磁控管低端噪声产生机制

磁控管低端噪声产生机制

关于磁控管噪声产生机制的研究一直都没有停止。利用空闲时间段，正航仪器做了相关的调研：目前关于磁控管低端（30-1000MHz）噪声的解释方法，以“离子噪声”为核心结合“波调制”理论为主流。

磁控管是一种真空电子器件，和其他真空电子器件一样，其内部的真空度有一定范围。具体到民用连续波磁控管其真空度介于10-3-10-5Pa 的水平，也即其内部还存在一定数量的气体残余。该部分气体残余在电子的轰击下产生正离子，而这些正离子的作用使得磁控管的输出的幅度和相位产生随机或周期性的扰动。输出信号加载上该种扰动后会在载频周边出现噪声频率，这种噪声被称为磁控管的离子噪声。

对离子噪声的研究始于几十年前，通过大量研究者的不懈努力，取得了一定的成果，但对于某些关键问题，研究者之间仍然存在分歧。学界一致公认的是：离子噪声的波动是电子束的波动所导致的，离子数量的波动改变管内电位分布并进一步对电子的速度产生影响。对于离子的逸出运动的轴向和径向问题，Smith 用离子回轰阴极的实验证明了径向逃逸的存在，而Gobel 用离子轰击管壁的实验证明了轴向逃逸的存在。而两种逃逸方式在离子噪声产生过程中所起的左右轻重还未有定论。关于离子噪声有至少两种解释：其一是：离子数量波动影响空间电荷分布，改变电子束流的运动，导致输出信号幅值和相位波动。第二种是：是离子场对电子的聚焦效应影响了电子束的运动状态，导致输出信号幅值和相位波动。前一种理论更有效的解释了相位的波动，后一种理论更利于解释幅值的波动。目前这两个解释模型仅仅处于猜测阶段，没有系统的动力学证明，更没有从实验上予以证实。

对离子数量波动的研究表明离子在填满势井后如果处于平衡状态，则不会有离子噪声的出现，通过粒子模拟可以观察到该现象。对于引起离子波动的原因，平衡和波动的界限依然不清楚。对于离子波动有时呈周期性有时呈随机性也无从解释。在离子聚焦研究方面，林德尔、菲尔德、海恩斯等人为了研究离子聚焦代替磁聚焦的可行性，对离子积累和平衡问题作了大量的工作。http://www.dgzhenghang.com.cn