350 rub
Journal Achievements of Modern Radioelectronics №1 for 2010 г.
Article in number:
The construction of mathematical model and analysis of the energy processes of greatly nonlinear asymmetric parametrical zone resonator by polyharmonious external influence
Keywords:
oscillation systems
mathematical model
nonlinear processes
nonlinear parametrical resonator
parametrical resonance
Authors:
L.V. Cherckesova
Abstract:
Nonlinear oscillations take paramount importance in different areas of science and techniques in XXI century. Nonlinear-parametrical zone (pazone) resonators (or nonlinear pazone system, NPS) presents the variety of nonlinear resonance system that constitute the base of quantum electronics, interest to which was appeared thanks to their own distinctive features of appearance of sub-harmonious resonance.
This mentioned phenomenon as long ago, as 60-th years of XX century, underlay in base of functioning of paramrtronic scheme, sub-harmonious generators and etc.; later they became to use for reception of parametrical generation and amplification of electromagnetic oscillations, phase stability, spasmodic (uneven) excitation of oscillations, multiplication, division, transformation of frequency and etc., in the equipment of radioelectronic, automatics, computing techniques. Nonlinear controlled elements of inductive type have the series of advantages in comparison with capacious elements, in the whole frequency diapason from tens hertz to hundreds gigahertz: high dependence, economy, radiation stableness, possibility of fast and precise tuning of resonance oscillatory circuit on corresponding voltage of feeding - harmonica of spectrum of feeding. The advantage of elements of inductive type also is the using of deep modulation of element, since it is possible to select the according characteristic of element and to use its nonlinear section in the condition of saturation that enables to fluently pass on from the one to another zone of instability without frustration of the oscillations. There are of interest the nonlinear pazone system and with concentrative, and with distributive parameters, that often using when studying the laser pencil of rays (laser beams).
In the capacity of model of resonance system there is considered parametric amplifier-modulator of inductive type that is presented as three-contour circuit electric scheme. Mathematical model of greatly nonlinear processes in asymmetry parametric zone resonator, functioning in the highest zones of oscillations instability, was constructed. The model takes into account the dynamics of changes of jet reaction system by polyharmonious external influence.
From the presented graphs and illustrations, from analysis of the received correlation it follows that asymmetry (nonidentity of magnetic cores of NPS) reduce to non-simplicity of nonlinearity oft he system. In the asymmetrical system with non-symmetrical nonlinear characteristic and presence of displacement is observed the trigger effect: the changing of amplitude of external influence (inflating) provoke the great advance of voltage in the outlet - amplitude of oscillations in the contour divide in two stable states without changing of frequency. The similar effect is observed in the whole areas of oscillation instability and is conditioned by difference of core magnetizing.
By considerable intensity of external influence, nonlinear pazone system passes in the highest zones of excitation of oscillations. The arising oscillations carrying very intricate character; so, the amplitude increase of cosines component of current and voltage (tension) harmonicas involves to appearance even harmonicas of external influence in resulting oscillations of system. The oscillation amplitude is limited by dissipative properties of system and there take place the «smoothing out» this both factors.
One of the most important energetic showing of considering oscillate system is potential energy, that is conditioned by availability of parametric interactions. The value of supplied energy is determine the stability of oscillate process in system by its disorder. The received equations describe energetic correlations in asymmetric dissipative NPS by polyharmonious external influence in arbitrary zone of oscillate instability, allows to state the value of influence on amplitude-and-frequency characteristics of system by constant and variable component of polyharmonious external influence.
There was conducted the analysis of energetic processes of NPS; for all this, was revealed interconnect of energetic supplies of the system with its phase trajectories and portraits.
There were received phase portraits of system oscillations, on which it is easy to determine the character of location of zone of stable and instable oscillations and the type of moving of nonlinear parametrical zone systems. The equation for determinate the dispersion of magnetic induction of was found.
The constructed mathematical models can be used for computation and design of electronic equipment, based on NPS, because system-s constructive parameters are taken into account in the coefficients by according members of nonlinear equation.
Pages: 5-19
References
- Пригожин И., Стренгерс И. Порядок из хаоса. Новый диалог человека с природой: Пер. с англ. / Общ. ред. В. И. Аршинова. М.: Прогресс. 1986.
- Синергетика: процессы самоорганизации и управления / под общ. ред. А. А. Колесникова. В 2-х ч. Таганрог: ТРТУ. 2004.
- Параметроны: Сб. статей: Пер. с яп. и англ. М.: Издательство иностранной литературы. 1962.
- Ершов В. Н. Рассохин Г. Н., Янковский Е. А. Емкостные параметроны. М.: 1966.
