CN109962323B - 单激励微放电射频噪声信号抑制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种单激励微放电射频噪声信号抑制装置及方法。该装置包括：微波器件和滤波器；所述微波器件后端串联所述滤波器，所述滤波器的频率参数根据所述微波器件在单激励下产生的射频噪声信号的频率确定，以抑制所述射频噪声信号。由于微波器件在单激励下产生的射频噪声信号的频率位于滤波器的频率参数限定的禁止通过频率范围内，滤波器能够准确地抑制射频噪声信号。因此，本发明具有很好的射频噪声信号抑制效果。

Description

单激励微放电射频噪声信号抑制方法及装置

技术领域

本发明涉及射频噪声信号测量技术领域，更具体地，涉及一种单激励微放电射频噪声信号抑制方法及装置。

背景技术

微波器件在使用过程中，可能会出现二次电子发射与雪崩放电现象。这种现象为微放电效应，它会产生射频噪声信号对通信造成干扰。为了避免射频噪声信号干扰，相关技术一般局限于对微波器件表面进行化学处理，以抑制射频噪声信号。具体地，主要通过如下两种方法对微波器件表面进行化学处理：

第一种方法，利用化学方法微刻蚀微波器件的铝合金表面，使其表面形成纳米微陷阱以抑制射频噪声信号向外辐射。测试微刻蚀后的微波器件的射频噪声信号辐射情况，如果向外辐射的射频噪声信号较多，则对纳米微陷阱的大小、深度及密度进行调整。重复上述测试和纳米微陷阱的调整直至微波器件向外辐射的射频噪声信号少于预设阈值。

第二种方法，通过铬酸盐转化膜工艺方法对微波器件的铝合金表面进行处理。测试微刻蚀后的微波器件的射频噪声信号辐射情况，如果向外辐射的射频噪声信号较多，则调整铬酸盐转化膜工艺对应的配方。重复上述测试和配方的调整直至微波器件向外辐射的射频噪声信号少于预设阈值。

上述方法均为无针对性的尝试性调整，很难获得很好的射频噪声信号抑制效果。

发明内容

本发明提供一种单激励微放电射频噪声信号抑制方法及装置，以克服现有技术中对微波器件表面进行化学处理以抑制射频噪声信号的方法均为无针对性的尝试性调整，很难获得很好的射频噪声信号抑制效果的问题。

根据本发明的一个方面，提供一种单激励微放电射频噪声信号抑制装置，包括：微波器件和滤波器；所述微波器件后端串联所述滤波器，所述滤波器的频率参数根据所述微波器件在单激励下产生的射频噪声信号的频率确定，以抑制所述射频噪声信号。

根据本发明的另一个方面，提供一种单激励微放电射频噪声信号抑制方法，包括：将滤波器串联于微波器件后端，以用于对所述微波器件产生的射频噪声信号进行抑制；其中，所述滤波器的频率参数根据所述微波器件在单激励下产生的射频噪声信号的频率确定。

本发明提出的单激励微放电射频噪声信号抑制装置及方法，通过串联于微波器件后端的滤波器对微波器件产生的射频噪声信号进行抑制。其中，滤波器的频率参数根据所述微波器件在单激励下产生的射频噪声信号的频率确定，以抑制所述射频噪声信号。也就是，令微波器件在单激励下产生的射频噪声信号的频率位于滤波器的频率参数限定的禁止通过频率范围内，则滤波器能够准确地抑制射频噪声信号。因此，本发明具有很好的射频噪声信号抑制效果。

附图说明

图1为根据本发明实施例的一种单激励微放电射频噪声信号抑制装置示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图1所示，根据本发明的一个方面，提供一种单激励微放电射频噪声信号抑制装置，包括：微波器件101和滤波器102；所述微波器件101后端串联所述滤波器102，所述滤波器102的频率参数根据所述微波器件101在单激励下产生的射频噪声信号的频率确定，以抑制所述射频噪声信号。

在本实施例中，微波器件101为工作在微波波段、可能会产生微放电效应的器件，例如：移相器、调制/解调器、放大器等。单激励为施加至微波器件101的单激励电场信号U(t)＝U₀cos(ω0t)，激励电场幅值为U₀，角频率为ω₀。在单激励下微波器件101对输入信号进行处理后产生的输出信号中可能存在射频噪声信号。滤波器102可极大地衰减频率位于频率参数限定的禁止通过频率范围内的信号。根据微波器件101在单激励下产生的射频噪声信号的频率确定滤波器102的频率参数时，使射频噪声信号的频率位于频率参数限定的禁止通过频率范围内。则在射频噪声信号抑制装置工作时，微波器件101的输出信号进入滤波器102，滤波器102便能够极大的衰减输出信号中的射频噪声信号，从而有效地抑制射频噪声信号。

