных по образу клеточных автоматов, структур с ленточным электронным потоком.

При выполнении диссертационной работы предложен ряд компьютерных программ, которые защищены свидетельствами Российской Федерации. Результаты диссертации были использованы при выполнении ряда НИР и научных грантов, внедрены на предприятиях: АО «НПП «Алмаз» (Приложение 1), АО «НПП «Контакт» (Приложение 2).

При проведении учебного процесса (Приложение 3) по направлению 11.03.04 «Электроника и наноэлектроника» в Саратовском государственном техническом университете имени Гагарина Ю.А. использовались результаты диссертации при чтении лекций и проведении лабораторного работ по курсам «Автоматизация проектирования электронных устройств», «Программные средства физического эксперимента», «Электродинамика и микроволновая техника», при подготовке выпускных квалификационных работ.

Личный вклад. Все, основные результаты, полученные при написании диссертации, выводы и положения, составленные на их основе, разработанные математические модели и программное обеспечение, которое использовалось для расчетов, получены лично соискателем, либо под его непосредственным руководством. В совместных работах автору принадлежит ведущая роль в разработке общей концепции работы, её структуры, методик исследований и расчетов, создании математических моделей и программ на их основе. Автором диссертации были разработаны алгоритмы программ и написан реализующий их программный код, были получены свидетельства о государственной регистрации программ для ЭВМ

в Роспатенте, зарегистрированные под №№ 2011611748, 2021614268, 2021615429, 2021617320. Эти программы используются не только в исследовательских целях, но и в учебном процессе.

Достоверность результатов проведенных исследований обеспечивается использованием исходных уравнений, которые приняты в научном мире, применением методов и подходов, апробированных и хорошо себя зарекомендовавших при проведении разнообразных исследований большим количеством научных групп, корректностью принятых допущений, адекватностью применяемых математических моделей. Все разработанные математические модели и программы на их основе предварительно подвергались разнообразному тестированию, которое показало хорошее соответствие с известными данными. Достоверность результатов подтверждается также их соответствием современным физическим представлениям, непротиворечивостью предварительной аналитической оценке. Ряд численных результатов, полученных в ходе выполнения диссертационной работы, согласуется с экспериментальными данными.

Апробация работы.

Основные результаты диссертации были использованы при выполнении следующих НИР.

Под руководством соискателя:

• Грант РФФИ №16-32-00134 «Генерация терагерцового излучения путем умножения частоты в многозазорных резонаторах», 2016 -2017 гг.

Соискатель был основным исполнителем:

• Грант ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» (соглашение № 14.B37.21.0909) по теме «Исследование физических процессов в мощных многолучевых СВЧ электровакуумных приборах с электродинамическими системами, выполненными на основе многомодовых резонаторов», 2012 - 2013 гг.;

Список литературы диссертационного исследования доктор наук Мучкаев Вадим Юрьевич, 2022 год

Список использованной литературы

1. Tonouchi M. Cutting-edge terahertz technology // Nature Photonics, 2007, pp. 97-105.

2. Исаев В.М., Кабанов И.Н., Комаров В.В., Мещанов В.П. Современные радиоэлектронные системы терагерцового диапазона // Доклады ТУСУРа, № 4 (34), декабрь 2014. С. 5-21.

3. Григорьев А.Д. Проблемы разработки источников мощного когерентного излучения терагерцевого диапазона // Тез. докл. IV Всер. научно-технической конф. «Электроника и микроэлектроника СВЧ». СПб: СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2015. Т.1. с.139.

4. Вишневский В., Фролов С., Шахнович И. Радиорелейные линии связи в миллиметровом диапазоне: новые горизонты скоростей // Электроника НТБ, 2011, №1, с. 90.

5. Taylor Z.D., Singh R.S., Bennett D.B. et al. THz medical imaging: in vivo hydration sensing // IEEE Transactions of Terahertz Science and Technology. 2011. Vol. 1, No 1. P. 201-219.

6. Federici J., Moeller L. Review of terahertz and subterahertz wireless communications // J. Appl. Phys. 107. 111101 (2010).

7. Щелкунов Г.П. Группа новых СВЧ-приборов для генерации рентгеновского излучения и их применение. - Электронная техника. Сер.1. СВЧ-техника, 2007, вып.1, с.93-97.

8. Гельвич Э.А., Котов А.С. Сравнительные характеристики и области применения мощных СВЧ-модулей и комплексированных СВЧ-изделий // Журнал «Радиотехника», 2006. №3 с. 25-30.

9. G. A. Komandin, S.V. Chuchupal, S.P. Lebedev, Y.G. Goncharov, A.F. Korolev, O.E. Porodinkov, I.E. Spektor, A.A. Volkov BWO Generators for Terahertz Dielectric Measurements // IEEE Transactions on Terahertz Science and Technology, vol. 3, no. 4, pp. 440-444, July 2013.

10. Борисов Л.М., Захарова А.Н., Евтушенко О.В. и др Экспериментальный телевизионный клистрон с высоким КПД. -Электронная техника. Сер.1. Электроника СВЧ, 1970, вып.7.

11. J. Lizarraga, P. Angeletti, N. Alagha, M. Aloisio Flexibility performance in advanced Ka-band multibeam satellites // IEEE International Vacuum Electronics Conference, 2014, pp. 45-46.

12. Кулешов В. Н., Удалов Н. Н., Богачев В. М. и др. Генерирование колебаний и формирование радиосигналов. — М.: МЭИ, 2008. — 416 с.

13. Новоселец В.И., Панченко Л.В. Пути развития передающих приборов СВЧ для доплеровских РЛС на базе многолучевых клистронов // Электронная техника. Серия 1: СВЧ-Техника, вып. 2(513), 2012. с. 3-10.

14. Жарый Е.В. Широкополосные многолучевые клистроны средней мощности. Достигнутые результаты, перспективы развития // Электронная техника. Серия 1: СВЧ-Техника, вып. 4(519), 2013. с. 53-60.

15. Аганов В.И., Чык Буй Хыу Беспроводная передача электрической энергии // Российский технологический журнал 2020; 8(6): с. 47-53.

16. M. Dal Forno, S. G. Tantawi, R. D. Ruth, A. Jensen Progress on design of radial klystrons // 2016 IEEE International Vacuum Electronics Conference (IVEC), 2016, pp. 1-2.

17. G. A. Westenskow, T. L. Houck Relativistic klystron two-beam accelerator // TEEE Transactions on Plasma Science, 1994, vol. 22, no. 5, pp. 750755.

18. G. T. Konrad High Efficiency, CW, High Power Klystrons for Storage Ring Applications // IEEE Transactions on Nuclear Science, 1975, vol. 22, no. 3, pp. 1249-1252.

19. F. Peauger, A. Beunas, P. Thouvenin, B. Beaumont, L. Delpech, F. Kazarian Development of a 3.7-GHz 750-kW CW Klystron for Tore Supra // IEEE Transactions on Electron Devices, vol. 52, no. 5, pp. 878-883, May 2005.

20. A. Roitman, D. Berry, B. Steer State-of-the-art W-band extended interaction klystron for the CloudSat program // IEEE Transactions on Electron Devices, vol. 52, no. 5, pp. 895-898, May 2005.

21. Л. Борисов, Г. Щелкунов Мощные и сверхмощные СВЧ -источники: от клистронов до нового класса приборов // Электроника: наука, технология, бизнес, 2012. №4. с. 102-107.

22. А.Д. Закурдаев. Мощные малогабаритные и миниатюрные многолучевые клистроны для бортовых РЛС // Радиотехника. 2006. №.3. с.31-33.

23. R. C. Davidson, H. Qin, Physics of Intense Charged Particle Beams in High Energy Accelerators, World Scientific Publishing Company, 2001.

24. S. E. Tsimring, Electron beams and microwave vacuum electronics, John Wiley and Sons, Inc., Hoboken, New Jersey, 2007.

25. J. Benford, J. A. Swegle, E. Schamiloglu, High Power Microwaves, third edition Edition, Series in Plasma Physics, CRC Press, Taylor and Francis Group, 2016.

26. Братман В.Л., Литвак А.Г., Суворов Е.В. Освоение терагерцового диапазона: источники и приложения // Успехи физических наук. 2011. Т.181. №8. С.867-874.

27. Fokin A., Glyavin M., Golubiatnikov G., Lubyako L., Morozkin M., Movschevich B., Tsvetkov A., Denisov G. High-power sub-terahertz source with a record frequency stability at up to 1 Hz // Scientific Reports, 8 (1), pp. 1-6.

