Modeling and optimizing of nonlinear electromagnetic processes. Non-synchronous interaction of free electrons with the electromagnetic radiation field
Abstract
The main results of the researches in the scientific direction «Modeling and optimizing nonlinear electromagnetic processes» for 2013-2018 years are presented. On the basis of numerical simulation, the effect of systematic (independent of the frequency and phase of the field) braking and reflection of an ensemble of free electrons, initially moving in the direction of an elementary electric radiator, is established. One of the practical applications of the found effect in a terahertz generator with asynchronous interaction, the spherotron, is shown. The role of the established effect in the processes of asynchronous interaction of free electrons with the field of electromagnetic radiation in the ionosphere and the solar corona is indicated.
About the Authors
A. A. Kurayev
Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники, Республика Беларусь
Belarus
Belarus
V. V. Matveyenka
Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники, Республика Беларусь
Belarus
Belarus
References
1. Кураев А.А., Попкова Т.Л., Синицын А К. Мощные приборы сверхчастотных частот. Нелинейная теория и численная оптимизация // Докл. БГУИР. 2014. № 2 (80). С. 73-86.
2. Кураев А.А., Матвеенко В.В., Попкова Т.Л. Устойчивые численные методы решения плохо обусловленных задач электродинамики и нелинейной динамики // Докл. БГУИР. 2014. № 3 (97). С. 5-11.
3. Kurayev A.A., Matveyenko V.V., Popkova T.L. Algorithms with stabilizing coefficients for solving poorly determined radiophysics problems // J. of Radiophysics and Electronics. 2016. Vol. 7 (21), № 3, P. 5-10.
4. Кураев А.А., Матвеенко В.В., Попкова Т.Л. Алгоритм с сильной устойчивостью для решения краевых задач в теории нерегулярных волноводов // Докл. БГУИР. 2018. № 8 (118). С. 12-17.
5. Кураев А.А., Рак А.О., Сенько А.В. Возбуждение волноводов и резонаторов электронными потоками // Докл. БГУИР. 2015. № 3 (89). С. 5-10.
6. Кураев А.А., Ерёмка В.Д., Рак А.О. Возбуждение волноводов и резонаторов электронными потоками // Радиофизика и электроника. 2015. Т. 6, № 2. С. 68-72.
7. Кураев А.А., Матвеенко В.В., Попкова Т.Л. Уравнения возбуждения волновода с продольно-нерегулярным заполнением магнитодиэлектриком // Докл. БГУИР. 2018. № 4 (114). С. 100-104.
8. Кураев А.А., Рак А.О., Попкова Т.Л. Возбуждение произвольно-нерегулярного волновода с неоднородным заполнением анизотропным диэлектриком // Докл. БГУИР. 2015. № 6 (92). С. 5-9.
9. Кураев А.А., Матвеенко В.В., Попкова Т.Л. Нерегулярные электродинамические системы. Германия: LAP LAMBERT Academic Publishing, 2018. 140 с.
10. Оптимальные по КПД релятивистские генераторы и усилители. Часть 1 / В.Ф. Кравченко [и др.] // Физические основы приборостроения. 2012. Т. 1, № 2. С. 41-64.
11. Оптимальные по КПД релятивистские генераторы и усилители. Часть 2 / В.Ф. Кравченко [и др.] // Физические основы приборостроения. 2013. Т. 2, № 1. С. 78-99.
12. Кураев А.А., Рак А.О., Гуринович А.Б. Черенковские усилители и генераторы на нерегулярных волноводах. Германия: LAP LAMBERT Academic Publishing, 2017. 118 с.
13. Колосов С.В., Кураев А.А. Миллиметровый гиротрон на второй гармонике циклотронной частоты // Матер. Междунар. науч.-техн. конф., приуроченной к 50-летию МРТИ-БГУИР. В 2 ч. Ч. 1. Минск, 2014. С. 34-35.
14. Кураев А.А., Матвеенко В.В., Синицын А.К. Моделирование гиро-ЛБВ на замедленной E01-моде // Матер. междунар. науч. конф. «Информационные технологии и системы». Минск, 2013. С. 218-219.
15. Генератор на циклотронном резонансе: пат. 19572 Респ. Беларусь / А.А. Кураев, В.В. Матвеенко, А.К. Синицын; дата публ. 30.10.2015.
