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《电子科技大学》 2006年
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微波管离子噪声的研究

巩华荣  
【摘要】:由于微波管中总会存在残余气体,它与电子束发生碰撞并发生电离是不可避免的。在长脉冲或者连续波的工作状态下,电离出的正离子与管子中的静电势阱相互作用会引起离子噪声,通常表现为输出信号相位与幅度的缓慢波动。这种低频的离子噪声特别是相位噪声,会严重影响雷达系统的分辨能力和通讯系统的编码位错率。本文采用理论分析与计算机模拟的方法,深入研究了离子噪声的产生机理、特性及抑制方法,论文的主要内容与创新点如下: 1.研究了微波管内离子的产生、运动、积累与平衡及其对电子束的影响,这对解释离子噪声的形成机理有重要意义。 2.采用一维混合模型,将电子束用包络方程描述,正离子用离散的一维宏粒子代替,采用粒子模拟方法研究了行波管与速调管的离子噪声问题,得到了离子噪声的图像,研究了电子束电流、电压、聚焦磁场以及残余背景气体对离子噪声的影响。 3.研究了离子张驰振荡序列的特性,通过分析其重构相图、功率谱与最大lyapunov指数,得出离子噪声具有混沌性质这一重要结论。并将其原因归结为离子噪声产生系统的开放性。 4.通过小信号近似,采用波动理论与运动学理论,严格地给出了行波管低频离子噪声被调制到载波上的机理。并对离子噪声形成的相位噪声特性进行分析,得到了相位噪声表达式,揭示出影响相位噪声的因素。 5.采用二维粒子模拟软件进一步研究离子噪声,通过对实际微波管的合理简化,建立了一个可计算模型,对离子噪声做了二维分析,得到了离子噪声与真空度、管子长度、聚焦磁场间的关系,并指出了抑制与消除离子噪声的关键所在。 6.通过对管内离子运动状态的深入分析,揭示出离子径向逸出的原理,指出菲尔德离子积累理论的局限性,这对深入理解离子噪声的产生原理有重要意义。 7.采用粒子模拟的方法,并考虑电子束与电磁波的互作用,首次直接得到了速调管输出信号中的离子噪声图像,阐述了束电子、二次电子、离子、
【学位授予单位】:电子科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TN12

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【参考文献】
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【共引文献】
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3 巩华荣,宫玉彬,唐昌建,王文祥,魏彦玉,黄民智;微波管中离子张弛振荡的混沌现象[J];物理学报;2005年01期
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