CN111769020A - 一种锁频注入的微波源 - Google Patents

Abstract

本发明涉及微波领域，是指一种锁频扫描的微波源，解决了现有技术中用于作为干扰源的固态微波源输出功率相对较低且成本高昂的问题，包括磁控管，包括通过环形器连接有外部注入信号，本发明以驻波互作用作为理论基础，创新性地使用磁控管微波源为解决思路，使用低功率固态微波源的扫频信号对磁控管进行注入锁定，实现了磁控管扫频大输出带宽和高发射功率；进而提出对无人机等扩频通信系统的扫频干扰，一种低成本、大功率、高效率的微波源。

Description

一种锁频注入的微波源

技术领域

本发明涉及微波领域，特别是指一种锁频扫描的微波源。

背景技术

微波在日常生活，以及物理、化学、生物医药等学科的实验研究中被广泛使用。在很多时候会用到微波炉进行加热或利用微波频谱效应进行相应的处理。

磁控管作为微波源的一种，其输出频谱会受到磁控管阳极电流的影响，即在阳极电流处于较小的值时会产生杂波、相位噪声或造成磁控管输出频谱较宽；

磁控管因其输出功率大、效率高、体积小、成本低等众多优点体现出了它的优势。使得磁控管在当今不仅可以应用于军事领域，还在工业、农业、医疗卫生、家庭炉灶等民用领域也有了非常广泛的应用。现有技术中常用的磁控管均属于行波磁控管。

但行业惯例，民用无人机的干扰的干扰源比较常见的大多为大功率固态微波源，通常功率为400W——600W，固态微波源以其稳定的输出、轻便的体积、简单易用等众多优点被广泛地应用于众多领域。但是固态微波源的输出功率相对较低并且成本高昂；

亟待出现一种能够替代固态微波源的低成本、输出功率高的新型微波源。

发明内容

本发明提出一种锁频注入的微波源，解决了现有技术中用于作为干扰源的固态微波源输出功率相对较低且成本高昂的问题。

发明的技术方案是这样实现的：一种锁频扫描的微波源，包括磁控管，包括通过环形器连接有外部注入信号。

优选地，提供所述外部注入信号的器件为低功率固态微波源；

进一步地，所述低功率固态微波源通过注波互作用调节输出信号的频率和扫频带宽。

优选地，所述外部注入信号与磁控管信号的注入比为15％——45％。

优选地，所述低功率固态微波源的扫频信号对磁控管进行注入锁定，使磁控管输出扫频信号。

本发明通过外部信号注入锁频的形式，以驻波互作用作为理论基础，创新性地使用磁控管微波源为解决思路，使用低功率固态微波源的扫频信号对磁控管进行注入锁定，实现了磁控管扫频大输出带宽和高发射功率；进而提出对无人机等扩频通信系统的扫频干扰，一种低成本、大功率、高效率的微波源。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1：发明的模块示意图；

图2：磁控管等效电路；

图3：磁控管被外部信号注入锁定时的等效电路；

图4：CST粒子工作室中的磁控管模型；

图5：磁控管自由振荡下的高频电压波形；

图6：磁控管自由振荡下的高频电压的傅里叶变换；

图7：磁控管自由振荡下的磁控管谐振腔中的电子轮辐；

图8：外部信号的高频电压在20V的时候不同频率下的磁控管输出频谱图；

图9：注入锁频理论的磁控管扫频的实验系统；

图10：磁控管自由状态下阳极电流与功率、中心频率的关系图；

图11：磁控管和扫频信号源频谱；

图12：不同注入比时的磁控管输出频谱；

图13：不同注入比时的磁控管输出高频电压；

图14：不同注入比下的磁控管输出参数；

图15：不同扫频速率下磁控管输出与外部信号的频率时间关系对比图；

图16：不同扫频周期时的磁控管DPX频谱图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明公开的一种锁频扫描的微波源，包括磁控管，包括通过环形器连接有外部注入信号。

优选地，提供所述外部注入信号的器件为低功率固态微波源；

进一步地，所述低功率固态微波源通过注波互作用调节输出信号的频率和扫频带宽。

优选地，所述外部注入信号与磁控管信号的注入比为15％——45％。

优选地，所述低功率固态微波源的扫频信号对磁控管进行注入锁定，使磁控管输出扫频信号。

进一步地，所述扫频信号达到完全锁定状态：磁控管的瞬态输出频率：

其中，

其中

式中ω为磁控管的振荡频率，ω₀为谐振腔的本振频率，Q₀为谐振电路的固有品质因数，Q_ext为谐振电路外部品质因数，V_dc为磁控管阳极电压，V_RF为磁控管高频电压，R为等效电阻，L为等效电感，C为等效电容， g+jb为等效磁控管电源，G+jB为等效负载。

