[發明專利]一種大功率環行器及其抗微放電設計方法

有效

• 申請號: 201710465708.8
• 申請日: 2017-06-19
• 公開（公告）號: CN107248605B
• 公開（公告）日: 2019-05-24
• 發明（設計）人: 李韻;崔萬照;賀永寧
• 申請（專利權）人: 西安空間無線電技術研究所
• 主分類號: H01P1/383
• 分類號: H01P1/383;H01P11/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 陳鵬

1.一種大功率環行器，其特征在于，包括金屬腔體(1)、鐵氧體旋磁基片(2)和介質卡槽(3)；金屬腔體(1)包括上蓋、底座，上蓋和底座上鏡面對稱位置有凹槽，上蓋安裝在底座上，上蓋與底座之間形成空腔；鐵氧體旋磁基片(2)位于介質卡槽(3)內；介質卡槽(3)安裝在金屬腔體(1)的空腔中，位于上蓋和底座的凹槽之間，使得鐵氧體旋磁基片(2)貼緊金屬腔體(1)；所述介質卡槽(3)包括N個同心的介質圓環、介質圓柱，N個介質圓環依次套在介質圓柱外，介質圓環的相對介電常數從最外層到中心逐漸增大，介質圓柱的相對介電常數大于N個介質圓環的相對介電常數；其中，N為正整數。

2.根據權利要求1所述的一種大功率環行器，其特征在于，所述金屬腔體(1)底座中部有凸起的金屬匹配臺(5)，介質卡槽(3)安裝在金屬匹配臺(5)上。

3.根據權利要求2所述的一種大功率環行器，其特征在于，所述金屬腔體(1)上蓋與金屬腔體(1)底座上的金屬匹配臺(5)對應位置處有凸起的金屬匹配臺(5)。

4.根據權利要求3所述的一種大功率環行器，其特征在于，所述鐵氧體旋磁基片(2)安裝在介質圓環內，位于介質圓柱一端或分別位于介質圓柱兩端，與金屬腔體(1)上蓋或底座貼合。

5.根據權利要求3所述的一種大功率環行器，其特征在于，所述金屬匹配臺(5)中部有用于卡住介質卡槽(3)的圓形的定位凹槽(4)，定位凹槽(4)深度不大于0.5mm。

6.根據權利要求1所述的一種大功率環行器，其特征在于，所述介質卡槽(3)的材料為單晶材料、氮化硼、聚酰亞胺或陶瓷。

7.一種如權利要求1～6中任一權利要求所述的大功率環行器的抗微放電設計方法，其特征在于，包括步驟如下：

步驟一、給定環行器的中心工作頻率f_r、工作帶寬B_W、各端口隔離度、微放電功率要求P、金屬腔體(1)的材料及金屬腔體(1)的二次電子發射特性參數、鐵氧體旋磁基片(2)的電性能參數及鐵氧體旋磁基片(2)的二次電子發射特性參數；

步驟二、根據步驟一給定的環行器的中心工作頻率f_r、工作帶寬B_W、各端口隔離度和鐵氧體旋磁基片(2)的電性能參數，結合描述電磁場演化的麥克斯韋方程組，獲得環行器的結構尺寸；

步驟三、根據步驟二確定的環行器結構尺寸，建立環行器的三維幾何模型，將環行器的三維幾何模型劃分為m個網格單元，運用描述電磁場演化的麥克斯韋方程組，確定環行器三維幾何模型中每個網格單元處的電磁場分布；m為正整數；

步驟四、根據步驟三中獲得的環行器三維幾何模型中的電磁場分布，確定最強場強位置，確定介質卡槽(3)的安裝位置并確定介質卡槽(3)中介質圓環的層數N；

步驟五、重復調整環行器的結構尺寸并重新搭建環行器的三維幾何模型，運用描述電磁場演化的麥克斯韋方程組對重新建立的環行器三維幾何模型進行電磁場仿真，并結合步驟一中確定的金屬腔體(1)的材料及其二次電子發射特性參數、鐵氧體旋磁基片(2)的二次電子發射特性參數，運用描述電磁場演化的麥克斯韋方程組和描述電子運動的洛侖茲方程組，計算獲得環行器的微放電功率閾值，直至電磁場仿真結果中的中心工作頻率等于步驟一中給定的中心工作頻率f_r、工作帶寬大于或等于步驟一中給定的工作帶寬B_W、各端口隔離度小于或等于步驟二中給定的各端口隔離度，環行器的微放電功率閾值大于或等于步驟一中給定的微放電功率要求P。