16. Гиротроны и гиро- ЛБВ на замедленной E0i-моде гофрированного волновода / В.Ф. Кравченко [и др.] // Физические основы приборостроения. 2015. Т. 4, № 4 (17). С. 40-55.
17. Кравченко В.Ф., Кураев А.А., Матвеенко В.В. Коротковолновые гиротроны с зеркальными резонаторами // Физические основы приборостроения. 2017. Т. 6, № 3 (25). С. 28-37.
18. Кураев А.А., Матвеенко В.В. Перспективные модификации гирорезонансных приборов // Докл. БГУИР. 2017. № 8 (110). С. 26-32.
19. Кураев А.А., Матвеенко В.В. Селекция мод H0in и E1in в цилиндрическом резонаторе с круговым сечением // Докл. БГУИР. 2017. № 5 (107). С. 85-89.
20. Кураев А.А., Матвеенко В.В., Синицын А.К. Исследование влияния некоторых факторов на эффективность пениотрона // Матер. Междунар. науч.-техн. конф., приуроченной к 50-летию МРТИ-БГУИР. В 2 ч. Ч. 1. Минск, 2014. C. 42-43.
21. Кураев А.А., Матвеенко В.В., Сенько А.В. Гирорезонансные приборы. Германия: LAP LAMBERT Academic Publishing, 2016. 137 с.
22. Аксенчик А.В. Многопучковые лампы бегущей волны О-типа субмиллиметрового диапазона длин волн // Докл. БГУИР. № 5 (75). 2013. С. 48-54.
23. Аксенчик A.В. Широкополосные усилители О-типа терагерцового диапазона частот // Весцi нацыянальнай Акадэмii навук Беларусi. 2013. № 3. С. 108-116.
24. Аксенчик А.В. Амплитудные и частотные характеристики регенеративных усилителей О-типа субмиллиметрового диапазона длин волн // Докл. БГУИР. № 6 (76). 2013. С. 5-11.
25. Аксенчик A.В., Кураев А.А., Киринович И.Ф. Моделирование двух-, трехсекционных ЛБВ О-типа терагерцового диапазона частот // Весцi нацыянальнай Акадэмii навук Беларусi. 2016. № 1. С. 119-128.
26. Аксенчик А.В., Киринович И.Ф. Двухкаскадные регенеративные усилители О-типа субмиллиметрового диапазона длин волн // Докл. БГУИР. 2016. № 3 (97). С. 31-36.
27. Аксенчик A.В. Моделирование орбоклистронов-усилителей субмиллиметрового диапазона длин волн // Весцi нацыянальнай Акадэмii навук Беларусi. 2013. № 2. С. 118-123.
28. Орбиктроны-генераторы субмиллиметрового и миллиметрового диапазонов. Часть I / В.Ф. Кравченко [и др.] // Физические основы приборостроения. 2016. Т. 5, № 2 (19). С. 102-115.
29. Орбиктроны-генераторы субмиллиметрового и миллиметрового диапазонов. Часть II / В.Ф. Кравченко [и др.] // Физические основы приборостроения. 2016. Т. 5, № 3 (20). С. 4-17.
30. Еремка В.Д., Кураев А.А., Синицын А.К. Клиноорбиктрон-усилитель: модель и оптимизированные варианты в диапазоне 180 ГГц. // Матер. Междунар. науч.-техн. конф., приуроченной к 50-летию МРТИ-БГУИР. В 2 ч. Ч. 1. Минск, 2014. С. 40-41
31. Еремка В.Д., Кураев А.А., Матвеенко В.В. Терагерцевый клинооротрон с азимутальной гребенкой // Радиофизика и электроника. 2017. Т. 22, № 4. С. 62-68.
32. Аксенчик A.В., Кураев А.А., Киринович И.Ф. Усилители и генераторы О-типа миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов длин волн (теория и оптимизация). Германия: Palmarium Academic Publishing, 2014. 154 с.
33. Колосов С.В., Кураев А.А., Зайцева И.Е. Новый тип электронного прибора - гиротон на гофрированном резонаторе // Радіофізика та електроніка. 2017. Т. 22, № 3. С. 37-46.
34. Кураев А.А., Матвеенко В.В. Релятивистский гелитрон // Докл. БГУИР. 2017. № 3 (105). С. 100-103.
35. Кураев А.А., Матвеенко В.В. Безмагнитный клистрон - удвоитель частоты с поперечной модуляцией // Докл. БГУИР. 2018. № 3 (113). С. 67-71.