28. Booske J.H., Dobbs R.J., Joye C.D. et al. Vacuum Electronic High Power Terahertz Sources // IEEE Transactions on Terahertz Science and Technology, vol. 1, no. 1, pp. 54-75, Sept. 2011, doi: 10.1109/TTHZ.2011.2151610.

29. Григорьев А.Д. Терагерцовая электроника // Актуальные проблемы электронного приборостроения АПЭП - 2018: материалы Междунар. науч.-техн. конф. - Саратов: СГТУ, 2018. - С. 5-10.

30. B. Steer, A. Roitman, P. Horoyski, M. Hyttinen, R. Dobbs, D. Berry Advantages of extended interaction klystron technology at millimeter and submillimeter frequencies // IEEE 34th International Conference on Plasma Science, 2007, pp.1049-1053.

31. M. Hyttinen, A. Roitman, P. Horoyski, R. Dobbs, E. Sokol, D. Berry, B. Steer A compact, high power, sub-millimeter-wave Extended Interaction Klystron // 2008 IEEE International Vacuum Electronics Conference, Monterey, CA, USA, 2008, pp. 297-297, doi: 10.1109/IVELEC.2008.4556351.

32. X. Zhang, R. Zhang, Y. Wang Research on a High-Order Mode Multibeam Extended-Interaction Oscillator With Coaxial Structure // IEEE Transactions on Plasma Science, 2020, vol. 48, no. 6, pp. 1902-1909.

33. R. Dobbs et al., Design and fabrication of terahertz Extended Interaction Klystrons // 35th International Conference on Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves, 2010, pp. 1-3.

34. K. Nguyen et al., Design of a 670 GHz Extended Interaction Klystron // 2010 Abstracts IEEE International Conference on Plasma Science, 2010, pp. 1-1.

35. R. Dobbs, B. Steer, Extended interaction sources above 220 GHz // 2011 International Conference on Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves, 2011, pp. 1-1.

36. H. Feng, F. Sun, D. Li Development of Ka-band Extended-Interaction Klystron // 2019 International Vacuum Electronics Conference (IVEC), 2019, pp. 1-2.

37. S. Li, Z. Duan, F. Wang, Z. Wang, Y. Gong, Jianjun Zou Simulation study of a W-band broadband extended interaction klystron // 2016 IEEE International Vacuum Electronics Conference (IVEC), 2016, pp. 1-2.

38. H.-B. Ding et al., Development Progress of High Power Continuous Wave Klystrons // 2020 Cross Strait Radio Science & Wireless Technology Conference (CSRSWTC), 2020, pp. 1-2.

39. Z. Chang et al., Circuit Design of a Compact 5-kV W-Band Extended Interaction Klystron // IEEE Transactions on Electron Devices, 2018, vol. 65, no. 3, pp. 1179-1184.

40. А. И. Тореев, В. К. Фёдоров Усилительный клистрон с распределенным взаимодействием коротковолновой части миллиметрового диапазона// Прикладная физика № 4, 2011c. 109-115.

41. Hohn W.C., Metcalf G.F. Velocity Modulated Tubes // Proc. I.R.E., 1939. - № 2.

42. Симонов, К.Г. Взаимодействие электронного потока с полем двухзазорного резонатора при синфазных полях в зазорах // Электронная техника. Электроника СВЧ. - 1967. - Сер. I. - Вып. 2. - С. 39 - 46.

43. Karmazin V.Yu.; Miroshnichenko A.Yu.; Pchelincev G.A.; Tsarev, V.A. Determination of limit energy parameters multi-beam klystrode with double-gap resonators // Actual Problems of Electron Devices Engineering, APEDE 2004. International Conference on 15-16 Sept. 2004. Page(s):138 - 147.

44. Зусмановский С.А., Зимин С.Ф., Симонов К.Г. Взаимодействие электронного потока с полем двухзазорного резонатора, работающего на противофазном виде колебаний // «Электронная техника», серия 1, «Электроника СВЧ», 1967, вып. 6 с.58-71.

45. Зильберман И.И. Расчет параметров двойного высокочастотного зазора с противофазными напряжениями // «Электронное приборостроение», 1968, вып. 5, «Энергия», с.59-76.

46. Петров Г.С. Обобщенные выражения для коэффициента взаимодействия и электронной проводимости в двойном высокочастотном зазоре // Электронная техника, серия 1, «Электроника СВЧ», 1969, вып.5 с. 137-140.

47. О.А. Горлин, В.Ю. Мишин, В.К. Федяев, А.А. Шишков Проектирование многолучевого автогенератора СВЧ на двухзазорном резонаторе // Вестник РГРТУ, 2010, том 31, № 1, с. 69-72.

48. Федяев В.К., Акимова Т.С., Горлин О.А. Условия самовозбуждения питрона // Вестник РГРТУ. 2010. Вып. 33. № 3. С.64-68.

49. Царев В.А., Мучкаев В.Ю., Шалаев П.Д. Исследование многолучевого микроволнового генератора пролетного типа ^-диапазона с электродинамической системой из двух связанных через щель резонаторов // Письма в ЖТФ, 2014, том 40, вып. 7. С. 25-34. (квартиль Q3 по SJR).

50. А.Д. Григорьев, В.Ю. Мучкаев Исследование электродинамических свойств двухзазорного резонатора Ж-диапазона частот // Радиотехника и электроника, 2018, том 63, № 6, с. 1-6. (квартиль Q2 по SJR).

51. В.К. Федяев, О.А. Горлин Коэффициент полезного действия питрона // Радиотехника и электроника, 2010, том 55, № 12, с. 1494-1500.

52. J. J. Barroso Electron Bunching in Split-Cavity Monotrons // IEEE Transactions on Electron Devices, vol. 56, no. 9, pp. 2150-2154, Sept. 2009, doi: 10.1109/TED.2009.2026323.

53. Y. Quan, Y. Ding and S. Wang, "Large Signal Calculation and Simulation of the Admittance of an Electron Beam in Double-Gap Coupling Cavity," in IEEE Transactions on Plasma Science, vol. 37, no. 1, pp. 30-35, Jan. 2009.

54. T.G. Lee, G.T. Konrad, Y. Okazaki, M. Watanabe, H. Yonezawa The Design and Performance of a 150-MW Klystron at S Band // IEEE Transactions on Plasma Science, 1985, vol. 13, no. 6, pp. 545-552.

55. Григорьев А.Д. Разработка резонаторной системы для клистрона W-диапазона с ленточным электронным пучком // Тез. докл. IV Всер. научно-технической конф. «Электроника и микроэлектроника СВЧ». СПб: СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2015. Т.1. с.146-150.

56. Grigoriev A.D. Problems of amplifier klystron advancing into the terahertz band // EPJ Web Conf. 2018. V. 195. pp. 1- 2.

57. А.Н. Юнаков, В.И. Пугнин Проблемы и пути создания мощных широкополосных многолучевых клистронов в средней части

сантиметрового диапазона длин волн // Электронная техника, Сер. 1, СВЧ -Техника, 2013, вып.4(519) с. 65-68.

58. Y. Zheng, N. C. Luhmann, D. Gamzina, A. Sy, B. R. Weatherford, Double Multi-Gap Output Cavity for Low Voltage Ultra-Compact W-Band Klystron // 2019 International Vacuum Electronics Conference (IVEC), 2019, pp. 1-2.

59. В.А. Царев, В.Ю. Мучкаев Теоретическое исследование путей увеличения выходной мощности многолучевого микроволнового генератора монотронного типа К-диапазона, выполненного на основе трехзазорного сплит-резонатора с неоднородным полем. // Журнал технической физики. 2015. Т. 85. Вып. 9. С. 155-158. (квартиль Q3 по SJR)

60. В. Ю. Мучкаев, В. К. Федяев, В. А. Царев Численное исследование электродинамических свойств многолучевого монотрона с трехзазорным резонатором К-диапазона частот // Радиотехника и электроника. 2016. Т. 61. №9. С. 886-890. (квартиль Q3 по SJR)

61. Tsarev V.A., Muchkaev V. Yu. 3-D Evaluation of Energy Extraction in Multitube Double-Gap Resonator Installed Downstream of a Multibeam Klystron // IEEE Transactions on Plasma Science Volume: 47, Issue: 1, Jan.

