行波管和速调管是两种主要的线性注微波器件。其中,行波管是一种功率通常为几十到几千瓦,频带宽度可以到2个倍频程的宽带器件。而且,行波管具有非常广泛的应用领域,现今大多数卫星通信系统都使用行波管作为末级放大器。在大多数雷达系统中,都通常使用一支或若干只行波管作为产生高频发射脉冲的大功率放大器。由于行波管中电子发射的随机性,电子总是先后随机、速度不均匀地进入高频互作用区。这就意味着会不可避免地产生噪声,并导致通讯电子系统的输出功率变化,最终影响雷达系统的辨错能力和提高通讯系统的错码率。该文章采用理论分析推导与计算机宏粒子模拟的方法,深入研究了行波管噪声的产生、变化情况及抑制噪声的方法,论文的主要内容与创新点如下:1.研究分析了行波管噪声的产生、传播、增长及对功率的影响,这对解释行波管中噪声的形成机理有重要的意义。采用一维线性模型,并利用已有的行波管数据计算噪声系数随着距离的变化情况,并研究不同参数对噪声系数的影响。2.根据非线性宏粒子模拟的要求,设置噪声的初始状态。分别应用了SASE的自由电子激光宏粒子设置方式和麦克斯韦速度分布律来设置初始噪声,并且采用了伪随机数的方式对宏粒子随机化设置。应用噪声设置方案编写程序,结合行波管标准方程进行一维非线性噪声计算,并获得噪声功率谱密度。3.为计算行波管二维噪声,设计了26-40GHz和33-40GHz两只不同频段的螺旋线行波管的高频结构。利用HFSS软件与TAU软件配合使用,使得工作频段为33-37GHz输出功率在100w以上,37-40GHz在80W以上。26-40GHz行波管为追求最大功率,全频段输出功率都在200W以上。4.根据所设计的螺旋线行波管数据,开发了2.5维螺旋线行波管噪声计算程序,使其能够计算实际行波管的散粒噪声和速度噪声的功率谱密度。并且利用该程序探究不同电参数对噪声结果的影响,从而给出降低噪声的方法。