36. Кураев А.А., Матвеенко В.В. Лазер на свободных электронах с электростатическим модулятором // Докл. БГУИР. 2018. № 6 (116). С. 59-64.
37. Кураев А.А., Матвеенко В.В., Рак А.О. Двухлучевая лампа обратной волны на спирально изогнутом прямоугольном волноводе // Докл. БГУИР. 2017. № 3 (105). С. 100-103.
38. Лампа бегущей волны: пат. 22050 Респ. Беларусь / А.А. Кураев, В.В. Матвеенко, А.О. Рак; дата публ. 30.08.2018.
39. Миллер М.А. Движение заряженных частиц в высокочастотных электромагнитных полях // Изв. вузов. Сер. Радиофизика. 1958. Т. I, № 3. С. 110-123.
40. Кураев А.А., Синицын А.К. Коаксиальный диодный генератор-диотрон // Радиотехника и электроника. 1997. Т. 42, № 2. С. 214-219.
41. Кураев А.А., Синицын А.К. Несинхронное взаимодействие: мнимые противоречия усредненных решений // Радиотехника и электроника. 1997. Т. 42, № 4. С.468-471.
42. Кравченко В.Ф., Кураев А.А., Синицын А.К. Несинхронные взаимодействия // Успехи физических наук. 2007. Т. 177, № 5. С. 511-534.
43. Кураев А.А., Попкова Т.Л., Синицын А.К. Электродинамика и распространение радиоволн. М.: «ИНФРА-М», 2016. 424 с.
44. Батыгин В.В., Топтыгин И.Н. Сборник задач по электродинамике. М.: ГИФМЛ, 1962. 480 с.
45. Kuraev A.A., Popkova T.L., Sinicyn A K. Moshhnye pribory sverhchastotnyh chastot. Nelinejnaja teorija i chislennaja optimizacija // Dokl. BGUIR. 2014. № 2 (80). S. 73-86. (in Russ.)
46. Kuraev A.A., Matveenko V.V., Popkova T.L. Ustojchivye chislennye metody reshenija ploho obuslovlennyh zadach jelektrodinamiki i nelinejnoj dinamiki // Dokl. BGUIR. 2014. № 3 (97). S. 5-11. (in Russ.)
47. Kurayev A.A., Matveyenko V.V., Popkova T.L. Algorithms with stabilizing coefficients for solving poorly determined radiophysics problems // J. of Radiophysics and Electronics. 2016. Vol. 7 (21), № 3, P. 5-10.
48. Kuraev A.A., Matveenko V.V., Popkova T.L. Algoritm s sil'noj ustojchivost'ju dlja reshenija kraevyh zadach v teorii nereguljarnyh volnovodov // Dokl. BGUIR. 2018. № 8 (118). S. 12-17. (in Russ.)
49. Kuraev A.A., Rak A.O., Sen'ko A.V. Vozbuzhdenie volnovodov i rezonatorov jelektronnymi potokami // Dokl. BGUIR. 2015. № 3 (89). S. 5-10. (in Russ.)
50. Kuraev A.A., Erjomka V.D., Rak A.O. Vozbuzhdenie volnovodov i rezonatorov jelektronnymi potokami // Radiofizika i jelektronika. 2015. T. 6, № 2. S. 68-72. (in Russ.)
51. Kuraev A.A., Matveenko V.V., Popkova T.L. Uravnenija vozbuzhdenija volnovoda s prodol'no-nereguljarnym zapolneniem magnitodijelektrikom // Dokl. BGUIR. 2018. № 4 (114). S. 100-104. (in Russ.)
52. Kuraev A.A., Rak A.O., Popkova T.L. Vozbuzhdenie proizvol'no-nereguljarnogo volnovoda s neodnorodnym zapolneniem anizotropnym dijelektrikom // Dokl. BGUIR. 2015. № 6 (92). S. 5-9. (in Russ.)
53. Kuraev A.A., Matveenko V.V., Popkova T.L. Nereguljarnye jelektrodinamicheskie sistemy. Germanija: LAP LAMBERT Academic Publishing, 2018. 140 s. (in Russ.)
54. Optimal'nye po KPD reljativistskie generatory i usiliteli. Chast' 1 / V.F. Kravchenko [i dr.] // Fizicheskie osnovy priborostroenija. 2012. T. 1, № 2. S. 41-64. (in Russ.)