2019, P. 214-218. (квартиль Q2 по SJR)

62. V.Yu. Muchkaev, V.A. Tsarev 3-D Hybrid High-Power Multiple-Beam Generator With Double-Gap Coupling Resonator // IEEE Transactions on Electron Device, July. 2020. Vol. 67, Is.7 Р. 2900-2904; doi: 10.1109/TED.2020.2991142. (квартиль Q1 по SJR)

63. Muchkaev V.Y, Tsarev VA. Optimization of multibeam klystron double gap cavities loaded by metal rods. Microw Opt Technol Lett. 2021, 63(4), pp. 1035-1041. (квартиль Q2 по SJR)

64. Tsarev, VA, Nesterov, DA, Muchkaev, VY. Fractal double-gap resonators with electromagnetic band gap for miniature X-band multi-beam klystrons. International Journal of RF Microwave Computer- Aided Engineering,

2020, 30(12), e22450. (квартиль Q2 по SJR)

65. Царев В.А., Мучкаев В.Ю., Манжосин М.А. Математическое моделирование низковольтного многолучевого клистрона миллиметрового диапазона // Известия высших учебных заведений. Прикладная нелинейная динамика. 2020. Т. 28. № 5. С. 513-523. (квартиль Q3 по SJR)

66. V. Y. Muchkaev, V. A. Senchurov, S. Kurkin, A. Badarin, "Electron Flow Modulation in Double-Gap Cavity With a Multiple Ratio of the Two Modes Frequencies," in IEEE Transactions on Electron Devices, vol. 68, no. 2, pp. 835840, Feb. 2021, doi: 10.1109/TED.2020.3046994. (квартиль Q1 по SJR)

67. Мучкаев В.Ю., Онищенко А.П., Царев В.А. Генерация двухчастотного излучения в монотроне с трехзазорным резонатором // Известия высших учебных заведений. Прикладная нелинейная динамика. 2021. Т. 29. № 6. С. 915-926. (квартиль Q3 по SJR)

68. Царев В.А., Мучкаев В.Ю. Методика расчета электродинамических параметров секторного двухзазорного резонатора // Вестник Саратовского государственного технического университета, 2009, № 4 (43), Вып. 2, С. 54-59.

69. Царев В.А., Мучкаев В.Ю. Управление спектром основного и высших видов колебаний в двухзазорных одноканальных и многоканальных резонаторах // Известия высших учебных заведений России. Радиоэлектроника, 2010, Вып. 5, С. 68-73.

70. Царев В.А., Мучкаев В.Ю. Расчет характеристического сопротивления резонаторов сложной формы с помощью трехмерной электродинамической модели // Вестник Саратовского государственного технического университета, 2010, №4 (51) , Вып. 3, С. 69-73.

71. Сенчуров В.А., Мучкаев В.Ю. Электродинамические характеристики многолучевого двухзазорного резонатора миллиметрового диапазона // Радиотехника. 2017. №2. С. 99-103.

72. Сенчуров В.А., Мучкаев В.Ю. Исследование электродинамических свойств четырехзазорного резонатора W-диапазона // Радиотехника, 2017. №7. С. 70 - 75.

73. Царев В.А., Мучкаев В.Ю., Нестеров Д.А. Моделирование процесса взаимодействия многолучевого электронного потока с СВЧ-полем в квазифрактальном двухзазорном выходном резонаторе клистрона // Радиотехника, 2017. №7. С. 31-36.

74. Мучкаев В.Ю., Сенчуров В.А. Трехзазорный резонатор для умножителей частоты клистронного типа миллиметрового диапазона длин волн // Радиотехника т.83, № 8(12), 2019, с. 48-53

75. Мучкаев В.Ю., Онищенко А.П., Царев В.А. Исследование эффективности отбора СВЧ-энергии от электронного потока в четырехзазорном фотонно-кристаллическом резонаторе миниатюрного многолучевого клистрона К-диапазона // Электронная техника. Серия 1: СВЧ-Техника. №3 (546). 2020, С. 58-65.

76. Царев В.А., Мучкаев В.Ю. Широкополосный многолучевой клистрон // Патент на изобретение № 2436181. Опубл. 10.12.2011.

77. Царев В.А., Мучкаев В.Ю. REZON // Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2011611748. Опубл. 24.02.2011

78. Мучкаев В.Ю., Царев В.А. Rapid // Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2021614268. Официальный бюллетень Реестра программ для ЭВМ. Москва. 06.04.2021 г.

79. Мучкаев В.Ю., Царев В.А. UCEP // Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2021615429. Официальный бюллетень Реестра программ для ЭВМ. Москва. 20.04.2021 г.

80. Мучкаев В.Ю., Царев В.А. Программа для 3D моделирования процессов взаимодействия электронных потоков с электромагнитными полями электродинамических систем // Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2021617320. Официальный бюллетень Реестра программ для ЭВМ. Москва. 27.04.2021 г.

81. Царев В.А., Мучкаев В.Ю. Исследование влияния размеров и формы щели связи на полосовые свойства системы связанных секторных

двухзазорных резонаторов многолучевого клистрона // Радиотехника и связь: сб. науч. тр. / Сарат. гос. техн. ун-т. - Саратов, 2009. - С. 260-269.

82. Царев В.А., Мучкаев В.Ю. Математическая модель секторного двухзазорного резонатора многопучкового широкополосного клистрон // Радиотехника и связь: сб. науч. тр. / Сарат. гос. техн. ун-т. - Саратов, 2009. -С. 275-283.

83. Царев В.А., Мучкаев В.Ю. Полосовые свойства системы связанных секторных двухзазорных клистронных резонаторов // СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии - КрыМиКо'2009: материалы 19 Междунар. Крымской конф. в 2 т. - Севастополь, 2009. - Т.1 - С. 141-142.

84. Царев В.А., Мучкаев В.Ю. Разработка новых типов многолучевых клистронов, обладающих улучшенным комплексом электронных и электродинамических параметров // Инновации и актуальные проблемы техники и технологии: материалы Всерос. науч.-практ. конф. молодых ученых в 2 т. - Саратов: СГТУ, 2009. - Т.1. - С. 284288.

85. A.Y. Miroshnichenko, V.Y. Muchkaev, V.A. Tsarev Investigation of the Electrodynamic Characteristics for the Double-gap Multibeam Klystron's Cavities // 11th IEEE International Vacuum Electronics Conference IVEC 2010, Monterey, 2010. - P. 121-122.

86. Царев В.А., Мучкаев В.Ю. Оптимальное конструирование секторных двухзазорных резонаторов // Математические методы в технике и технологиях - ММТТ-23: сб. тр. XXIII Междунар. науч. конф.: в 12 т. / Сарат. гос. техн. ун-т. - Саратов, 2010. Т. 7. - С. 133-135

87. Царев В.А., Мучкаев В.Ю. Методика оптимизации геометрических размеров двухзазорных резонаторов // СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии - КрыМиКо'2010: материалы 20 Междунар. Крымской конф. в 2 т. - Севастополь, 2010. - Т.1 - С. 245-246.

88. Царев В.А., Мучкаев В.Ю. Чувствительность характеристик секторных двухзазорных резонаторов многолучевых клистронов к

отклонению геометрических и электронных параметров // Актуальные проблемы электронного приборостроения АПЭП - 2010: материалы Междунар. науч.-техн. конф. - Саратов: СГТУ, 2010. - С. 284-288.

89. Царев В.А., Мучкаев В.Ю. Исследование полосовых характеристик секторных резонаторов // Инновации и актуальные проблемы техники и технологии: материалы Всерос. науч.-практ. конф. молодых ученых. - Саратов: СГТУ, 2010. - С. 334-335.

90. Царев В.А., Мучкаев В.Ю. Уменьшение неоднородности продольного компоненты электрического поля в выходных резонаторах многолучевых клистронов // Актуальные проблемы электронного приборостроения АПЭП - 2012: материалы Междунар. науч.-техн. конф. -Саратов: СГТУ, 2012. - С. 191-195.

91. Царев В.А., Мучкаев В.Ю. Снижение неоднородности распределения электрического поля в зазоре многолучевого резонатора // Электронные приборы и устройства СВЧ: материалы Науч.-техн. конф. -Саратов: «НПП«Алмаз», 2012. С. 22-23.

92. Царев В.А., Мучкаев В.Ю., Николаев А.А., Щеголева Л.М., Кузнецова Л.В., Молчанов Я.Т. Исследование электродинамических характеристик выходной резонансной системы многолучевого клистрона // Электронные приборы и устройства СВЧ: материалы Науч.-техн. конф. -Саратов: «НПП«Алмаз», 2012. С. 24-25.