本发明提出的单激励微放电射频噪声信号抑制装置，通过串联于微波器件后端的滤波器对微波器件产生的射频噪声信号进行抑制。其中，滤波器的频率参数根据所述微波器件在单激励下产生的射频噪声信号的频率确定，以抑制所述射频噪声信号。也就是，令微波器件在单激励下产生的射频噪声信号的频率位于滤波器的频率参数限定的禁止通过频率范围内，则滤波器能够准确地抑制射频噪声信号。因此，本发明具有很好的射频噪声信号抑制效果。

作为一种可选实施例，所述滤波器102为带阻滤波器，所述带阻滤波器数目为至少一个。

在本实施例中，带阻滤波器的频率参数包括带阻滤波器的下边频和上边频。频率高于带阻滤波器的下边频的信号和频率低于带通滤波器的上边频的信号会被抑制。带阻滤波器的数目可以为一个或多个。带阻滤波器的数目为一个时，针对射频噪声信号主分量对应频率，带阻滤波器的下边频的取值略小于射频噪声信号主分量对应频率，带阻滤波器的上边频的取值略大于射频噪声信号主分量对应频率。带阻滤波器的数目为多个时，多个带阻滤波器串联连接。各带阻滤波器的频率参数针对射频噪声信号各分量对应频率，采用与带阻滤波器的数目为一个时相同的方式设置。

作为一种可选实施例，所述滤波器102的频率参数根据所述微波器件101在单激励下产生的射频噪声信号的频率和所述微波器件101输出信号中期望传输信号的频率确定。

在本实施例中，微波器件101输出信号包括期望传输信号和射频噪声信号，该射频噪声信号与微波器件101在单激励下产生的射频噪声信号频率相同。根据微波器件101在单激励下产生的射频噪声信号的频率和微波器件101输出信号中期望传输信号的频率确定滤波器102的频率参数，使得滤波器102可以抑制微波器件101输出信号中的射频噪声信号并允许微波器件101输出信号中期望传输信号通过。

作为一种可选实施例，所述滤波器102为低通滤波器、高通滤波器、带阻滤波器或带通滤波器。

在本实施例中，当微波器件101输出信号中期望传输信号的频率位于低频段，射频噪声信号的频率位于高频段，滤波器102采用低通滤波器。低通滤波器的频率参数为低通滤波器的截止频率。频率高于低通滤波器的截止频率的信号会被抑制。因此，低通滤波器的截止频率的取值应大于期望传输信号的频率且小于射频噪声信号的频率。

当微波器件101输出信号中期望传输信号的频率位于高频段，射频噪声信号的频率位于低频段，滤波器102采用高通滤波器。高通滤波器的频率参数为高通滤波器的截止频率。频率低于高通滤波器的截止频率的信号会被抑制。因此，高通滤波器的截止频率的取值应小于期望传输信号的频率且大于射频噪声信号的频率。

当射频噪声信号的若干频率分别位于微波器件101输出信号中期望传输信号的频率两侧，滤波器102采用带通滤波器。带通滤波器的频率参数包括带通滤波器的下边频和上边频。频率低于带通滤波器的下边频的信号和频率高于带通滤波器的上边频的信号会被抑制。因此，带通滤波器的下边频的取值应小于期望传输信号最小频率且大于射频噪声信号的局部最大频率，带通滤波器的上边频的取值应大于期望传输信号最大频率且小于射频噪声信号的局部最小频率。其中，射频噪声信号的局部最大频率为射频噪声信号的频率中小于期望传输信号最小频率的频率中的最大频率，射频噪声信号的局部最大频率为射频噪声信号的若干频率中大于期望传输信号最大频率的频率中的最小频率。

当射频噪声信号的若干频率与微波器件101输出信号中期望传输信号的频率位于同一频段，滤波器102采用带阻滤波器。带阻滤波器的频率参数包括带阻滤波器的下边频和上边频，频率高于带阻滤波器的下边频的信号和频率低于带通滤波器的上边频的信号会被抑制。带阻滤波器的数目可以为一个或多个。带阻滤波器的数目为一个时，针对射频噪声信号主分量对应频率，带阻滤波器的下边频的取值略小于射频噪声信号主分量对应频率，带阻滤波器的上边频的取值略大于射频噪声信号主分量对应频率。带阻滤波器的数目为多个时，多个带阻滤波器串联连接。各带阻滤波器的频率参数针对射频噪声信号各分量对应频率，采用与带阻滤波器的数目为一个时相同的方式设置。

作为一种可选实施例，所述微波器件101在单激励下产生的射频噪声信号的频率的确定方式为：对所述微波器件101在单激励下产生的谐振电子云进行划分，得到若干电子薄膜层；确定任一电子薄膜层的电流密度频谱特征函数，并根据所述任一电子薄膜层的电流密度频谱特征函数，获取所述射频噪声信号的频率。

