磁控管低端噪聲產(chǎn)生機制

關(guān)于磁控管噪聲產(chǎn)生機制的研究一直都沒有停止。利用空閑時間段，正航儀器做了相關(guān)的調(diào)研：目前關(guān)于磁控管低端（30-1000MHz）噪聲的解釋方法，以“離子噪聲”為核心結(jié)合“波調(diào)制”理論為主流。

磁控管是一種真空電子器件，和其他真空電子器件一樣，其內(nèi)部的真空度有一定范圍。具體到民用連續(xù)波磁控管其真空度介于10-3-10-5Pa 的水平，也即其內(nèi)部還存在一定數(shù)量的氣體殘余。該部分氣體殘余在電子的轟擊下產(chǎn)生正離子，而這些正離子的作用使得磁控管的輸出的幅度和相位產(chǎn)生隨機或周期性的擾動。輸出信號加載上該種擾動后會在載頻周邊出現(xiàn)噪聲頻率，這種噪聲被稱為磁控管的離子噪聲。

對離子噪聲的研究始于幾十年前，通過大量研究者的不懈努力，取得了一定的成果，但對于某些關(guān)鍵問題，研究者之間仍然存在分歧。學(xué)界一致公認(rèn)的是：離子噪聲的波動是電子束的波動所導(dǎo)致的，離子數(shù)量的波動改變管內(nèi)電位分布并進(jìn)一步對電子的速度產(chǎn)生影響。對于離子的逸出運動的軸向和徑向問題，Smith 用離子回轟陰極的實驗證明了徑向逃逸的存在，而Gobel 用離子轟擊管壁的實驗證明了軸向逃逸的存在。而兩種逃逸方式在離子噪聲產(chǎn)生過程中所起的左右輕重還未有定論。關(guān)于離子噪聲有至少兩種解釋：其一是：離子數(shù)量波動影響空間電荷分布，改變電子束流的運動，導(dǎo)致輸出信號幅值和相位波動。第二種是：是離子場對電子的聚焦效應(yīng)影響了電子束的運動狀態(tài)，導(dǎo)致輸出信號幅值和相位波動。前一種理論更有效的解釋了相位的波動，后一種理論更利于解釋幅值的波動。目前這兩個解釋模型僅僅處于猜測階段，沒有系統(tǒng)的動力學(xué)證明，更沒有從實驗上予以證實。

對離子數(shù)量波動的研究表明離子在填滿勢井后如果處于平衡狀態(tài)，則不會有離子噪聲的出現(xiàn)，通過粒子模擬可以觀察到該現(xiàn)象。對于引起離子波動的原因，平衡和波動的界限依然不清楚。對于離子波動有時呈周期性有時呈隨機性也無從解釋。在離子聚焦研究方面，林德爾、菲爾德、海恩斯等人為了研究離子聚焦代替磁聚焦的可行性，對離子積累和平衡問題作了大量的工作。http://www.bjzazl.cn