进一步地，所述扫频信号通过低功率固态微波源的压控震荡装置进行扫频。

Adler公式公布的连续波磁控管的注入锁频是指在连续波磁控管中注入一个低电平高稳定性的外部参考微波信号，该信号的频率位于磁控管固有频率f0的附近，经过环形器直接注入到连续波磁控管中，当注入信号幅度达到一定值时，受高压控制的连续波磁控管振荡的频率就会与注入信号的频率保持一致。

本发明通过调节磁控管的阳极电流使磁控管输出较宽频谱，实现了针对扩频通信系统的宽带干扰。本发明以经典宽带干扰理论为基础，使用正态分布曲线对磁控管输出频谱进行拟合简化，并用数学上的分割思想将整个频带等效为许多窄带干扰信号，得出磁控管微波源的宽带干扰误码率计算公式。通过分析得出，磁控管宽带干扰与普通宽带干扰一样，干扰信号的带宽占比与干扰功率同样是影响干扰效果的决定性因素，只有在带宽占比和干扰功率都较大时才会有理想的干扰效果。在理论推导的基础上，本发明设计了磁控管宽带干扰实验对理论进行验证，实验中通过调整遥控距离来调节注入比，通过调整磁控管阳极电流来调截干扰信号带宽和注入比，实验结果与理论一致，在磁控管阳极电流为70mA至120mA时由于磁控管带宽较宽、输出功率较大，有比较好的干扰效果。

此外，磁控管可以在通过调节灯丝及阳极电流来输出较宽的频谱以实现较宽的频带覆盖，也为磁控管作为干扰微波源提供了有利条件；另一方面，前人在磁控管的注入锁频理论上进行了许多研究，使得磁控管可以通过外部信号的注入实现大功率扫频输出，进而可以实现针对无人机等扩频通信系统的扫频干扰。

宽带干扰对扩频通信系统的影响：

1.当注入比的值较小时，也就是大约在-5dB以下的时候，越小的干扰带宽占比会对被干扰通信系统造成越高的误码率，换言之，在这种情况下比较低的干扰带宽占比会比高带宽占比的结果好。但是，这时的整体误码率都比较低，最终的干扰效果并不会太明显；

2.在注入比较大时，也就是大约高于0dB的时候，干扰带宽占比越高会造成越高的误码率，因此干扰效果会更好；

3.我们保持干扰带宽占比不变，来看注入比对误码率的影响，会发现系统误码率会随着注入比的增加而增加，并且在注入比在-5dB到5dB这个区间内误码率的增长趋势最大，但是误码率并不会随着注入比的增加而无限增加，最终会趋于平缓，这也就意味着在实际情况下我们并不需要一个功率特别大的干扰信号，只需要从误码率和注入比两个因素综合考虑得出最优解即可；

4.当干扰信号的带宽完全覆盖被干扰通信系统的频带时，即全频带干扰，这种情况下的误码率极限为50％。

使用磁控管微波源对跳频扩频通信系统进行宽带干扰，其实就是普通部分带宽干扰或全频带干扰的一种特殊形式，其主要的区别就在于在干扰频带上功率分不均匀。为了尽可能得到更好的干扰效果，需要提高磁控管的发射功率，也要提高磁控管的输出带宽，也就是尽可能多的覆盖干扰目标的通信频段。

扫频干扰类似于宽带或部分频带噪声干扰，就是用一个相对窄带的信号在某时间段上扫频或者扫描。该窄带信号带宽很窄，相当于一个音调，在时间段的任何时刻，干扰机的中心频率都是一个特定的频率，而唯一受干扰的部分频谱落在该频率周围的窄带区域内。然而由于信号是扫频的，所以可以在很短的时间内干扰很宽范围内的多个频率，因此扫频干扰也是用来针对扩频通信系统的一种有效干扰方式。

由于扫频干扰在针对扩频通信系统进行干扰时的诸多优点以及磁控管的本身特性，以低成本、大功率的磁控管作为微波源，基于磁控管的注入锁定理论，通过磁控管外部信号，低成本的固态微波源，通常为40W—60W，通过注入的手段，提成磁控管的扫频输出功率和输出带宽；

