周期弯晶摆动场辐射的混沌振荡

周期弯曲晶体中做沟道运动的带电粒子,在沟道辐射的同时,还将产生摆动场辐射.引入正弦平方势,并考虑运动阻尼和非线性影响,在经典力学框架内和偶极近似下,把粒子的运动方程化为具有阻尼项和受迫项的摆方程.利用梅利尼科夫(Melnikov)方法分析了异宿轨道的分叉与系统进入斯梅耳(Smale)马蹄意义下的混沌行为.结果表明,系统进入混沌的临界条件与它的具体参数有关,只需适当调节这些参数就可以原则上避免或控制混沌,从而进一步保证系统有效输出x-激光或γ-激光.     

带电粒子的准沟道辐射

引入新的相互作用势——正弦平方势,并从运动方程的旋转周期解出发,解析地处理了带电粒子的准沟道辐射。讨论了这种辐射与沟道辐射的区别,计算了它对总辐射强度的贡献。     

带电粒子在超品格量子阱沟道中的准沟道辐射

引入正弦平方势,在经典力学框架内,把粒子的运动方程化为标准的摆方程.用Jacobian椭圆函数和椭圆积分解析地给出了系统的解和粒子运动周期,并从方程的旋转周期解出发讨论了带电粒子的准沟道辐射.将准沟道辐射和沟道辐射进行了比较,发现二者的主要差别在于准沟道粒子的横向速度的平均值不为零,而它的辐射能量在k~c=0.5时,比沟道辐射大2.4倍.

Abstract：

In the frame of the classical mechanics the motion equation of particles is reduced to the pendulum equation by using the sine-squared potential. The solution of the equation and the period of the particle motion are expressed exactly by means of Jacobian elliptic function and the elliptic integral. The quasi-channeling radiation of the charged particles is discussed based on the rotational periodic solution. From the comparison between quasi-channeling radiation and channeling radiation, it is found that their main difference is that the average transverse velocity of the quasi-channeling particles is not zero,and its radiation energy is 2.4 times more than that of the channeling radiation if k~c =0.5.     

超晶格量子阱沟道辐射的频率特征

预言了超晶格量子阱的沟道效应和沟道辐射,引入正弦平方势描述超晶格量子阱沟道粒子的运动行为,并在经典力学框架内,把粒子的运动方程化为摆方程.用Jacobian椭圆函数和椭圆积分解析地给出了系统的解和粒子运动周期,导出了量子阱沟道辐射能量与辐射谱的轨道特征.结果表明,对于能量为100MeV左右的电子,辐射能量可达keV量级(X-能区).指出了用量子阱沟道辐射作为X-激光或γ-激光的可能性.     

倒置摆的有效势与晶体摆动场辐射的稳定性

在经典力学框架内,把粒子的运动方程化为倒置摆方程.在线性近似下,分别用参数变易法和LP方法讨论了无阻尼情况下系统的一阶不稳定区.在非线性近似下,用有效势分析了系统的稳定性,并对普通摆和倒置摆进行了统一描述.结果表明,系统的稳定性与阻尼有关,阻尼越大稳定性越好;指出了普通摆描述的沟道粒子的运动行为,系统的平衡位置过支点垂直向下;倒置摆描述了带电粒子在周期弯晶中的准沟道行为,平衡状态过支点垂直向上.     

混合激励与应变超晶格系统沟道运动的临界特征

从势和场的观点出发讨论了带电粒子在应变超晶格中的运动行为.在经典力学框架内和偶极近似下,引入正弦平方势,把粒子运动方程化为具有阻尼项和混合激励项的广义摆方程.利用Melnikov方法讨论了系统的临界性质与混沌行为.结果表明,系统的混沌行为与它的参数有关,适当调节参数,就可以原则上保证系统的稳定性.     

正弦平方势与形变超晶格系统的混沌行为

假设超晶格“折沟道”对粒子的作用等效为形状相似的周期调制,利用正弦平方势把粒子运动方程化为具有阻尼力和周期调制的非线性微分方程．利用Melnikov方法分析了系统的全局分叉和它的混沌行为．指出了超晶格沟道效应的无规现象与系统混沌的相关性．     

正弦平方势与形变超晶格系统的混沌行为

假设超晶格"折沟道"对粒子的作用等效为形状相似的周期调制,利用正弦平方势把粒子运动方程化为具有阻尼力和周期调制的非线性微分方程.利用Melnikov方法分析了系统的全局分叉和它的混沌行为.指出了超晶格沟道效应的无规现象与系统混沌的相关性.     

变参数自由电子激光器的摆模型

把变参数自由电子激光器的电子纵向运动方程化为具有外力矩的摆方程,并将它同加速器和沟道辐射类比,讨论了系统的相平面特征以及饱和性和临界状态等。导出了系统的增益公式。     

掺杂超晶格与超相对论粒子同步辐射的稳定性

指出了对周期介质加上周期变化的电场,可望获得时空周期变化的周期场;在这种场中运动的带电粒子表现出人们预期的行为。讨论了超相对论情况下带电粒子的同步辐射,并以掺杂超晶格为例进行具体分析。在经典力学框架内和偶极近似下,把粒子的相位运动方程化为广义摆方程;讨论了带电粒子的同步辐射能量和系统的稳定性。结果表明,适当选择系统参数就可以保证系统的稳定性,如果选择势阱深度为1eV,周期为100nm,相对论因子为10^4时,电子的辐射频率可达1．25×10^20HZ,辐射进入X-能区。     

超晶格量子阱异宿轨道的混沌行为

在经典力学框架内和小振幅近似下,把超晶格量子阱的粒子运动方程化为了具有阻尼项、受迫项的广义Duffing方程,并用Jacobian椭圆函数和第一类椭圆积分解析地给出了无扰动系统的解和粒子运动周期;用Melnikov方法构造了异宿轨道的Melnikov函数,并利用Poincare映射分析了异宿轨道在Smale马蹄意义下的混沌行为.结果表明,系统进入混沌的临界条件与它的参数有关,只需适当调节系统参数就可以避免或控制混沌发生,从而保证系统的稳定性.     

