微波管中的低频离子噪声研究

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1、电子科技大学硕：}论文中文摘要由于微波管中总会存在背景气体，与电子束发生碰撞其离子化是不可避免的。在长脉冲或者连续波的工作状态下，这种离子化与设备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的缓慢波动。这种低频离子噪声在雷达系统中会影响分辨能力，在通讯系统中会产生编码位错率。本文对微波管中的离子噪声现象进行了一维的和二维的粒子模拟。在一维模拟中，采用混合模型研究离子噪声，用包络方程描述电子束的，用离散的宏粒子模型描述离子。编写了一维粒子模拟程序，分别对一支CPI行波管和一支UHF速调管中的离子噪声特性进行了分析。捕捉了管子中的离子噪声现象，解释

2、了离子噪声产生的机理，讨论了离子噪声影响因素，指出了抑制离子噪声的有效方法。在二维模拟中，运用二维的OOPIC软件对一支速调管进行了粒子模拟。模拟通过加载氢离子圆盘和充入中性氢气，观察了引入离子后电子束和离子的行为。可观察到由于有正离子透镜的存在，电子束会出现相位变化和比真空中更强的径向聚焦，离子会在静电势阱中发生径向振荡，这对解释离子噪声产生的机理是不可缺少的。一维模拟和二维模拟对离子噪声在现象的捕捉和机理的解释上是一致的，而且具有互补性。微波管中的离子噪声的研究在国内尚属空白，在国际上也刚起步。本论文的主要创新之处在于：在一维模拟中丰富了已有的研究结果，

3、定量地讨论了磁场、电子束电压和电流对离子噪声的影响；在二维模拟中捕捉到了电子束的相位移动和离子在静电势阱中的径向振荡。关键字：离子噪声：微波管；粒子模拟；静电势阱电子科技大学硕士论文ABSTRACTSincethereisalwayssomebackgroundgasinmicrowavetubes，thecollisionbetweenelectronbeamandambientgasisinevitable，andionsarecreatedinthesystem．ForlongpulsetimesandespeciallyforCWmode，theco

4、uplingbetweenionsandelectrostaticpotentialwellsinthedeviceswillleadtoionnoise，whichgenerallymanifestsitselfasaslowphasefluctuationontheoutputsignal．Thelowfrequencyionnoisehasnegativeinfluenceondetectabilityinradarapplicationanddataratesincommunicationsystem．One—dimensionandtwo·-dim

5、ensionparticle-in-cellsimulationareperformedonionnoiseinmicrowavetubes．Inone—dimensionsimulation，theapproachtakenisahybridmodelwheretheionsaretreatedasdistinctparticlesinone—dimensionwhiletheelectronbeamistreatedusingthebeamenvelopeequation．Usinganone—dimensionparticlesimulationpro

6、gram，weanalyzethecharacteristicsofionnoiseinaCPITWTandflUHFklystron．Thephenomenonofionnoiseiscaught，themechanismofionnoiseisexplained，theinfluencefactorsarediscussedandtheeffectivecontrolmethodofionnoiseispresented．Intwo—dimensionsimulation，weusetwo—dimensionOOPICsoftwaretoperformp

7、articlesimulationonaklystron．Hydrogenionlensareloadedandneutralhydricgasisfilledinsimulationinordertoobservetheinteractionalbehaviorofelectronsandions．Ⅵ色observethatthepresenceofpositivelychargedionslenswillcausetheelectronbeamtOcompressradiallymorethanitwouldinvacuumandresultinthep

8、haseshiftofelectronbeam，an