93. Царев В.А., Мучкаев В.Ю. Перспективы улучшения характеристик клистронных СВЧ-усилителей с помощью применения многолучевых резонаторов // Электронные приборы и устройства СВЧ: материалы Науч.-техн. конф. - Саратов: «НПП«Алмаз», 2012. С. 25-26.

94. Корчагин А.И., Мучкаев В.Ю., Царев В.А.Исследование многоканальных двухзазорных резонаторов с двумя кратными резонансными частотами // Электроника и микроэлектроника СВЧ. 2012. С. 286-291.

95. Мучкаев В.Ю., Сенчуров В.А., Царев В.А. Увеличение выходной мощности многолучевого клистрона сантиметрового диапазона длин волн // СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии -КрыМиКо'2013: материалы 23 Междунар. Крымской конф. в 2 т. -Севастополь, 2013. - С. 191-195.

96. Царев В.А., Мучкаев В.Ю. Исследование многолучевого монотрона К-диапазона с трехзазорным резонатором // Актуальные проблемы электронного приборостроения АПЭП - 2014 : материалы 11-й междунар. науч.-техн. конф., Саратов. 2014. С. 345-349.

97. Bushuev N.A., Tsarev V.A., Muchkaev V.Y., Shalaev P.D. Theoretical and experimental study of X-band low-voltage vompact multibeam generator // 15th IEEE International Vacuum Electronics Conference, IVEC 2014. Monterey, CA; United States. 2014.

98. Tsarev V.A., Muchkaev V.M., Bushuev N.A., Shalaev P.D. Investigation of the low voltage multi-beam k-band monotron with the split-cavity resonator // 2014 10th International Vacuum Electron Sources Conference, IVESC 2014 and 2nd International Conference on Emission Electronics, ICEE 2014; Saint-Petersburg.

99. Мучкаев В.Ю. Царев В.А., Бушуев Н.А., Шалаев П.Д. Исследование и 3-D моделирование низковольтного многолучевого монотрона K-диапазона с трехзазорным связанным резонатором // Электроника и микроэлектроника СВЧ. 2015. Т. 1. № 1. С. 252-257.

100. Мирошниченко А.Ю., Царев В.А., Мучкаев В.Ю., Акафьева Н.А. Исследование миниатюрного двухлучевого монотронного автогенератора с трехзазорным резонатором, выполненным по технологии интрегральных схем // Актуальные проблемы электронного приборостроения: материалы Междунар. науч.-техн. конф.: в 2 т. Саратов, 2016. Т.1. С. 417-423.

101. Царев В.А., Мучкаев В.Ю. Исследование трехзазорного резонатора, настроенного на две кратные резонансные частоты //

Актуальные проблемы электронного приборостроения АПЭП - 2016: материалы Междунар. науч.-техн. конф. - Саратов: СГТУ, 2016. - С. 326331.

102. Сенчуров В.А., Мучкаев В.Ю., Царев В.А. Электродинамические параметры трехзазорного резонатора с двумя разнесенными пучками // Актуальные проблемы электронного приборостроения АПЭП - 2016: материалы Междунар. науч.-техн. конф. -Саратов: СГТУ, 2016. - С. 343-349.

103. Царев В.А., Мучкаев В.Ю., Шалаев П.Д. Исследование трехзазорного многоканального клистронного резонатора, настроенного на две кратные резонансные частоты // Электроника и микроэлектроника СВЧ. 2016. Т. 1. № 1. С. 56-59.

104. Сенчуров В.А., Мучкаев В.Ю., Царев В.А. Исследование электродинамических свойств двухствольных многозазорных резонаторов // Электронные приборы и устройства СВЧ: материалы Науч.-техн. конф. -Саратов: «НПП«Алмаз», 2017. С. 32-33.

105. Мучкаев В.Ю., Царев В.А. Группировка электронного потока в трехзазорном резонаторе при возбуждении высшего вида с кратной частотой // Актуальные проблемы электронного приборостроения АПЭП -2018: материалы Междунар. науч.-техн. конф. - Саратов: СГТУ, 2018. - С. 161-165.

106. Царев В.А., Мучкаев В.Ю., Манжосин М.А. Математическое моделирование низковольтного многолучевого клистрона миллиметрового диапазона // Материалы XVII международной зимней школы-семинара по радиофизике и электронике сверхвысоких частот - Саратов, 2018. С. 20-21.

107. Царев В.А., Мучкаев В.Ю. Исследование эффективности отбора энергии от электронного потока в четырехзазорном фотонно-кристаллическом резонаторе, установленном на выходе многолучевого клистрона. // Материалы XII Международной школы-конференции

"Хаотические автоколебания и образование структур" (ХАОС-2019), 1-6 октября 2019, Саратов. С. 41-42.

108. V. Muchkaev, A. Onishchenko, V. Tsarev "High-Power Multiple-Beam Generator with Double-Gap Cavity," 2020 International Conference on Actual Problems of Electron Devices Engineering (APEDE), Saratov, Russia, 2020, pp. 53-55, doi: 10.1109/APEDE48864.2020.9255659.

109. V. Muchkaev, A. Onishchenko, V. Tsarev V. Senchurov "DoubleGap Multiple-Beam Resonator with a Higher Order Mode," 2020 International Conference on Actual Problems of Electron Devices Engineering (APEDE), Saratov, Russia, 2020, pp. 56-58, doi: 10.1109/APEDE48864.2020.9255491.

110. Григорьев А.Д. Методы вычислительной электродинамики. -М.: ФИЗМАТЛИТ, 2012.

111. Десятченко Д.В., Коцулевский С.В., Сотников В.О., Шаров А.В. Аналитический обзор методов вычислительной электродинамики // Успехи современной радиоэлектроники. 2019. №. 3, С. 44-59.

112. S. Johnson, A. Oskooi, A. Taflove Advances in FDTD Computational Electrodynamics: Photonics and Nanotechnology, Artech, 2013.

113. S. M. Dennis, Electromagnetic Simulation Using the FDTD Method. New York, NY, USA: IEEE Press, 2000, pp. 79-88.

114. J.-P. Berenger, "A perfectly matched layer for the absorption of electromagnetic waves," J. Comput. Phys., vol. 114, no. 2, pp. 185-200.

115. K. S. Kunz, R. J. Luebbers The Finite Difference Time Domain Method for Electromagnetics. New York, NY, USA: CRC Press, 1993, pp. 2948.

116. Anderson U. Time-Domain Methods for the Maxwell Equations: Doctoral Dissertation. - Royal Institute of Technology, Stockholm, 2001 - 150 p.

117. Kane Yee, "Numerical solution of initial boundary value problems involving maxwell's equations in isotropic media," in IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 14, no. 3, pp. 302-307, May 1966.

118. Taflov A., Hagness S.C. Computational Electrodynamics: The Finite-Difference Time-Domain Method. - 3 edition. - N.-Y.: Artech House, 2005. - 1006 pp.

119. Зализняк В.Е. Численные методы. Основы научных вычислений.

2-е изд., перераб. и доп. — Москва : Издательство Юрайт, 2018.

120. А.А. Скубачевский, Н.И. Хохлов Численное решение уравнений Максвелла для моделирования распространения электромагнитных волн // Труды МФТИ. 2016. Том 8, № 3. с. 121 - 130.

121. Григорьев А.Д. Электродинамика и микроволновая техника: Учебник. 2-е изд., доп. - СПб.: Лань. 2007.

122. В. Д. Лисейкин, Обзор методов построения структурных адаптивных сеток, Ж. вычисл. матем. и матем. физ., 1996, том 36, номер 1, с.

3-41.

123. Thompson J.F., Warsi Z.U.A., Mastin C.W. Numerical grid generation. Foundations and applications. New York: North-Holland, 1985.

124. Anderson D.A. Adaptive grid methods for partial differential equations. New York: ASME, 1983.

125. Лисейкин В.Д. Технология конструирования трехмерных сеток для задач аэрогазодинамики (обзор) // Вопр. атомной науки и техн. Сер. Матем. моделирование физ. процессов. М.: НИИ упр. экономики и информации, 1991. Вып. 3. С. 31 - 45 .

126. Eiseman P.R. Grid generation for fluid mechanics computations // Ann. Rev. Fluid Mech. 1985. V. 17. P. 487 - 522.

127. Стручков А.В., Козелков А.С., Жучков Р.Н., Куркин А.А., Уткина А.А. Численное моделирование задач аэродинамики со статической адаптацией сетки под особенности решения // Вопросы атомной науки и техники сер. Математическое моделирование физических процессов. 2019. Вып. 2, с 55-67.