- Ахманов С. А., Рошаль А. С. Параметрические генераторы субгармоник как элементы сверхбыстродействующих цифровых машин (обзор) // Радиофизика. 1961. № 2.
С. 203-243. - Каплан А. Е., Кравцов Ю. А., Рылов В. А. Параметрические генераторы и делители частоты. М.: Сов. радио. 1966.
- Марченко В. Ф., Трофименко М. Т. Экспериментальное исследование генераторов субгармоники СВЧ-диапазона // Радиотехника и электроника. 1964. № 5. С. 822-829.
- Ризкин И. Х.Умножители и делители частоты. М.: Связь. 1966.
- Богданов Г. Б., Сависько П. А., Зотов В. З. Ферритовые параметроны и терморезисторы в бесконтактных переключающих схемах. М.: Сов. радио. 1970.
- Кантор Р. М.Теория колебаний в параметрических резонаторах с ферритовыми сердечниками // Изв. вузов. Сер. Радиотехника. 1961. № 3. С. 356.
- Ефимов Ю. Н. К исследованию индуктивного параметрона // Автоматика и телемеханика. 1963. № 4. С. 563.
- Поливанов К. М., Жарков Ф. П., Соколов В. А. Параметроны с ферромагнитными сердечниками // Изв. вузов. Сер. Радиотехника. 1962. № 3. С. 347.
- Гусев Г. Г., Юркевич В. М. О балансной схеме индуктивного параметрона. // Изв. вузов. Сер. Радиотехника. 1965. № 6. С. 712.
- Антипов О. Л.Параметрическая генерация при вынужденном рассеянии вперед лазерных пучков: Автореф. дисс. ... к. ф.-м. наук. Нижний Новгород. 1992.
- Дивильковский М. К., Рытов С. М. К вопросу о самовозбуждении и резонансе в системе с периодическими изменяющейся самоиндукцией // ЖТФ. 1936. Т. 6. № 3.
С. 474-482. - Ефимов Ю. Н.Исследование условий самовозбуждения параметрона с переменной индуктивностью // Радиотехника. 1962. Т. 5. № 3. С. 347-355.
- Булгаков Б. М., Чередников П. И. Некоторые применения параметрических систем на магнитных элементах в системах автоматики. Киев. 1970. С. 72.
- Тищенко Н. М.Проектирование магнитных и полупроводниковых элементов автоматики. М.: Энергия. 1970.
- Артамонов. В. М.Следящие системы радиолокационных станций автоматического сопровождения и управления. Л.: Судостроение. 1969.
- Комолов В. П., Трофименко И. Т. Прием и передача фазомодулированных сигналов с помощью параметронов // Тр. МГУ. М.: МГУ. 1965.
- Бленкуэлл Л., Коцебу К. Параметрические усилители на полупроводниковых диодах. М.: Мир. 1964.
- Березуцкий Г. Г., Чередников П. И. Об усилении параметрических колебаний // Харьков: ХИРЭ. 1983.
- Чередников П. И.Расчет и проектирование параметрических систем на высших гармониках. Харьков: ХПИ. 1980.
- 24 Березуцкий Г. Г., Чередников П. И. Об усилении параметрических колебаний. Харьков: ХИРЭ. 1983.
- Магнус К.Колебания. М.: Мир. 1982.
- Черкесова Л. В., Подгайко О. И. Моделирование нелинейно-параметрических систем: монография // Изв. вузов. Сер. Электромеханика. Новочеркасск. 2006.
- Зуев Н. Г., Титаренко А. М., Чередников П. И. О характеристиках параметрических систем, работающих на высших гармониках. Харьков: Изд. ХИРЭ. 1985.
- Чередников П. И., Черкесова Л. В. Исследование параметрических взаимодействий в резонансной системе при полигармоническом внешнем воздействии // Изв. вузов. Сер. Электромеханика: межвуз. сб. науч. тр. ЮРГТУ. 2001. Юбилейный выпуск. С.196-205.
- Эроусмит Д., Плейс К. Обыкновенные дифференциальные уравнения. Качественная теория с приложениями. М.: Мир. 1986.
- Голоскоков Е. Г., Филиппов А. П. Нестационарные колебания механических систем. Киев: Наукова Думка. 1966.
- Глузман П. Л., Миловаров В. П., Юдин В. В. Устройства на основе управляемых магнитных элементов. М.: Радио и связь. 1986.
- Гольдштейн Е. И.Энергетический подход к анализу некоторых нелинейных цепей и устройств на их основе. Томск: Томский университет. 1981.