行波管相位噪声及其抑制方法

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1、摘要行波管作为一种最重要的大功率真空电子放大器，被广泛应用于雷达和通信系统中，因为它高功率和宽频带等优点都是固态器件不能替代的。但是由于随机产生的噪声干扰不可避免，使得行波管在很多应用领域中受到了限制。为了更准确高效的放大和传输信号，把噪声从传输信号中去除就显得非常必要。相位噪声分为很多种，其中离子振荡噪声很早就被人们所发现，但是因为它产生机理的复杂性和随机性导致了没有统一明确的理论和非常有效的抑制方法。通过理论推导和计算机的粒子模拟，对行波管内离子的产生和运动进行了仿真，进一步了解和阐述了离子振荡噪声产生的机制，并分别模拟了各因素对离子噪声的影响。包括

2、适当的磁场强度可以减少电子束的波动；背景气体的减少可以减少离子的产生；适当的电子束电流也可以减少对离子的捕获；以及管长为电子束波动周期的整数倍时有效加强离子的逃逸。行波管相位噪声的抑制方法也一直是学者们寻求的重点，近年来一种通过类似锁相环技术的方法对相位噪声的抑制取得了不错的效果。这种有别于原来的通过修改放大电路以减少噪声的方法。因为是单独的反馈回路，所以可以避免很多回路自身产生的干扰。本文利用SIMULINK软件模拟仿真了外加锁相环电路对相位噪声的抑制，仿真过程中可以让连续波行波管的相位噪声降低5dB左右并研究讨论了带宽，频率因素对其的影响。研究取得了

3、较好的效果，并对行波管相位噪声的抑制具有一定的借鉴作用。同时，行波管本身的设定和工艺也可以有效的减少噪声的干扰，对其相位噪声研究以及抑制方法的探求将是一个长远而且非常有意义的课题。关键词：行波管，相位噪声，离子噪声，锁相环IABSTRACTTravelingwavetubes,asamajorpowervacuumelectronicamplifiers,arewidelyusedinradarandcommunicationsystems.Theyhavetheadvantagesofhighefficiencyandwidebandwidth,whi

4、chcannotbereplacedbythesolid-statedevices.However,duetotheinevitablenoise,thetravelingwavetubehasbeenrestrictedinmanyapplications.Inordertodetectandtransmitsignalsbetterremovingthenoisefromthetransmittedsignalisverynecessary.Asmanykindsofphasenoise,theionnoisehavebeenfoundinlongt

5、imeago.Butbecauseofitscomplexandmechanismrandom,thereisnouniformexplicitacademictheoriesandveryeffectiveionnoisesuppressionmethods.Throughtheoreticalderivationandparticlesimulationbycomputer,wecanfurtherunderstandandexplainedtheionoscillationnoisegenerationmechanisms.Moreover,wer

6、esearchsomefactorsoftheIonnoise.Theappropriatemagneticfieldstrengthcanreducethevolatilityoftheelectronbeam.Lowbackgroundgasreductioncanreducetheproductionofions.Thesuitablebeamcurrentcanalsoreducethecaptureofions,andtubelengthisalsoeffectivetoenhanceionEscape.TWTsphasenoisereduct

7、ionmethodhasalsobeenthefocusofscholarssoughtinrecentyears,awaythroughasimilarphase-lockedlooptechnologyallowscontinuouswaveTWTphasenoisereduceabout10to20dB.Thisapproachisdifferentfromtheoldmethodbymodifyingthecircuit.Becauseitisaseparatefeedbackloop,thecircuitcanavoidalotofself-g

8、eneratedinterference.Inthispaper,PLLphas