128. Стручков А.В., Жучков Р.Н. Численное моделирование задач аэродинамики со статической адаптацией сетки под особенности решения //

Сборник докладов 18-й научно-технической конференции "Молодежь в науке", 29-31 октября 2020 г, Саров, с. 132-138.

129. S. S. Zivanovic, K. S. Yee, K. K. Mei A subgridding method for the time-domain finite-difference method to solve Maxwell's equations // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol. 39, no. 3, pp. 471-479, March 1991.

130. A. Taflove, M.E. Brodwin Numerical Solution of Steady-state Electromagnetic Scattering Problems Using the Time-Dependent Maxwell's Equations // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol. MTT-23, no.8, August 1975. pp. 623-630.

131. Григорьев А.Д., Янкевич В.Б. Резонаторы и резонаторные замедляющие системы СВЧ. Численные методы расчета и проектирования // М.: Радио и связь, 1984.

132. Caryotakis G. High Power Klystrons: Theory and Practice at the Stanford Linear Accelerator Center // Standford: SLAC. 2005. http://www-spires.slac.stanford. edu/cgi-wrap/getdoc/slac-pub- 10620.pdf.

133. Карлинер М.М., Электродинамика СВЧ: Курс лекций. 2е изд. / Новосиб. гос. ун-т. Новосибирск, 2006.

134. Н. С. Бахвалов, Н. П. Жидков, Г. М. Кобельков. Численные методы. 4-е изд./ М: БИНОМ, Лаборатория знаний, 2006.

135. Григорьев А.Д., Ольховик Г., Силаев С.А. Сравнительный анализ резонаторов приборов О-типа с пространственно-развитыми электронными потоками / Электронная техника. Сер. 1. Электроника СВЧ, 1985, вып. 11. С. 9-12.

136. А. И. Задорин, Кубатурные формулы для функции двух переменных с погранслойными составляющими, Ж. вычисл. матем. и матем. физ., 2013, том 53, номер 12, 1997-2007.

137. Соболев С. Л., Васкевич В. Л. Кубатурные формулы. -Новосибирск: Изд-во ИМ СО РАН, 1996. 484 с.

13S. Лебедев И.В. Техника и приборы сверхвысоких частот. Т.2. Изд.2-е - М.: Высшая школа, 1972.

139. С.С. Зырин, Д.М. Петров Электронная нагрузка зазора резонатора немодулированным потоком при больших амплитудах СВЧ напряжения // Электронная техника. Электроника СВЧ. - 19б9. - Сер. I. -№5. - С. 26 - 34.

14G. В.П. Панов, И.В. Кутузова Взаимодействие несгруппированного потока с высокочастотным полем зазора / // Электронные приборы: межвуз. сб. науч. тр. Рязань:РРТИ. - 1992. - С. 93 - 95.

141. Ю.А. Кацман, С.М. Мовнин К расчету коэффициента взаимодействия и электронной проводимости для резонаторов с двумя зазорами взаимодействия // Радиотехника и электроника. - 19бб. - Вып.12.-Т.Х1- С. 2252 - 2254.

142. Chao, C. Wang Linear beam tube theory / C. Chao // IRE Trans. -1957.- № 1.- Vol. 4. - P. 92 - 1G5.

143. С.А. Зусмановский, С.Ф. Зимин, К.Г. Симонов Взаимодействие электронного потока с полем двухзазорного резонатора, работающего на противофазном виде колебаний // Электронная техника. Электроника СВЧ.

- 19б7. - Сер. I. - Вып. 6. - С. 58 - 71.

144. Петров, Г.С. Обобщенные выражения для коэффициента взаимодействия и электронной проводимости в двойном высокочастотном зазоре // Электронная техника. Электроника СВЧ. - 19б9. - Сер. I. -Вып. 5.

- С. 137 - 14G.

145. Зильберман, И.И. Расчет параметров двойного высокочастотного зазора с противофазными напряжениями // Электронное приборостроение. Энергия. - 196s. - Вып. 5. - C. 59 - 7б.

146. В.К. Федяев, А.А. Пашков Электронная проводимость и коэффициент полезного действия плоского сверхвысокочастотного зазора в нелинейном режиме // Радиотехника и электроника. - 2GG5. - № 3. - Т. 50. -С. 361 - 365.

147. Andersen T.M., Mondelli A.A., Levush B. et al. Advances in modelling and Simulation of vacuum electron devices // Proceeding of the IEEE. May 1999. V.87, №5. P.804.

148. Д.И. Трубецков, А.Е. Храмов Лекции по СВЧ электронике для физиков. В 2 т. Т.1. - М.: ABPVFNKBN, 2003.

149. Ю.Н. Григорьев, В.А. Вшивков, М.П. Федорук Численное моделирование методами частиц-в-ячейках— Новосибирск: Издательство СО РАН, 2004.

150. А. С. Рошаль, Моделирование заряженных пучков, М.: Атомиздат, 1979.

151. Бэдсел Ч., Ленгдон А. Физика плазмы и численное моделирование: Пер. с англ.— М.: Энергоатомиздат, 1989.—452

152. Р. Хокни, Д. Иствуд, Численное моделирование методом частиц, М.: Мир, 1987.

153. А.И. Розанов Сравнение схем вычисления токов при моделировании плазмы методом частиц в ячейках // Суперкомпьютерные дни в России 2016: материалы Междунар. конф. - Москва: 26-27 сентября 2016. - С. 978-984.

154. Сигов Ю.С. Численные методы кинетической теории плазмы. -М.: МФТИ, 1984.

155. Андрианов А. Н., Ефимкин К. Н. Метод частиц в ячейках: учет в параллельной реализации взаимодействия частиц // Препринты ИПМ им. М.В.Келдыша. 2016. № 71. 16 с.

156. Barroso J., Castro P., Rossi Y, Gonsales J. Research and development in a high-power 6.7 GHz monotron // Proc. Int. Vacuum Electronics Conference (IVEC 2009), Rome, Italy, 2009, pp.431 - 432.

157. В.П. Панов, А.А. Шишков, В.И. Юркин и др. О создании приборов с большими углами пролета электронов // Вестник РГРТУ. № 2 (выпуск 32). Рязань, 2010, с. 110 - 112.

158. Akafyeva N.A., Miroshnichenko A.Yu., Tsarev V.A. Some results of investigation of power multi-beam monotron oscillator // Proc. Int. Vacuum Electronics Conference (IVEC 2012), Monterey, California, USA, 2012, pp.8788.

159. J. J. Barroso Design facts in the axial monotron // IEEE Transactions on Plasma Science, vol. 28, no. 3, June 2000, pp. 652-656.

160. Мелешкевич П.М., Пугнин В.И., Стройков Е.А. и др. // патент RU №2391739, МПК7 H 01 J25/74. 2008.

161. B. M. Marder, M. C. Clark, L. D. Bacon, J. M. Hoffman, R. W. Lemke, P. D. Coleman The split-cavity oscillator: a high-power E-beam modulator and microwave source // IEEE Transactions on Plasma Science, vol. 20, no. 3, 1992, pp. 312-331.

162. J. J. Barroso Split-cavity monotrons achieving 40 percent electronic efficiency // IEEE Transactions on Plasma Science, vol. 32, no. 3, June 2004, pp. 1205-1211.

163. IEEE Standard Letter Designations for Radar-Frequency Bands // IEEE Std 521-1984 , 30 Nov. 1984, pp.1-8.

164. M. Thumm, L. Feher K-band vacuum electron tubes for materials processing: present and future // Third IEEE International Vacuum Electronics Conference (IEEE Cat. No.02EX524), 2002, pp. 371-372.

165. С. А. Куркин, А. А. Бадарин, А. А. Короновский, Н. С. Фролов, А. Е. Храмов Моделирование неустойчивостей в релятивистском электронном потоке в среде CST Particle Studio // Математическое моделирование 2017 год, том 29, номер 7, стр. 109-122.

166. Blotekjzer K. Optimization of R.F. Voltage Amplitudes and Gap Spacing of Generalized Floating Drift-tube Oscillator // Journal of Electronics and Control, 1962, 12:6. - pp. 461- 499.

167. A. E. Dubinov, V. D. Selemir Electronic devices with virtual cathodes (review) // J. Commun. Technol. Electron. 47, 575 (2002).