基于注入锁频理论的磁控管扫频理论分析

磁控管自由振荡过程理论分析：连续波磁控管的注入锁频是指在连续波磁控管中注入一个低电平高稳定性的外部参考微波信号，该信号的频率位于磁控管固有频率f₀的附近，经过环形器直接注入到连续波磁控管中，当注入信号幅度达到一定值时，受高压控制的连续波磁控管振荡的频率就会与注入信号的频率保持一致。Adler将磁控管谐振腔的模型等效为RLC电路模型，从电路分析的角度对连续波磁控管的起振及外部注入过程进行了分析，得到了磁控管被外部信号注入锁定的相位变化条件，即经典的Adler公式。此后J.C.Slater对磁控管的注入锁定过程进行了更为详尽的分析，其他学者也在此基础上进行了许多更深入的研究。

如图2磁控管等效电路模型所示，RLC为磁控管谐振腔的等效模型，其中R 为等效电阻，L为等效电感，C为等效电容，g+jb为等效磁控管电源，G+jB为等效负载。

根据图2可以得出：

其中

b＝b₀-gtanα (2)

式中ω为磁控管的振荡频率，ω₀为谐振腔的本振频率，Q₀为谐振电路的固有品质因数，Qext为谐振电路外部品质因数，V_dc为磁控管阳极电压，V_RF为磁控管高频电压。假设磁控管在起振时电压幅度呈指数变化，将频率分为实部和虚部，则频率的虚部表示指数的增长趋势：

ω₁＝ω-jω₂ (4)

由此可以得出：

设Γ(t)＝ω2,磁控管起振过程中，式(1)就变为了：

将式(7)中的实部与虚部分离可以得到：

其中

将式(3)代入式(8)可得：

V_RF(t)＝V_RF0(1+ηe^-γt) (11)

其中

另外

磁控管的瞬态输出频率可由式(9)求解得出：

式中

由式(14)可以看出磁控管稳定工作时的频率是由三部分组成的，分别是：ω₀磁控管谐振腔的本振频率；b₀/(2C)-Bω₀/(2Q_ext)是电子束引起的频率前推效应；ω0tanα/(2QL)是负载引起的频率牵引效应。从式(11)和式(13)可以看出，当时间t趋于无穷大时，磁控管的高频电压和频率都能得到收敛值V_RF0和ω′。

如图3磁控管扫频注入理论分析所示，当存在外部注入信号时，可以将外部信号等效为磁控管的负载，假设外部信号的电压为V₁,外部信号的电流为

频率为ω₁，并将外部注入信号等效为电流源简化计算。则：

磁控管负载的导纳为：

式中ρ为注入信号幅值与磁控管高频电压之比，就是通常所说的注入比，即：

另外，式中θ＝(ω-ω₁)t表示磁控管的高频输出信号与外部注入信号的相位差。将式(16)代入式(15)可得：

将其实部虚部分离可以得到：

将式(19)、式(20)化简并求解可以得到：

β＝1+ρω₀cosθ/(γQ_ext) (23)

将式(22)中的频率进行归一化并简化可得：

当磁控管被外部单频信号锁定时，θ为常数，也就是说dθ/dt＝0，此时式(24)可化简为：

或者：

2Q_ext|1-ω₁|≤ρ (26)

这就是著名的Adler条件。另外，对式(24)求解可以得到：

其中

B＝1-ω₁ (29)

由以上分析可以看出，如果外部注入信号为扫频信号，可以将扫频信号在一个足够短的时间段内看为一个单频信号。在注入信号的频率ω₁靠近自由状态磁控管的中心频率时满足上述条件的时候，也就是式(30)中D为实数的时候，磁控管可以完全被外部注入信号锁定，在这一个频段内，磁控管的输出频率会完全跟随着外部信号频率的变化而变化；如果2Qext|1-ω1|稍稍大于ρ，或者说式(30)中D为一个比较小的虚数的时候，设Δω为自由振荡磁控管的中心频率和外部信号频率的差值得绝对值，则磁控管的输出会在Δω的整数倍处出现一系列的边带信号，也就是说当外部信号的频率移动到这一范围内的时候，磁控管将会处于准锁定状态；当外部信号超出上述范围的时候，即B>>A的时候，磁控管的输出信号将与外部信号不相干。