55. Optimal'nye po KPD reljativistskie generatory i usiliteli. Chast' 2 / V.F. Kravchenko [i dr.] // Fizicheskie osnovy priborostroenija. 2013. T. 2, № 1. S. 78-99. (in Russ.)
56. Kuraev A.A., Rak A.O., Gurinovich A.B. Cherenkovskie usiliteli i generatory na nereguljarnyh volnovodah. Germanija: LAP LAMBERT Academic Publishing, 2017. 118 s. (in Russ.)
57. Kolosov S.V., Kuraev A.A. Millimetrovyj girotron na vtoroj garmonike ciklotronnoj chastoty // Mater. Mezhdunar. nauch.-tehn. konf., priurochennoj k 50-letiju MRTI-BGUIR. V 2 ch. Ch. 1. Minsk, 2014. S. 34-35. (in Russ.)
58. Kuraev A.A., Matveenko V.V., Sinicyn A.K. Modelirovanie giro-LBV na zamedlennoj E01-mode // Mater. mezhdunar. nauch. konf. «Informacionnye tehnologii i sistemy». Minsk, 2013. S. 218-219. (in Russ.)
59. Generator na ciklotronnom rezonanse: pat. 19572 Resp. Belarus' / A.A. Kuraev, V.V. Matveenko, A.K. Sinicyn; data publ. 30.10.2015. (in Russ.)
60. Girotrony i giro- LBV na zamedlennoj E0i-mode gofrirovannogo volnovoda / V.F. Kravchenko [i dr.] // Fizicheskie osnovy priborostroenija. 2015. T. 4, № 4 (17). S. 40-55. (in Russ.)
61. Kravchenko V.F., Kuraev A.A., Matveenko V.V. Korotkovolnovye girotrony s zerkal'nymi rezonatorami // Fizicheskie osnovy priborostroenija. 2017. T. 6, № 3 (25). S. 28-37. (in Russ.)
62. Kuraev A.A., Matveenko V.V. Perspektivnye modifikacii girorezonansnyh priborov // Dokl. BGUIR. 2017. № 8 (110). S. 26-32. (in Russ.)
63. Kuraev A.A., Matveenko V.V. Selekcija mod H0in i E1in v cilindricheskom rezonatore s krugovym secheniem // Dokl. BGUIR. 2017. № 5 (107). S. 85-89. (in Russ.)
64. Kuraev A.A., Matveenko V.V., Sinicyn A.K. Issledovanie vlijanija nekotoryh faktorov na jeffektivnost' peniotrona // Mater. Mezhdunar. nauch.-tehn. konf., priurochennoj k 50-letiju MRTI-BGUIR. V 2 ch. Ch. 1. Minsk, 2014. S. 42-43. (in Russ.)
65. Kuraev A.A., Matveenko V.V., Sen'ko A.V. Girorezonansnye pribory. Germanija: LAP LAMBERT Academic Publishing, 2016. 137 s. (in Russ.)
66. Aksenchik A.V. Mnogopuchkovye lampy begushhej volny O-tipa submillimetrovogo diapazona dlin voln // Dokl. BGUIR. № 5 (75). 2013. S. 48-54. (in Russ.)
67. Aksenchik A.V. Shirokopolosnye usiliteli O-tipa teragercovogo diapazona chastot // Vesci nacyjanal'naj Akadjemii navuk Belarusi. 2013. № 3. S. 108-116. (in Russ.)
68. Aksenchik A.V. Amplitudnye i chastotnye harakteristiki regenerativnyh usilitelej O-tipa submillimetrovogo diapazona dlin voln // Dokl. BGUIR. № 6 (76). 2013. S. 5-11. (in Russ.)
69. Aksenchik A.V., Kuraev A.A., Kirinovich I.F. Modelirovanie dvuh-, trehsekcionnyh LBV O-tipa teragercovogo diapazona chastot // Vesci nacyjanal'naj Akadjemii navuk Belarusi. 2016. № 1. S. 119-128. (in Russ.)
70. Aksenchik A.V., Kirinovich I.F. Dvuhkaskadnye regenerativnye usiliteli O-tipa submillimetrovogo diapazona dlin voln // Dokl. BGUIR. 2016. № 3 (97). S. 31-36. (in Russ.)
71. Aksenchik A.V. Modelirovanie orboklistronov-usilitelej submillimetrovogo diapazona dlin voln // Vesci nacyjanal'naj Akadjemii navuk Belarusi. 2013. № 2. S. 118-123. (in Russ.)