168. L. Li, L. Liu, G. Cheng, Q. Xu, H. Wan, L. Chang, J. Wen The dependence of vircator oscillation mode on cathode material // J. Appl. Phys. 105, 123301 (2009).

169. S. A. Kurkin, A. E. Hramov, A. A. Koronovskii Microwave radiation power of relativistic electron beam with virtual cathode in the external magnetic field // Appl. Phys. Lett. 103, 043507 (2013).

170. S. H. Gold, G. S. Nusinovich Review of high-power microwave source research // Rev. Sci. Instrum., vol. 68, no. 11, pp. 3945-3974.

171. R. J. Barker, J. H. Booske, N. C. Luhmann, G. S. Nusinovich, Modern Microwave and Millimeter-Wave Power Electronics. Hoboken, NJ, USA: Wiley, 2005, pp. 692-696.

172. T. Queller, A. Shlapakovski, Y. E. Krasik Plasma formation in a double-gap vircator // J. Appl. Phys., vol. 108, no. 10, Nov. 2010, Art. no. 103302.

173. N. S. Phrolov, A. A. Koronovskii, Y. A. Kalinin, S. A. Kurkin, A. V. Starodubov, A. E. Hramov The effect of an external signal on output microwave power of a low-voltage vircator // Phys. Lett. A, vol. 378, nos. 32-33, pp. 24232428.

174. Badarin A.A., Kurkin S.A., Koronovskii A.A. Hramov A.E., Rak A.O. Processes of virtual cathodes interaction in multibeam system // Physics of Plasmas 25.083110 (2018).

175. Jiang W., Masugata K., Yatsui K. New configuration of a virtual cathode oscillator for microwave generator // Physics of Plasmas. 1995. V. 2, No 12. P. 4635.

176. Jiang W., Masugata K., Yatsui K. High power microwave oscillator: vircator-klystron // In: the Proceedings of 11th International Conference on HighPower Particle Beams (BEAMS'96), (Prague, Crech Republic, 1996), V.1. Prague: 1996. P. 477.

177. S. D. Korovin et al. Tunable vircators with e-beam premodulation // Pulsed Power Plasma Sci., 28th IEEE Int. Conf. Plasma Sci. 13th IEEE Int. Pulsed Power Conf. Dig. Papers, Las Vegas, NV, USA, Jun. 2001, pp. 495-499.

178. Kurkin S.A. Frolov N.S., Rak A.O., Koronovskii A.A., Kuraev A.A., Hramov A.E. High-power microwave amplifier based on overcritical relativistic electronbeam without external magnetic field // Applied Physics Letters 106, 153503 (2015).

179. B. M. Kovalchuk, S. D. Polevin, R. V. Tsygankov, A. A. Zherlitsyn, "S-band coaxial vircator with electron beam premodulation based on compact linear transformer driver," IEEE Trans. Plasma Sci., vol. 38, no. 10, pp. 28192824.

180. Shlapakovski A.S., QuellerT., Bliokh Y.P., Krasik Y.E. Investigations of a Double-Gap Vircator at Submicro second Pulse Duration // IEEE Transactions on Plasma Science Vol. 40, No. 6. 1607-1617 (2012).

181. S. A. Kitsanov, A.I. Klimov, S.D. Korovin et al. S-band vircator with electron beam premodulation based on compact pulse driver with inductive energy storage // IEEE Trans. Plasma Sci., vol. 30, no. 3, pp. 1179-1185.

182. S. D. Polevin, S. A. Kitsanov, S.D. Korovin et al. "Spontaneous pulse width limitation in S-band two sectional vircator," in Proc. 15th Int. Conf. High Power Part. Beams, Saint Petersburg, Russia, Jul. 2004, pp. 483-486.

183. M. Sumathy, S. K. Chhotray, D. Senthil Kumar, K. S. Bhat, L. Kumar Analysis of a multibeam vircator configuration for efficiency enhancement // IEEE Trans. Plasma Sci., vol. 37, no. 2, pp. 293-297 (2009) .

184. А.С. Победоносцев, Б.В. Сазонов. Односекционные многолучевые многорежимные ЛБВ // Электронная техника. Серия 1: СВЧ-техника. 2013. Т.518, №3. с. 131-135.

185. Бакунин Г.В., Батраков А.А., Галдецкий А.В. и др. Многолучевая "прозрачная" ЛБВ миллиметрового диапазона // Электронная техника. Серия 1: СВЧ-техника. 2015. № 1 (524). С. 54-67.

186. R.V. Egorov, V.L. Savvin, B.V. Prokofiev, A.V. Konnov The Physical Limitations of the Efficiency of High Power Multibeam Klystrons // Moscow University Physics Bulletin, 2020, Vol. 75, No. 5 pp. 451-458.

187. D. Liu, M. Xie, Y. Cheng, H. Wang, C. Yuan Numerical study of a multibeam klystron on the milky way high-performance computing platform // IEEE Trans. Electron Devices 64, 1857-1860 (2017).

188. R. B. Miller, W. F. McCullough, K. T. Lancaster, C. A. Muehlenweg, Super-reltron theory and experiments // IEEE Transactions on Plasma Science, vol. 20, no. 3, pp. 332-343.

189. He Jun-Tao, Zhong Hui-Huang, Qian Bao-Liang, Liu Yong-Gui A new method for increasing output power of a three-cavity transit-time oscillator // Chin. Phys. Lett., Vol. 21, no.7, 2004, pp. 1302-1305.

190. Lemke R.W., Bacon L.D., Clark M.C. Theoretical investigation of an oscillator for modulating magnetized, annular, relativistic electron beams // IEEE International Conference on Plasma Science, Williamsburg, VA, USA, 1991, p. 129.

191. Кузелев М.В., Рухадзе А.А. Электродинамика плотных электронных пучков в плазме. - М.: Наука, 1990.

192. Трубецков Д.И., Храмов А.Е. Лекции по сверхвысокочастотной электронике для физиков. В 2 т. Т.2. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2004.

193. F. Takens, Detecting strange attractors in dynamical systems and turbulence, Lectures Notes in Mathematics Berlin, Germany: Springler Verlag, 1981, pp. 366-381.

194. Гареев Г.З., Лучинин В.В. Терагерцовые системы и технологии (обзор современного состояния). СПб.: СПбГЭТУ "ЛЭТИ", 2015.

195. Захаров Д.С. Терагерцовые технологии в различных отраслях деятельности // Форум молодых ученых. 2017. № 12 (16). С. 702-704.

196. Хоняк М.Е., Гадиева Ф.М., Лумбунова И.Б. Безопасная альтернатива рентгеновской досмотровой технике // Современные тенденции развития науки и технологий. 2016. № 4-4. С. 112-114.

197. В. Э. Чекрыгин Терагерцовый диапазон на страже здоровья // Известия ЮФУ. Технические науки. 2009. № 7 (96). С. 102-107.

198. Denisov G.G. Development of gyro-devices at IAP/GYCOM // 2017 Eighteenth International Vacuum Electronics Conference (IVEC), London, 2017, pp. 1-2, doi: 10.1109/IVEC.2017.8289615.

199. M.Yu. Glyavin, A.G. Luchinin, G.Yu. Golubiatnikov Generation of 1.5-kW, 1 THz coherent radiation from a gyrotron with a pulsed magnet field // Physics Review Letters. 2008. Vol. 100. 015101.

200. Y. A. Myasin, A. N. Soloviyov The 1-mm wavelength orotron with TRPS on the first space harmonic // 21st International Crimean Conference "Microwave & Telecommunication Technology", Sevastopol, Ukraine, 2011, pp. 304-305.

201. Faist J., Capasso F., Sivco D.L., Sirtori C., Hutchinson A.L., Cho A.Y. Quantum cascade laser // Science. 1994. №264. pp. 553-556, doi: https://doi.org/10.1126/science. 264.5158.553.

202. Dobel G. On the history of far-infrared (FIR) gas lasers: Thirty-five years of research and application // Infrared Phys. Technol. 1999., Vol.40., no. 3, P.127-139, doi: https://doi.org/10.1016/S1350-4495(99)00005-5.

203. Suzuki S., Asada M., Teranishi A., Sugiyama H., Yokoyama H. Fundamental oscillation of resonant tunneling diodes above 1 THz at room temperature // Applied Physics Letters. 2010. Vol. 97, 242102 (2010).