在本实施例中，微波器件101内存在狭窄平行缝隙导体。在单激励电场信号的作用下，微波器件101微放电谐振时，平行缝隙导体间会形成谐振腔。谐振电子云由谐振腔内定向运动的电子形成。考虑到谐振电子云包含了射频噪声信号信息，对谐振电子云进行分析。为方便分析，将谐振电子云沿垂直于平行缝隙导体的方向划分为若干层独立的电子薄膜层，并对任一电子薄膜层进行分析。任一电子薄膜层定向运动会形成电流。任一电子薄膜层的电流密度频谱特征函数中单激励电场信号对应频率之外的频率为射频噪声信号的频率。

作为一种可选实施例，所述任一电子薄膜层的电流密度函数中包括所述任一电子薄膜层的运动速度函数；相应地，所述任一电子薄膜层的电流密度频谱特征函数的确定方式为：在所述任一电子薄膜层的电流密度函数中，将所述任一电子薄膜层的运动速度函数中的周期常数分量进行傅里叶级数展开，获得所述任一电子薄膜层的电流密度频谱特征函数。

在本实施例中，任一电子薄膜层的运动速度函数根据任一电子薄膜层所受的电场力、磁场力及所满足的牛顿-洛伦兹关系确定。任一电子薄膜层的电流密度函数为忽略所述电子薄膜层之间的相互作用力时，根据任一电子薄膜层的电流密度与所述任一电子薄膜层的运动速度和运动方向的关系确定。因此，任一电子薄膜层的电流密度函数中包括任一电子薄膜层的运动速度函数。通过在所述任一电子薄膜层的电流密度函数中，将所述任一电子薄膜层的运动速度函数中的周期常数分量进行傅里叶级数展开，获得所述任一电子薄膜层的电流密度频谱特征函数，可以根据任一电子薄膜层的电流密度频谱特征函数，获取射频噪声信号的频率。

作为一种可选实施例，所述任一电子薄膜层的运动速度函数表达式为：

其中，e为电子电量，m为电子质量，U₀为激励电场信号的幅值，ω₀为激励电场信号的角频率，h所述平行导体的间距，V₀为所述任一电子薄膜层的初始运动速度，t₀为所述任一电子薄膜层的发射时间，T＝2π/ω₀所述任一电子薄膜层的谐振周期，N为微放电阶数；

所述任一电子薄膜层的电流密度函数表达式为：

J＝-σv(t)，

其中，σ为所述任一电子薄膜层的面电荷密度；

所述任一电子薄膜层的电流密度频谱特征函数表达式为：

其中，s取正整数，n取正奇数，N为微放电阶数。

在本实施例中，单激励微放电效应所引起的射频噪声信号的频率为：3ω₀，5ω₀，7ω₀，……，且幅度依次衰减。因此，滤波器102的带阻中心频率分别为3ω₀，5ω₀，7ω₀。

作为一种可选实施例，所述任一电子薄膜层的运动速度函数表达式为：

其中，e为电子电量，m为电子质量，U₀为激励电场信号的幅值，ω₀为激励电场信号的角频率，h所述平行导体的间距，V₀为所述任一电子薄膜层的初始运动速度，t₀为所述任一电子薄膜层的发射时间，T＝2π/ω₀所述任一电子薄膜层的谐振周期，N为微放电阶数；

所述任一电子薄膜层的电流密度函数表达式：

其中，σ为所述任一电子薄膜层的面电荷密度，

为所述任一电子薄膜层的运动方向；

所述任一电子薄膜层的电流密度频谱特征函数表达式为：

其中，s取正整数，n取正奇数，N为微放电阶数。

在本实施例中，单激励微放电效应所引起的射频噪声信号的频率为：3ω₀，5ω₀，7ω₀，……，且幅度依次衰减。因此，滤波器102的带阻中心频率分别为3ω₀，5ω₀，7ω₀。

上述所有可选技术方案，可以采用任意结合形成本发明的可选实施例，在此不再一一赘述。

根据本发明的另一个方面，提供一种单激励微放电射频噪声信号抑制方法，包括：将滤波器串联于微波器件后端，以用于对所述微波器件产生的射频噪声信号进行抑制；其中，所述滤波器的频率参数根据所述微波器件在单激励下产生的射频噪声信号的频率确定。

在本实施例中，微波器件为工作在微波波段、可能会产生微放电效应的器件，例如：移相器、调制/解调器、放大器等。单激励为施加至微波器件的单激励电场信号U(t)＝U₀cos(ω₀t)，激励电场幅值为U₀，角频率为ω₀。在单激励下微波器件对输入信号进行处理后产生的输出信号中可能存在射频噪声信号。滤波器可极大地衰减频率位于频率参数限定的禁止通过频率范围内的信号。根据微波器件在单激励下产生的射频噪声信号的频率确定滤波器的频率参数时，使射频噪声信号的频率位于频率参数限定的禁止通过频率范围内。则在射频噪声信号抑制装置工作时，微波器件的输出信号进入滤波器，滤波器便能够极大的衰减输出信号中的射频噪声信号，从而有效地抑制射频噪声信号。