72. Orbiktrony-generatory submillimetrovogo i millimetrovogo diapazonov. Chast' I / V.F. Kravchenko [i dr.] // Fizicheskie osnovy priborostroenija. 2016. T. 5, № 2 (19). S. 102-115. (in Russ.)
73. Orbiktrony-generatory submillimetrovogo i millimetrovogo diapazonov. Chast' II / V.F. Kravchenko [i dr.] // Fizicheskie osnovy priborostroenija. 2016. T. 5, № 3 (20). S. 4-17. (in Russ.)
74. Eremka V.D., Kuraev A.A., Sinicyn A.K. Klinoorbiktron-usilitel': model' i optimizirovannye varianty v diapazone 180 GGc. // Mater. Mezhdunar. nauch.-tehn. konf., priurochennoj k 50-letiju MRTI-BGUIR. V 2 ch. Ch. 1. Minsk, 2014. S. 40-41. (in Russ.)
75. Eremka V.D., Kuraev A.A., Matveenko V.V. Teragercevyj klinoorotron s azimutal'noj grebenkoj // Radiofizika i jelektronika. 2017. T. 22, № 4. S. 62-68. (in Russ.)
76. Aksenchik A.V., Kuraev A.A., Kirinovich I.F. Usiliteli i generatory O-tipa millimetrovogo i submillimetrovogo diapazonov dlin voln (teorija i optimizacija). Germanija: Palmarium Academic Publishing, 2014. 154 s. (in Russ.)
77. Kolosov S.V., Kuraev A.A., Zajceva I.E. Novyj tip jelektronnogo pribora - giroton na gofrirovannom rezonatore // Radіofіzika ta elektronіka. 2017. T. 22, № 3. S. 37-46. (in Russ.)
78. Kuraev A.A., Matveenko V.V. Reljativistskij gelitron // Dokl. BGUIR. 2017. № 3 (105). S. 100-103. (in Russ.)
79. Kuraev A.A., Matveenko V.V. Bezmagnitnyj klistron - udvoitel' chastoty s poperechnoj moduljaciej // Dokl. BGUIR. 2018. № 3 (113). S. 67-71. (in Russ.)
80. Kuraev A.A., Matveenko V.V. Lazer na svobodnyh jelektronah s jelektrostaticheskim moduljatorom // Dokl. BGUIR. 2018. № 6 (116). S. 59-64. (in Russ.)
81. Kuraev A.A., Matveenko V.V., Rak A.O. Dvuhluchevaja lampa obratnoj volny na spiral'no izognutom prjamougol'nom volnovode // Dokl. BGUIR. 2017. № 3 (105). S. 100-103. (in Russ.)
82. Lampa begushhej volny: pat. 22050 Resp. Belarus' / A.A. Kuraev, V.V. Matveenko, A.O. Rak; data publ. 30.08.2018. (in Russ.)
83. Miller M.A. Dvizhenie zarjazhennyh chastic v vysokochastotnyh jelektromagnitnyh poljah // Izv. vuzov. Ser. Radiofizika. 1958. T. I, № 3. S. 110-123. (in Russ.)
84. Kuraev A.A., Sinicyn A.K. Koaksial'nyj diodnyj generator-diotron // Radiotehnika i jelektronika. 1997. T. 42, № 2. S. 214-219. (in Russ.)
85. Kuraev A.A., Sinicyn A.K. Nesinhronnoe vzaimodejstvie: mnimye protivorechija usrednennyh reshenij // Radiotehnika i jelektronika. 1997. T. 42, № 4. S. 468-471. (in Russ.)
86. Kravchenko V.F., Kuraev A.A., Sinicyn A.K. Nesinhronnye vzaimodejstvija // Uspehi fizicheskih nauk. 2007. T. 177, № 5. S. 511-534. (in Russ.)
87. Kuraev A.A., Popkova T.L., Sinicyn A.K. Jelektrodinamika i rasprostranenie radiovoln. M.: «INFRA-M», 2016. 424 s. (in Russ.)
88. Batygin V.V., Toptygin I.N. Sbornik zadach po jelektrodinamike. M.: GIFML, 1962. 480 s. (in Russ.)
Review
For citations:
Kurayev A.A., Matveyenka V.V. Modeling and optimizing of nonlinear electromagnetic processes. Non-synchronous interaction of free electrons with the electromagnetic radiation field. Doklady BGUIR. 2019;(2):17-27. (In Russ.)
Views: 407
Email this article 