204. M. Mineo, C. Paoloni, Double-Corrugated Rectangular Waveguide Slow-Wave Structure for Terahertz Vacuum Devices // IEEE Transactions on Electron Devices, vol. 57, no. 11, pp. 3169-3175, Nov. 2010, doi: 10.1109/TED.2010.2071876.

205. Joye C.D., Cook A.M., Calame J.P et al. Demonstration of a High Power, Wideband 220-GHz Traveling Wave Amplifier Fabricated by UV-LIGA // IEEE Transactions on Electron Devices, vol. 61, no. 6, pp. 1672-1678, June 2014.

206. Е.Е. Лысенко, О.Ф. Пишко, В.Г. Чумак, С.А. Чурилова Тенденции развития клинотронов миллиметрового диапазона длин волн // Радиофизика и электроника, том 13, спец. вып., 2008, с. 315-320.

207. J.H. Booskeetal. Vacuum Electronic High Power Terahertz Sources // IEEE Transactionson Terahertz Science and Technology, vol. 1, no. 1, pp. 5475, Sept. 2011.

208. A.J. Jensen, G. Caryotakis, D. Scheitrum, D. Sprehn, B. Steele. Sheet beam klystron simulations using AJDISK // Proc. IEEE 7th. IVEC Conf. Monterey. Apr. 2006. Monterey. USA. 2006. pp.489-490.

209. V.E. Teryaev. DISKLY code for calculation and optimization of klystrons // Proceedings of the Int. Workshop on Pulsed RF Power Sources for Linear Colliders (RF-93). July 1993. Dubna. Russia. 1993. pp.161-166.

210. М.С. Востров Широкополосный миниатюрный многолучевой клистрон 2-см диапазона длин волн с полосой рабочих частот не менее 300 МГц и неравномерностью выходной мощности не более 1.5 дБ // АПЭП-2018. сентябрь 2018. Саратов. "Амирит". 2018. с. 232-236.

211. В.А. Царев, И.А. Чигуров, П.Д. Шалаев. Улучшение выходных параметров многолучевого усилительного импульсного малогабаритного клистрона Ки - диапазона длин волн // Радиотехника. 2015. №.7. с.41-44.

212. М.С. Востров, А.Д. Закурдаев, А.П. Макаров. О возможности реализации малогабаритных многолучевых клистронов в 8-мм диапазоне длин волн с высокой средней мощностью (до 100 Вт) // Электронная техника. Серия 1: СВЧ-техника. 2013. Т.519, №4. c.37-45.

213. В.И. Пугнин, А.Н. Юнаков. Многолучевой СВЧ прибор О-типа. // Патент № 0002507626. 2014.

214. L.D. Smullin, A. Bers, W.R. Rummler, H.A. Haus, D.L. Morse, W.K. Rushforth, R.B. McCullough. Broadband-buncher klystron // Microwave Electronics: RLE Progress Report №056. "Research Laboratory of Electronics (MIT)". 1960. pp. 93-107.

215. А.Д. Григорьев, В.А. Иванов, С.И. Молоковский. Микроволновая электроника: Учебник. СПб. "Лань". 2016.

216. Y.M. Shin, G.S. Park, G.P. Scheitrum, G. Caryotakis. Circuit Analysis of an Extended Interaction Klystron // Journal of the Korean Physical Society. 2004. Vol.44. no.5. pp.1239-1245.

217. E.A. Ракова. Расчет проекта многолучевой «прозрачной» ЛБВ Ка-диапазона // Н.т.к. студентов, аспирантов и молодых специалистов НИУ ВШЭ имени Арменского. февраль 2015. Москва. "МИЭМ НИУ ВШЭ". 2015. c.169-170.

218. E.A. Ракова, А.В. Галдецкий. Многолучевая "прозрачная" ЛБВ миллиметрового диапазона // Электроника и микроэлектроника СВЧ. 2015. СПб. "СПбГЭТУ "ЛЭТИ". 2015. c.104-108.

219. G. Burt, L. Zhang, D.A. Constable, H.Yin, C.J. Lingwood, W. He, C. Paoloni, A. W. Cross A Millimeter-Wave Klystron Upconverter With a Higher Order Mode Output Cavity // IEEE Transactions on Electron Devices, vol. 64, no. 9, pp. 3857-3862.

220. F. Toufexis, S.G. Tantawi, A. Jensen, V.A. Dolgashev, A. Haase, M.V. Fazio, P. Borchard Experimental demonstration of a 5th harmonic mm-wave frequency multiplying vacuum tube // APL, vol. 110, 263507, June 2017.

221. J. Fan, Y. Wangr A 14 kW high-power X-Band to Ka-Band klystron frequency multiplier // IEEE Transactions on Electron Devices, vol. 61, no. 6, pp. 1854-1858, June 2014.

222. B.B. Iperen, H. Tjassens An experimental CW klystron for generating 0.4-mm waves // IEEE Transactions on electron devices, vol. 17, no. 4, pp. 380-382, April 1970.

223. Белов К.В., Каретникова Т.А., Плоских А.Э., Рыскин Н.М., Торгашов Г.В. Умножитель диапазона 0.2 ТГЦ с ленточным электронным пучком // Радиотехника. 2017. №7. С. 19-23.

224. I.V. Bandurkin, A.V. Savilov, "Suppressing electron bunching at low harmonics in gyromultipliers of the klystron type," Tech. Phys. Lett., vol. 33, no. 9, pp. 795-798, 2007.

225. I.V. Bandurkin, V.L. Bratman, A.V. Savilov, S.V.Samsonov, A.B. Volkov // Experimental study of a fourthharmonic gyromultiplier," Phys. Plasmas, vol. 16, no. 7, 070701, 2009.

226. V.L. Bratman, Yu.K. Kalynov, V.N. Manuilov Large-orbit gyrotron operation in the terahertz frequency range // Phys. Rev. Lett., vol. 102, no. 24, pp. 245101, June 2009, 10.1103/PhysRevLett.102.245101.

227. Н.Д. Федоров Электронные приборы СВЧ и квантовые приборы: Учебник для вузов.— Изд. 2-е, перераб. и доп. — М.: Атомиздат, 1979,— с.288.

228. S.O. Schriber, D.A. Swenson, "A single-cavity double-frequency buncher," IEEE Transactions on Nuclear Science, vol. 26, no. 3, June 1979, pp. 3705-3707.

229. Л.М. Борисов, Э.А. Гельвич, Е.В. Жарый, А.Д. Закурдаев, Ю.А. Ковалев, Е.А. Котюргин, Г.В. Курилов, М.И. Лопин, А.С. Победоносцев, В.И. Пугнин, Б.В. Сазонов Мощные многолучевые электровакуумные усилители СВЧ // Электронная техника. Сер. 1. СВЧ-техника. - 1993. - № 1(455). - С. 12-20.

230. Palmer R. Introduction to Cluster Klystrons // Proc. of the International Workshop on Pulsed RF Power Sources For Linear Colliders, 5-9 July. - Dubna, Protvino, Russia. - 1993. - P. 69-73].

231. Baird E. "Hex "fractal carpet". // http://erkdemon.blogspot.com.au /2009/12/hex-fractal-carpet. html. Accessed November 27, 2019.

232. Fathauer R.W. Fractal tilings based on dissections of polyhexes // Proceedings of Bridges Conference, 2005, pp. 427-434.

233. R. S. Symons Scaling laws and power limits for klystrons // IEDM 373 Tech. Dig., vol. 32, Dec. 1986, pp. 156-159.

234. Helwich E.A., Zhary E.V., Zakurdayev A.D., Pugnin V.I. Multibeam klystrons. Development trends // Vacuum Microw Electron. 2002, pp.54-61.

235. Zhary E.V. Wideband compact low-voltage multi-beam klystron for multiband mobile stations via satellites // Electron Techn. Ser. 1. 1994, vol.1, pp. 30 - 32.

236. В.А. Царев, Д.А. Нестеров Новый класс квазифрактальных двухзазорных резонаторов для многолучевых клистронов // Журнал «Радиотехника», 2016, №7, с. 87-91.

237. В.А. Царев Новые фрактальные и фотонно-кристаллические резонаторы для многолучевых вакуумных микроволновых приборов // Актуальные проблемы электронного приборостроения АПЭП - 2018: материалы Междунар. науч.-техн. конф. - Саратов: СГТУ, 2018. - С. 449457.

238. И.А. Фрейдович, А.К. Балабанов, П.И. Акимов и др. Перспективы развития многолучевых клистронов // Электроника и микроэлектроника СВЧ. 2014. СПб. "СПбГЭТУ "ЛЭТИ". 2014. c.25-31.

