[發(fā)明專利]一種高微放電閾值的脊波導(dǎo)濾波器及其設(shè)計(jì)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310063865.8
• 申請(qǐng)日: 2013-02-28
• 公開（公告）號(hào): CN103151585A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡天存;崔萬照;夏亞峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安空間無線電技術(shù)研究所
• 主分類號(hào): H01P1/207
• 分類號(hào): H01P1/207;H01P11/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 安麗

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明提供了一種高微放電閾值的脊波導(dǎo)濾波器及其設(shè)計(jì)方法，屬于微波技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

微放電效應(yīng)又稱二次電子倍增效應(yīng)，是指在真空條件下，電子在外加射頻場(chǎng)的加速下，在兩金屬表面間或單個(gè)介質(zhì)表面上激發(fā)的二次電子發(fā)射與倍增的效應(yīng)。根據(jù)發(fā)生機(jī)制的不同，微放電效應(yīng)可分為雙金屬表面微放電效應(yīng)和單介質(zhì)表面微放電效應(yīng)，航天器大功率微波部件極易發(fā)生雙金屬表面微放電效應(yīng)。多工器、濾波器等航天器大功率微波部件的內(nèi)部電場(chǎng)較強(qiáng)區(qū)域容易發(fā)生微放電效應(yīng)，導(dǎo)致大功率微波部件失效，甚至使整個(gè)有效載荷徹底失效。脊波導(dǎo)濾波器由于帶寬寬、體積小，非常適合衛(wèi)星有效載荷中使用，但脊波導(dǎo)濾波器的脊與金屬壁之間的距離小，電場(chǎng)強(qiáng)度大，容易發(fā)生微放電效應(yīng)，影響衛(wèi)星有效載荷的安全和可靠運(yùn)行。

傳統(tǒng)的脊波導(dǎo)低通濾波器的脊與蓋板之間的電場(chǎng)強(qiáng)度大，間距小，容易發(fā)生微放電效應(yīng)。電子在電磁場(chǎng)的作用下在脊的上表面與蓋板之間來回碰撞，不斷激發(fā)出更多的二次電子，最終導(dǎo)致雪崩擊穿。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的技術(shù)解決問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種高微放電閾值的脊波導(dǎo)濾波器及其設(shè)計(jì)方法，采用本發(fā)明可以在保證濾波器電性能的條件下，提高脊波導(dǎo)低通濾波器的微放電閾值，減小濾波器的體積和重量。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：

一種高微放電閾值的脊波導(dǎo)濾波器，包括蓋板、濾波器外殼、矩形波導(dǎo)、脊波導(dǎo)、填充層和TNC接頭；

兩個(gè)TNC接頭位于濾波器外殼的兩端，在濾波器外殼內(nèi)部，兩個(gè)TNC接頭的連線上，間隔分布矩形波導(dǎo)和脊波導(dǎo)，與兩個(gè)TNC接頭連接的均為矩形波導(dǎo)，兩個(gè)矩形波導(dǎo)之間為一個(gè)脊波導(dǎo)，兩個(gè)脊波導(dǎo)之間通過一個(gè)矩形波導(dǎo)連接；

蓋板蓋在濾波器外殼之上令其成為封閉腔體，脊波導(dǎo)的脊與蓋板之間有填充層。

所述填充層材料為聚醚酰亞胺。

所述蓋板表面平整。

脊波導(dǎo)的個(gè)數(shù)與所述高微放電閾值的脊波導(dǎo)濾波器的階數(shù)相等。

一種如權(quán)利要求1所述的高微放電閾值的脊波導(dǎo)濾波器的設(shè)計(jì)方法，步驟如下：

(1)根據(jù)濾波器的設(shè)計(jì)參數(shù)：截止頻率f_c、阻抗R₀和帶外抑制，查表確定出濾波器的階數(shù)N，并通過查表確定出集總參數(shù)低通濾波器原型的電感元件值L和電容元件值C；

(2)將集總參數(shù)元件用傳輸線替代，其中傳輸線的特征阻抗Z₀按照公式Z₀＝4Lf₀計(jì)算，其中傳輸線的長度Lng＝c/2f₀，其中L為電感值，C為電容值，c為光速；

(3)采用脊波導(dǎo)代替濾波器中的傳輸線結(jié)構(gòu)；其中脊波導(dǎo)的特征阻抗Z_G＝Z₀/1-(f_C/f₀)²，f_c為脊波導(dǎo)的截止頻率；

(4)用矩形波導(dǎo)來實(shí)現(xiàn)K倒置器，矩形波導(dǎo)的長度

Lk=-cTan-1(K/ZG)/2πf01-(fC/f0)2,]]>其中，K阻抗倒置器的阻抗值；

(5)在脊波導(dǎo)與金屬蓋板之間填充聚醚酰亞胺材料的填充層，從而實(shí)現(xiàn)所述高微放電閾值的脊波導(dǎo)濾波器。