本发明提出的单激励微放电射频噪声信号抑制方法，通过将滤波器串联于微波器件后端，以用于对微波器件产生的射频噪声信号进行抑制。其中，滤波器的频率参数根据所述微波器件在单激励下产生的射频噪声信号的频率确定，以抑制所述射频噪声信号。也就是，令微波器件在单激励下产生的射频噪声信号的频率位于滤波器的频率参数限定的禁止通过频率范围内，则滤波器能够准确地抑制射频噪声信号。因此，本发明具有很好的射频噪声信号抑制效果。

作为一种可选实施例，所述滤波器的频率参数根据所述微波器件在单激励下产生的射频噪声信号的频率和所述微波器件输出信号中期望传输信号的频率确定。

在本实施例中，微波器件输出信号包括期望传输信号和射频噪声信号，该射频噪声信号与微波器件在单激励下产生的射频噪声信号频率相同。根据微波器件在单激励下产生的射频噪声信号的频率和微波器件输出信号中期望传输信号的频率确定滤波器的频率参数，使得滤波器可以抑制微波器件输出信号中的射频噪声信号并允许微波器件输出信号中期望传输信号通过。

上述所有可选技术方案，可以采用任意结合形成本发明的可选实施例，在此不再一一赘述。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种单激励微放电射频噪声信号抑制装置，其特征在于，包括：微波器件和滤波器；

所述微波器件后端串联所述滤波器，所述滤波器的频率参数根据所述微波器件在单激励下产生的射频噪声信号的频率确定，以抑制所述射频噪声信号；

所述微波器件在单激励下产生的射频噪声信号的频率的确定方式为：对所述微波器件在单激励下产生的谐振电子云进行划分，得到若干电子薄膜层；确定任一电子薄膜层的电流密度频谱特征函数，并根据所述任一电子薄膜层的电流密度频谱特征函数，获取所述射频噪声信号的频率。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述滤波器为带阻滤波器，所述带阻滤波器数目为至少一个。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述滤波器的频率参数根据所述微波器件在单激励下产生的射频噪声信号的频率和所述微波器件输出信号中期望传输信号的频率确定。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述滤波器为低通滤波器、高通滤波器、带阻滤波器或带通滤波器。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述任一电子薄膜层的电流密度函数中包括所述任一电子薄膜层的运动速度函数；相应地，所述任一电子薄膜层的电流密度频谱特征函数的确定方式为：在所述任一电子薄膜层的电流密度函数中，将所述任一电子薄膜层的运动速度函数中的周期常数分量进行傅里叶级数展开，获得所述任一电子薄膜层的电流密度频谱特征函数。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述任一电子薄膜层的运动速度函数表达式为：

其中，e为电子电量，m为电子质量，U₀为激励电场信号的幅值，ω₀为激励电场信号的角频率，h为平行导体的间距，V₀为所述任一电子薄膜层的初始运动速度，t₀为所述任一电子薄膜层的发射时间，T＝2π/ω₀所述任一电子薄膜层的谐振周期，N为微放电阶数；

所述任一电子薄膜层的电流密度函数表达式为：

J＝-σv(t)，

其中，σ为所述任一电子薄膜层的面电荷密度；

所述任一电子薄膜层的电流密度频谱特征函数表达式为：

其中，s取正整数，n取正奇数，N为微放电阶数。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述任一电子薄膜层的运动速度函数表达式为：

其中，e为电子电量，m为电子质量，U₀为激励电场信号的幅值，ω₀为激励电场信号的角频率，h为平行导体的间距，V₀为所述任一电子薄膜层的初始运动速度，t₀为所述任一电子薄膜层的发射时间，T＝2π/ω₀所述任一电子薄膜层的谐振周期，N为微放电阶数；

所述任一电子薄膜层的电流密度函数表达式：

其中，σ为所述任一电子薄膜层的面电荷密度，

为所述任一电子薄膜层的运动方向；

所述任一电子薄膜层的电流密度频谱特征函数表达式为：

其中，s取正整数，n取正奇数，N为微放电阶数。

8.一种基于权利要求1至7中任一所述装置的单激励微放电射频噪声信号抑制方法，其特征在于，包括：

将滤波器串联于微波器件后端，以用于对所述微波器件产生的射频噪声信号进行抑制；其中，所述滤波器的频率参数根据所述微波器件在单激励下产生的射频噪声信号的频率确定。

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