239. Kroll D, Smith R, Schultz S. Photonic band gap structures: a new approach to accelerator cavities // AIP Conf Proc. 279, 1992, pp. 197-211.

240. Sirigiri J, Kreischer K, Machuzak J, Mastovsky I. Photonic-bandgap resonator gyrotron. Phys Rew Lett. 2001;86(24):5628-5631.

241. M.A. Shapiro, W.J. Brown, I. Mastovsky, J.R. Sirigiri, R.J. Temkin 17 GHz photonic band gap cavity with improved input coupling // Physical Review Special Topics - Accelerators and Beams, Vol. 4, 042001 (2001).

242. R.K. Singh, M. Thottappan Design and Cold Simulation of a Metal PBG Cavity for Sub-millimeter Wave Gyrotron // 2017 Eighteenth International Vacuum Electronics Conference (IVEC), 2017, pp. 1-2.

243. Smirnov A.V., Duly D.Yu. Rod-loaded and PBG multi-beam klystron cavities. Proceedings of Particle Accelerator Conference (PAC-2005), Knoxville, Tennessee, May, 2005, pp. 3095-3096.

244. Ulam S. On some mathematical problems connected with patterns of growth of figures. Math Problems Biol Sci American Math Soc. 1961;14:215-224.

245. David R. Math horizons. Math Assoc America. 2015, 23:5-9.

246. А. И. Тореев, В. К. Фёдоров Усилительный клистрон с распределенным взаимодействием миллиметрового диапазона// Прикладная физика № 5, 2008. c. 117-121.

247. Kosmahl H, Albers L. Three-dimensional evaluation of energy extraction in output cavities of klystron amplifiers // IEEE Trans Electron Devices. 1973, vol. 20(10). pp.883-890.

248. О.А. Доколин, В.И. Кучугурный, С.В. Лебединский, А.В. Малыхин, Д.М. Петров Пролётный клистрон с электронным КПД около 90% // Известия Вузов MB и ССО СССР радиоэлектроника Киев. - 1984. -Т. 27. - №12. - С.47-55.

249. Б. Ч. Дюбуа А. Н. Королев Современные эффективные катоды (К истории их создания на ФГУП «НПП «Исток») // Электронная техника. Сер. 1. СВЧ-техника. - 2011. - Вып. 1(508). - С. 5 - 25.

250. D. Chernin et al., "Extended Interaction Klystrons for terahertz power amplifiers," 2010 Abstracts IEEE International Conference on Plasma Science, 2010, pp. 1-1.

251. Gold H. Kinematic electron bunching by sinusoidal travelling and standing waves in short interaction region // J. of Electronics and control. 1957. Vol .11 no. 6 pp. 529-567.

252. Priest D.H., Leinding W.I. Experiments with High Power CW klystrons using extended interaction catchers. IEEE Trans. 1963. Vol. ED-10 no. 3. pp. 201-211.

253. Григорьев А.Д., Морозов С.Н. Проектирование усилительного клистрона W-диапазона /// Электронная техника. Сер. 1. Электроника СВЧ. 2015. Т. 4(527). С. 22-27.

254. А.И. Астайкин, Л.В. Воронина, А.Ф. Липатов, В.Б. Профе Приборы физической электроники. Саров: РФЯЦ-ВНИИЭФ, 2002.

255. R. Dobbs, B. Steer, Extended interaction sources above 220 GHz // 2011 International Conference on Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves, 2011, pp. 1-1.

256. Scheitrum G. // Proc. 7th Workshop on high energy density and high power RF. Kalamata (Greece). 2005.: AIP, 2006. P.120.

257. Григорьев А.Д. Резонаторные системы для клистронов миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов длин волн // Тез. докл. II Всер. конф. «Проблемы СВЧ - Электроники». М.: ИД Медиа Паблишер, 2015. С.23.

258. В.Л. Саввин, А.В. Коннов, Д.А. Михеев, Г.М. Казарян, И.И. Шуваев О транспортировке ленточного электронного пучка в аксиально-симметричном магнитном поле // Журнал радиоэлектроники № 9, 2015, с.1-9.

259. J. H. Booske, M. A. Basten, A. H. Kumbasar, et al. Periodic magnetic focusing of sheet electron beams // Phys. Plasmas, 1994, vol. 1, no. 5, pp. 1714-1720.

260. P. C. Panda, V. Srivastava, A. Vohra Analysis of Sheet Electron Beam Transport Under Uniform Magnetic Field // IEEE Transactions on Plasma Science, 2013, vol. 41, no. 3, pp. 461-469.

261. K.T. Nguyen et al. Intense Sheet Electron Beam Transport in a Uniform Solenoidal Magnetic Field // IEEE Trans. Electron Devices. 2009, V.56. no.5. pp. 744-751.

262. C. Ruan et al. Theoretical and Experimental Investigation on Intense Sheet Electron Beam Transport With Its Diocotron Instability in a Uniform Magnetic Field // IEEE Trans. Electron Devices. V.61. No.6. P. 1643-1650. 2014.

, / Генеральной директор :маз»

Алин М.П.

_ __ / 2021 г.

АКТ

о внедрении на предприятии результатов докторской диссертации Мучкаева Вадима Юрьевича на тему «Математическое моделирование физических процессов усиления, генерации и умножения частот в многолучевых СВЧ приборах клистронного типа с многозазорными резонаторами»

Комиссия в составе:

Председатель Рафалович Александр Давидович - заместитель директора по научной работе НПЦ «Электронные системы» АО «НПП «Алмаз»

Члены комиссии: Сенчуров Виктор Андреевич - заместитель начальника отдела 113 НПЦ «Электронные системы» АО «НПП «Алмаз», Шалаев Павел Данилович - главный научный сотрудник отдела 112 НПЦ «Электронные системы» АО «НПП «Алмаз»,

составили настоящий акт о том, что результаты докторской диссертации Мучкаева Вадима Юрьевича на тему «Математическое моделирование физических процессов усиления, генерации и умножения частот в многолучевых СВЧ приборах клистронного типа с многозазорными резонаторами» использованы в проектно-конструкторской деятельности Научно-производственного центра «Электронные системы» Акционерного общества «Научно-производственное предприятие «Алмаз» (АО «НПП «Алмаз») при разработке многолучевых СВЧ приборов клистронного типа, в виде:

1. Результатов расчетов и оптимизации параметров многолучевых одно- и многозазорных резонансных систем.

2. Методик расчета и моделирования резонансных систем.

Использование указанных результатов позволяет повысить эффективность малогабаритных многолучевых СВЧ приборов клистронного типа.

/п,

редседатель комиссии Члены комиссии

A.Д. Рафалович

B.А. Сенчуров .. .... П.Д.Шалаев

УТВЕРЖДАЮ

И.о. директора по производству

АО «НЛП «Контакт»

/__Сахаджи Г.В.

'«/У » 2021 г.

7

АКТ

о внедрении результатов докторской диссертации Мучкаева Вадима Юрьевича «Математическое моделирование физических процессов усиления, генерации и умножения частот в многолучевых СВЧ приборах клистронного типа с многозазорными резонаторами»

Настоящим актом подтверждается, что материалы диссертационной работы Мучкаева В.Ю. были использованы при выполнении разработок и исследований в виде рекомендаций по выбору оптимальных размеров резонаторов СВЧ приборов клистронного типа, полученных с помощью программ трехмерного моделирования.

Использование указанных результатов позволило сократить расходы на проведение опытно-конструкторских работ; снизить затраты на изготовление экспериментальных макетов и образцов резонаторов.

Помощник генерального директора А.П. Дворцов

УТВЕРЖДАЮ

АКТ

об использовании результатов докторской диссертации Мучкаева В.Ю. «Математическое моделирование физических процессов усиления, генерации и умножения частот в многолучевых СВЧ приборах клистронного типа с многозазорными резонаторами» в учебном процессе

Настоящим подтверждаем, что при проведении учебного процесса по направлению 11,03.04 «Электроника и наноэлектроника» в Саратовском государственном техническом университете имени Гагарина Ю.А. используются результаты докторской диссертации Мучкаева В.Ю. при чтении лекций и проведении лабораторных работ по курсам «Автоматизация проектирования электронных устройств», «Программные средства физического эксперимента», «Электродинамика и микроволновая техника», при подготовке выпускных квалификационных работ.

Зав. каф. «Электронные приборы

и устройства», д.т.н., доцент

Мирошниченко А.Ю.