另外，从式(21)中可以看出，对高Q值的谐振回路，当注入比增加时，磁控管的高频输出将会有一定的降低；并且由于最后一项^-γt/β的存在，在外部扫频信号的功率相对较高时，扫频信号的频率会频繁发生变化，磁控管的高频输出无法在短时间内达到稳定状态，也就是说-γt/β项不能忽略，每次外部信号的频率变化都会造成磁控管高频输出幅度的跳变，因此会对磁控管的高频输出幅值的稳定性有较大影响。

基于注入锁频理论的磁控管扫频的粒子模拟仿真

磁控管粒子模拟方法，即particle-in-cell，简称PIC仿真，是一种研究带电粒子在电和磁场中相互作用的模拟方法。粒子模拟方法在采用了有限大小的粒子模型之后，才逐渐完善并可以应用于实际上来。比较常见的磁控管粒子模拟软件有MAGIC、CST以及CHIPIC等。一般来说，对磁控管进行粒子模拟仿真主要有以下一个用途：使用三维电磁粒子模拟方法进行磁控管快速设计；使用粒子模拟方法研究磁控管的震荡过程；探究磁控管各部分结构对其工作状态的影响。

磁控管模型建立

本发明使用CST电磁仿真软件中的Particle Studio对磁控管进行粒子模拟仿真。由于本发明采用松下2M244-M1连续波磁控管进行扫频注入研究，因此仿真将以松下2M244-M1连续波磁控管为原型，在CST粒子工作室中建立模型并进行仿真模拟。根据松下2M244-M1磁控管的实际结构，为了缩短仿真时间，我们CST中建立模型的时候对其结构进行了简化，仅将磁控管的谐振腔及其内部结构还有输出窗进行了建模，并使用圆柱阴极对实际的螺旋状阴极进行代替，而磁控管中的永磁体以及极靴则用磁控管轴向的恒定磁场代替如图4为CST中磁控管的结构图。

由于磁控管工作原理，我们将磁控管阳极电势设置为0V，阴极电势设置为 -4200V，同时在磁控管谐振腔轴向添加一个大小为0.19T的恒定磁场。如图5——图7是磁控管工作在π模时的各项输出，可以看到该磁控管模型在自由振荡状态向的高频电压幅值约为100V，中心频率为2.343GHz。

式(26)中的2Qext|1-ω1|稍稍大于ρ，或者式(30)中D为一个比较小的虚数的时候，磁控管将会处于准锁定的状态，这对于某些情况下的磁控管扫频源其实是有利的。在以扫频干扰为目的的情况下，当外部信号的频率处于这一范围内的时候，磁控管的输出频谱会在Adler条件所限制的范围之外产生一定范围的边带信号，也就是说实际干扰可覆盖的频带会比Adler条件所限定的范围稍宽一些。如图8外部信号的高频电压在20V的时候不同频率下的磁控管输出频谱图所示，当外部信号的频率稍稍大于2.351GHz的时候，磁控管处于准锁定状态；而当外部信号的频率在更高的频率上的时候，磁控管将不会被外部信号锁定。

为了得到该仿真模型的外部品质因数，对注入比在30％的时候做了一组仿真，此时磁控管中心频率的最大偏移量为7MHz，将其带入Adler条件中，可以反推出该磁控管模型的外部品质因数为50.23。依据仿真得到的数据反推出的磁控管外部品质因数，我们计算了该磁控管模型的扫频带宽与注入比在理想状态下的关系。当注入比为50％的情况下，磁控管的扫频带宽可以达到23MHz。

磁控管仿真及结果分析：由于磁控管自由状态下的中心频率f0＝2.434GHz，因此我们将外部扫频信号的扫频范围设置为2.3GHz至2.4GHz，通过改变注入比来研究注入比与磁控管扫频带宽的关系。

磁控管模型在自由状态下的输出功率大约在5kW左右，将扫频信号的功率从12.5W至1250W均匀设置了十组来控制5％至50％的十组注入比，随着注入比的增加，磁控管的输出频谱带宽也在增加，这说明在注入比增加的同时，磁控管被锁定的带宽也在变宽，扫频范围越来越大；而对于磁控管的高频电压来说，随着注入比的增加，其幅值的波动越来越大，每次波动都是40ns，与外部扫频信号的扫频间隔40ns相等，随着注入功率的大幅增加，磁控管输出端口的输出功率并没有明显增加。

