Нелинейная динамика обратноволнового осциллятора как источник ненстационарной микроволновой электроники

Цель. В статье представлен обзор ненстационарных нелинейных явлений в обратноволновых осцилляторах (BWO). Методы. Численное моделирование с использованием ненстационарной (во временной области) 1‑D, 2‑D и 2‑D нелинейной теории взаимодействия электронного пучка с обратной электромагнитной волной в приближении медленно меняющейся амплитуды. Результаты. Представлены основные результаты ненстационарной нелинейной теории O‑типа и M‑типа BWO. Описана типичная сценарная последовательность бифуркаций, наблюдаемая при увеличении тока электронного пучка в численных моделированиях и экспериментах. Продемонстрированы различные типы хаотического поведения. Обсуждаются ненстационарные явления в BWO с увеличенными (oversized) электромагнитными системами, а именно дифракционный выбор моды и генерация пульсов Черенковской суперизлучательности короткими электронными пучками. Вывод. Ненстационарная нелинейная теория является мощным инструментом для моделирования взаимодействия пучок‑волна в BWO, а также в других микроволновых лампах. На основе этой теории разработаны алгоритмы и компьютерные коды для моделирования во временной области, которые широко используются в фундаментальных и прикладных исследованиях. Эти коды не только позволяют анализировать различные режимы взаимодействия в существующих электронных устройствах, но и предлагают и анализируют новые схемы, для которых стандартный стационарный подход неэффективен.