[發明專利]一種同軸諧振器產品微放電閾值的設計方法

有效

• 申請號: 201210051829.5
• 申請日: 2012-02-29
• 公開（公告）號: CN102593569A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 禹旭敏;唐丹;汪娟;殷新社;張俊
• 申請（專利權）人: 西安空間無線電技術研究所
• 主分類號: H01P11/00
• 分類號: H01P11/00;H01P7/04;G06F17/50
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 安麗

技術領域

本發明涉及一種同軸諧振器產品微放電閾值的設計方法。

背景技術

要求承受真空大功率的同軸形式濾波器和多工器，位于高功率放大器之后，其功能是將經過高功率放大器放大后的信號提取或合成，去除諧波和雜波后，送往天線饋源系統實現下行發射。其性能的好壞直接影響著系統的性能，甚至使用。

在衛星通信系統中，大功率的濾波器件是不可或缺的無源部件。隨著通信衛星事業的迅猛發展和科學技術的不斷進步，星上載荷的能力不斷增強，提供的可用能源增加，效率提高，發射功率有明顯提升。對功率放大部件的濾波部件的真空功率承受能力要求也越高。特別是使用同軸諧振器形式的L，S頻段，頻率低更容易產生微放電。在研制這類大功率無源產品時，如果能準確估計設計出來的產品微放電閾值，對系統的可靠性預估至關重要，同時還可以根據相關標準減免地面微放電試驗，降低研制成本。

目前國內預估同軸諧振器微放電閾值，是借用ESA的基于平行板的“微放電敏感曲線”為設計基準的設計預估方法，預估值與試驗值相差很大，有10dB的誤差，指導意義不大。國外的公開文獻中關于各種結構微放電閾值的研究并不豐富，針對同軸諧振器的研究只有2011年“第七屆空間微波部件微放電，低氣壓放電及無源互調國際會議論文集”中一篇關于梳線濾波器的仿真研究。但系統深入并有實驗支撐，適合工程應用的技術文獻或說明并未找到公開資料。

發明內容

本發明的技術解決問題是：本發明為了解決同軸諧振器微放電設計基準的問題，提出了一種同軸諧振器產品微放電閾值的設計方法。采用本發明可以準確估計同軸諧振器產品的微放電閾值，降低了同軸諧振器產品的研制成本。

本發明的技術解決方案是：

一種同軸諧振器產品微放電閾值的設計方法，包括以下步驟：

步驟1：根據電性能要求設計以同軸諧振器為基本單元的產品電路模型；所述電性能指標包括同軸諧振器產品的微波狀態指標和工作狀態指標；

步驟2：根據電路模型實現同軸諧振器產品的結構形式，并對結構形式進行全波電磁仿真驗證；

步驟3：確定通過步驟2驗證的結構形式的微放電風險敏感區域；

步驟4：采用同軸諧振器微放電敏感曲線，并根據步驟3中確定的微放電風險敏感區域的物理間隙尺寸d和通過該區域的工作頻率f，確定同軸諧振器的微放電閾值功率；所述同軸諧振器微放電敏感曲線用于描述d＊f和同軸諧振器微放電閾值功率的關系；

步驟5：若步驟4獲得的同軸諧振器產品的微放電閾值功率符合步驟1所述的電性能要求，則完成對同軸諧振器產品的設計；否則，返回步驟2，轉換同軸諧振器的結構形式重新實現同軸諧振器產品的電路模型。

所述步驟4中建立同軸諧振器微放電敏感曲線的步驟為：

步驟41：根據同軸諧振器產品的電性能指標設計選定結構形式的同軸諧振器；

步驟42：確定步驟41得到的同軸諧振器的微放電風險敏感區域；

步驟43：根據步驟42中確定的微放電風險敏感區域的最小間隙；以固定的步進量增加或減少，并在同軸諧振器的電性能指標要求下按照改變后的微放電風險敏感區域的最小間隙重新設計同軸諧振器；

步驟44：對設計出的同軸諧振器產品的試驗件進行微放電閾值試驗，將獲得的每個結構同軸諧振器的微放電閾值試驗值擬合為同軸諧振器微放電敏感曲線。

所述確定同軸諧振器的微放電風險敏感區域的方法為：對諧振腔進行順序編號，并根據下式計算諧振腔的儲藏能量W_k；

Wk=ik22ω0]]>

其中，k為諧振腔編號；i為每個諧振腔的電流；ω₀為工作頻帶的中心頻率；

按儲藏能量大小對諧振腔進行排序，將儲藏能量最大的諧振腔確定為功率容量瓶頸諧振腔；

對功率容量瓶頸諧振腔中間距較小的部分進行全波電磁仿真分析，并確定功率容量瓶頸諧振腔中的最大電壓，所述功率容量瓶頸諧振腔中的最大電壓所對應的區域即為同軸諧振器的微放電風險敏感區域。