扫频带宽随着注入比的增加而增加，其趋势与从Q_ext值估算的扫频带宽曲线基本吻合，在注入比为50％的时候，扫频带宽达到了21MHz；在磁控管的输出功率方面，被注入锁定的磁控管输出功率总是略小于自由状态磁控管输出功率与注入信号功率的和，并且随着注入比的增加，这一差值也略有增加。

基于注入锁频理论的磁控管扫频的实验验证

实验方案：为了进一步验证上文扫频外部注入的理论与仿真结果，本发明设计的如图9注入锁频理论的磁控管扫频的实验系统所示，本次实验系统均采用BJ-26波导系统搭建。外部信号是由外部的扫频信号固态源提供，信号通过两个环形器注入磁控管，注入信号的功率可以通过40dB定向耦合器耦合端连接到功率计测量，磁控管的输出经双定向耦合器1、环形器1、双定向耦合器2后被负载1吸收，考虑到磁控管的输出功率大，因此负载1选用水负载。为了保护信号源不会被可能存在的反射功率损坏，因此本系统采用了双环形器双负载的结构设置，当负载1处未将所有功率吸收或存在反射的时候，负载2可以作为双保险吸收多余的功率。磁控管的输出功率及频谱等数据可以通过双定向耦合器2的耦合端测得。

磁控管使用松下2M244-M1连续波磁控管，其额定输出功率为1kW，额定工作频率为2.45GHz，磁控管的电源由英杰公司的DDY10-5K/0V8-S220/F02型高压直流电源提供；外部注入信号由一台带扫频功能的固态微波源提供，其最大扫频带宽为100MHz，额定最大输出功率为50dBm；实验中的频谱以及信号的频率时间关系数据均由Tektronix RSA5126B实时信号分析仪测量，功率由中电41 所的AV2433功率计测量。

实验步骤设计如下：

1.开启磁控管，不注入任何外部信号，通过调节磁控管的阳极电流来记录磁控管在自由振荡状态下的阳极电流与功率、频谱的关系；

2.关闭磁控管，开启扫频信号源，调节注入信号的功率、扫频带宽、扫频间隔等并记录其数据；

3.开启磁控管，将磁控管的阳极电流固定在120mA，此时的磁控管输出功率为314W，外部扫频信号的扫频带宽固定在100MHz，通过改变外部信号源的注入功率来测量注入比对扫频带宽的影响；

4.将磁控管的状态和外部扫频信号的功率不变，通过改变外部扫频信号的扫频速率来记录扫频速率对磁控管输出的影响。

另外，为了对比Adler条件理论计算出的的扫频带宽和实际扫频带宽的区别，我们首先使用矢量网络分析仪对松下2M244-M1连续波磁控管进行了冷腔测试以得到其外部品质因数。

Q_l＝f₀/Δf (32)

Q₀＝Q_l(1+β₀) (33)

Q_ext＝Q₀/β₀ (34)

式中Q_l是有载品质因数，Q₀是空载品质因数，Q_ext是外部品质因数，f₀谐振频率，Δf是半功率带宽，β₀是耦合系数。

冷腔测试结果：f₀为2.48GHz，Δf为60MHz，β₀等于驻波比12.74，将其带入式(32)～(34)中，可以得到磁控管的外部品质因数Q_ext为41.15。根据得到的磁控管外部品质因数，理论上磁控管扫频带宽随注入比变化的关系，当注入比在50％的时候扫频带宽可以达到29.6MHz。

如图10磁控管自由状态下阳极电流与功率、中心频率的关系图所示，松下 2M244-M1连续波磁控管在灯丝电流5.33A、灯丝电压1.924V、阳极电压为4300V 时，其输出功率以及中心频率随阳极电流的变化关系。在自由状态下，磁控管的功率和频率都会随着阳极电流的变化而变化。考虑到外部扫频固态源的功率最大只能到50dBm，即100W，为了可以获得更大范围的注入比数据，我们将磁控管的阳极电流控制在120mA，此时的磁控管输出功率为314W。

图11(a)是自由状态下阳极电流为120mA时的磁控管频谱，此时磁控管的中心频率为2.4366GHz；图11(b)是外部扫频信号在以2450MHz为中心，扫频带宽为100MHz情况下的max-hold模式频谱。改变注入比来测量磁控管的输出频谱并统计锁定带宽。