微弱信号混沌检测方法的抗噪性能研究

针对混沌检测算法中临界状态不易准确判定,相变判别可能受到噪声影响的问题,首先阐述了基于Duffing方程的微弱信号检测原理,然后对混沌检测算法中噪声对系统输出的影响进行了推导和理论分析,设计仿真实验对复杂噪声条件下混沌系统的检测性能进行了分析。理论分析和仿真实验都表明,混沌系统对各种噪声都具有良好的免疫力,可以应用于强噪声背景下微弱信号的检测。     

Non-relativistic particle higher-order harmonic radiation based short-wavelength laser and the operation stability

Under classical mechanics,the general equation of particle motion in the periodic field is derived.In the dampless case,the existence possibility of the higher-order harmonic radiation is explored by using Bessel function expansion of a generalized trigonometrical function and the multi-scale method.In the damping case,the critical properties and a chaotic behavior are discussed by the Melnikov method.The results show that the use of a higher-order harmonic radiation of non-relativistic particles as a short-wavelength laser source is perfectly possible,and the system critical condition is related to its parameters.only by adjusting parameters suitablely,the stable higher-order harmonic radiation with bigger intensity can be obtained.     

时空周期场与非相对论粒子的电磁辐射

寻找新光源,特别是短波长激光光源引起了人们的广泛兴趣.在时空周期场中运动的带电粒子表现出了预期的行为.指出了置于外场中的超晶格是典型的时空周期场.假设掺杂超晶格的导带底是周期调制的,在经典力学框架内,将非相对论粒子在时空周期场中的运动方程化为带有阻尼项和受迫项的摆方程.在无阻尼情况下,利用摄动法导出了系统的一阶近似解,讨论了高次谐波辐射和辐射强度;用Hamiltonian原理和相平面方法讨论了系统的稳定性.在阻尼情况下,利用Melnikov方法讨论了系统的临界特征和混沌行为.结果表明,非相对论粒子的高次谐波辐射存在局部极大,可望作为短波长激光光源.由于系统的稳定性与它的参数有关,只需适当调节这些参数,系统的稳定性就能得到保证.     

Weak harmonic signal detection method in chaotic interference based on extended Kalman filter

The traditional methods of weak harmonic signal detection under strong chaotic interference often suffer from high computational complexity and poor performance. In this paper, an Extended Kalman Filter (EKF) based detection method is proposed for the detection of weak harmonic signal. The EKF method avoids matrix inversion by iterating measurement equation and state equation, which simultaneously improves the robustness and reduces the complexity. Compared with the existing detection methods, the proposed method has the following advantages: 1) it has better performance than the neural network method; 2) it has similar performance with the optimal filtering method, but with lower computational complexity; 3) it is more robust compared with the optimal filtering method.     

修正离散Chirp-Fourier变换及其在SAR 运动目标检测中的应用

离散Chirp-Fourier变换(DCFT)是最新提出的一种检测线性调频信号的有力技术,但它对信号的采样点数和信号参数有着近乎苛刻的约束条件,限制了它的工程应用.本文对DCFT的定义进行了修正,它不附带任何约束条件,是一种优越而又实用的线性调频信号检测技术.本文将其用于机载合成孔径雷达(SAR)运动目标检测当中,取得了良好的效果.此外,本文又提出了基于CLEAN思想的检测技术,与修正DCFT相结合,可以有效地检测出被强目标掩盖的弱目标,具有很大的实用价值.仿真的结果验证了算法的有效性.     

一种新的间歇混沌信号Poincaré映像判别方法

针对混沌振子微弱信号检测中间歇混沌信号的判别问题,该文分析了噪声对Poincaré截面的扰动影响,提出一种基于Poincaré映像的新方法,并通过数值仿真对该方法进行了验证,结果表明在强噪声作用下,即使相空间分量输出波形难以进行判别,该方法仍然能够实现间歇混沌发生频率的有效判别,且抑制了混沌振子自发的短时间周期振荡现象,实现了强噪声背景下微弱周期信号的快速有效检测.     

基于混沌与高阶累积量的微弱信号检测

针对微弱信号幅值很小,常被噪声淹没,而传统去噪方法效果并不理想,研究基于混沌与高阶累积量的微弱正弦信号检测方法,建立仿真模型,并将最大李雅普诺夫Lyapunov指数作为判断混沌系统相变的量化依据．自动识别混沌系统的临界状态,从而准确确定系统的策动力临界闽值。仿真实验表明该方法能有效检测出淹没在高斯噪声中的微弱正弦信号,检测信噪比为-37dB时,幅度检测相对误差为1．9％。该方法幅度检测门限低,具有广泛应用前景。