微波管離子噪聲的研究.pdf

1、由于微波管中總會存在殘余氣體，它與電子束發(fā)生碰撞并發(fā)生電離是不可避免的。在長脈沖或者連續(xù)波的工作狀態(tài)下，電離出的正離子與管子中的靜電勢阱相互作用會引起離子噪聲，通常表現(xiàn)為輸出信號相位與幅度的緩慢波動。這種低頻的離子噪聲特別是相位噪聲，會嚴重影響雷達系統(tǒng)的分辨能力和通訊系統(tǒng)的編碼位錯率。本文采用理論分析與計算機模擬的方法，深入研究了離子噪聲的產(chǎn)生機理、特性及抑制方法，論文的主要內(nèi)容與創(chuàng)新點如下： 1.研究了微波管內(nèi)離子的產(chǎn)生、運動

2、、積累與平衡及其對電子束的影響，這對解釋離子噪聲的形成機理有重要意義。 2.采用一維混合模型，將電子束用包絡(luò)方程描述，正離子用離散的一維宏粒子代替，采用粒子模擬方法研究了行波管與速調(diào)管的離子噪聲問題，得到了離子噪聲的圖像，研究了電子束電流、電壓、聚焦磁場以及殘余背景氣體對離子噪聲的影響。 3.研究了離子張馳振蕩序列的特性，通過分析其重構(gòu)相圖、功率譜與最大lyapunov指數(shù)，得出離子噪聲具有混沌性質(zhì)這一重要結(jié)論。并將其原

3、因歸結(jié)為離子噪聲產(chǎn)生系統(tǒng)的開放性。 4.通過小信號近似，采用波動理論與運動學(xué)理論，嚴格地給出了行波管低頻離子噪聲被調(diào)制到載波上的機理。并對離子噪聲形成的相位噪聲特性進行分析，得到了相位噪聲表達式，揭示出影響相位噪聲的因素。 5.采用二維粒子模擬軟件進一步研究離子噪聲，通過對實際微波管的合理簡化，建立了一個可計算模型，對離子噪聲做了二維分析，得到了離子噪聲與真空度、管子長度、聚焦磁場間的關(guān)系，并指出了抑制與消除離子噪聲的關(guān)

4、鍵所在。 6.通過對管內(nèi)離子運動狀態(tài)的深入分析，揭示出離子徑向逸出的原理，指出菲爾德離子積累理論的局限性，這對深入理解離子噪聲的產(chǎn)生原理有重要意義。 7.采用粒子模擬的方法，并考慮電子束與電磁波的互作用，首次直接得到了速調(diào)管輸出信號中的離子噪聲圖像，闡述了束電子、二次電子、離子、電磁場之間相互作用的動力學(xué)過程，指出了離子噪聲產(chǎn)生的根本原因。 8.給出了離子噪聲測量的初步方案并對方案進行了論證，探討了離子噪聲抑制與