图12不同注入比时的磁控管输出频谱显示了注入比分别在5％、15％、25％、35％、45％时的磁控管输出的max-hold频谱，从图中可以直观地看出，随着注入功率的增加，磁控管的扫频带宽也在不断的增加。从频谱的幅值来看，被外部信号锁定的频段的频谱明显高于未被锁定的频谱的幅值，这说明在被锁定的频带内，磁控管的输出频率会随着外部扫频信号频率的移动而移动。图13不同注入比时的磁控管输出高频电压是不同注入比时磁控管的高频电压输出波形，与前述的理论与仿真一样，随着注入比的增加，磁控管输出的稳定性收到了一定的影响。

图14不同注入比下的磁控管输出参数，磁控管扫频带宽和输出功率随注入比变化的详细信息。实验结果与仿真结果中的扫频带宽对比，实验结果的扫频带宽比仿真结果中的扫频带宽要宽一些，在不考虑仿真模型与实际实验的差异的情况下，由于准锁定效应的存在，在同等注入比的情况下，也会对扫频带宽的增加起到一定的作用。另外，考虑到实际应用中的意义，实验及仿真中仅将注入比最大设置为50％(注入功率比为25％)，此时的最大锁定带宽为37MHz。对于磁控管的输出功率，其实际的输出功率会略小于注入功率与自由状态的磁控管功率之和，也和仿真中的结果一样，随着注入比的增加，这一差值也会稍稍增加。

扫频速率对磁控管扫频输出的影响：等效电路模型对磁控管由于分布式电感与分布式电容的存在，我们需要考虑扫频速率是否会对磁控管的输出有影响。简言之，就是当外部注入信号的扫频速率加快时，磁控管的频率输出是否可以和外部信号同步。因此，我们将磁控管功率固定在397W，外部信号的功率固定在52.4W，扫频范围为2430MHz至2450MHz，以保证磁控管可以完全被外部信号锁定，通过改变扫频周期来观察磁控管输出的频率与时间关系图15不同扫频速率下磁控管输出与外部信号的频率时间关系对比图的扫频周期T分别为 1580μs、1050μs、630μs和90μs时的磁控管信号与外部注入信号的频率时间关系对比图。

图16不同扫频周期时的磁控管DPX频谱图，扫频周期T分别为1580μs、 1050μs、630μs和90μs时的磁控管DPX频谱图。当扫频周期T在1580μs至 90μs这个范围之内时，磁控管的输出可以和外部注入信号的扫频速率保持完全一致，另外，磁控管的频率可以跟随着外部注入信号频率平滑的变化。因此当外部信号的扫频周期大于90μs时，磁控管是可以作为一个大功率扫频微波源工作的。

当扫频磁控管微波源对跳频通信系统进行干扰时，其效果就相当于将总功率平均分配到了整个扫频频带上，对于航拍用无人机这类通信频带在 80MHz～100MHz的跳频通信系统会有不错的干扰效果。

产品生产成本分析

产品生产成本分析

产品生产成本分析

本发明通过外部信号注入锁频的形式，以驻波互作用作为理论基础，创新性地使用磁控管微波源为解决思路，使用低功率固态微波源的扫频信号对磁控管进行注入锁定，实现了磁控管扫频大输出带宽和高发射功率；进而提出对无人机等扩频通信系统的扫频干扰，一种低成本、大功率、高效率的微波源。

当然，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员应该可以根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种锁频扫描的微波源，包括磁控管，其特征在于，包括通过环形器连接有外部注入信号。

2.根据权利要求1所述的一种锁频扫描的微波源，其特征在于：提供所述外部注入信号的器件为低功率固态微波源。

3.根据权利要求2所述的一种锁频扫描的微波源，其特征在于：所述低功率固态微波源通过注波互作用调节输出信号的频率和扫频带宽。

4.根据权利要求3所述的一种锁频注入的微波源，其特征在于：所述外部注入信号与磁控管信号的注入比为15％——45％。

5.根据权利要求1——4中任意一项所述一种锁频扫描的微波源，其特征在于：所述低功率固态微波源的扫频信号对磁控管进行注入锁定，使磁控管输出扫频信号。

6.根据权利要求5所述的一种注入锁频的微波源，其特征在于：所述扫频信号达到完全锁定状态：磁控管的瞬态输出频率：

其中，

其中

式中ω为磁控管的振荡频率，ω₀为谐振腔的本振频率，Q₀为谐振电路的固有品质因数，Q_ext为谐振电路外部品质因数，V_dc为磁控管阳极电压，V_RF为磁控管高频电压，R为等效电阻，L为等效电感，C为等效电容，g+jb为等效磁控管电源，G+jB为等效负载。

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