[發明專利]一種介質材料加載微波部件微放電閾值快速確定方法

有效

• 申請號: 201810265919.1
• 申請日: 2018-03-28
• 公開（公告）號: CN108920732B
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發明（設計）人: 王瑞;李韻;崔萬照;翟永貴;李永東
• 申請（專利權）人: 西安空間無線電技術研究所
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 馬全亮

1.一種介質材料加載微波部件微放電閾值快速確定方法，其特征在于步驟如下：

(1)建立加載介質材料微波部件的電磁仿真模型，獲得微波部件中的外加電磁場分布和邊界條件信息；

(2)預設初始自由電子，將初始電子放到時域電磁場中，計算得到微波部件內部的每個電子所受的洛倫茲力，根據初始電子受到的洛倫茲力，得到初始電子的初始速度和初始位置；

(3)根據第i個初始電子在預設的時間步長Δt內，i＝1,2,3,…,m，m為預設的初始電子個數，從初始位置運動到另一個位置的位移判斷該初始電子是否與微波部件內表面邊界發生碰撞，若初始電子在Δt內運動的位移大于或等于它的初始位置到邊界的距離，則發生碰撞，進入步驟(4)；若初始電子在Δt內運動的位移小于初始位置到邊界的距離，則沒有發生碰撞，將該初始電子當前時間步長結束時的速度和位置保存，進入步驟(8)；

(4)判斷邊界是否為金屬材料邊界，若碰撞邊界為金屬邊界，則進入步驟(5)，若碰撞邊界為介質邊界，則進入步驟(6)；

(5)根據第i個初始電子的初始速度和微波部件內表面金屬材料的二次電子發射特性判斷是否發生二次電子倍增，若沒有發生二次電子倍增，則認為第i個初始電子被金屬材料吸收，不計入下一個時間步長；若發生二次電子倍增產生二次電子，則將發射出的二次電子的速度和位置設為下一個時間步長的初始狀態，之后進入步驟(8)；

(6)根據介質材料的二次電子發射系數δ來確定表面積累電荷量以及發射的二次電子的數量，然后進入步驟(7)；

所述步驟(6)根據介質材料的二次電子發射系數δ來確定表面積累電荷量以及發射的二次電子的數量，具體為：

(6.1)當δ＜1時，生成0到1之間的一個隨機數R₁，若R₁≥δ，則無二次電子發射，該電子消失，不再計入下一個時間步的計算，在介質表面沉積-q電荷；若R₁＜δ，發射1個二次電子，在介質表面無電荷沉積；

(6.2)當1≤δ＜2，先發射1個二次電子，生成0到1之間的一個隨機數R₂，若R₂≥f，則無二次電子發射，該電子消失，不再計入下一個時間步的計算，在介質表面無電荷沉積，其中f為δ的小數部分，f＝1,2,3,…，若R₂＜f，發射1個二次電子，在介質表面沉積+q電荷；

(6.3)當δ≥2時，先發射n個二次電子，n為δ的整數部分為，n＝2,3,4,…，生成0到1之間的一個隨機數R₃，若R₃≥f，則無二次電子發射，該電子消失，不再計入下一個時間步的計算，在介質表面沉積+(n-1)q電荷；若R₃＜f，發射1個二次電子，在介質表面沉積+nq電荷；

(7)計算初始電子在真空中微波部件內部受到的總電場E_T，根據初始電子在微波部件內部受到的總電場更新初始電子在下一個時間步長的初始狀態，之后進入步驟(3)；

(8)判斷經過當前時間步長Δt后是否達到預設的仿真計算時間，若達到仿真計算時間則進入步驟(9)，若沒有達到仿真計算時間，則進入步驟(3)

(9)進行數值模擬計算，得到介質加載微波部件微放電閾值。

2.根據權利要求1所述的一種介質材料加載微波部件微放電閾值快速確定方法，其特征在于：所述步驟(1)建立加載介質材料微波部件的電磁仿真模型，獲得微波部件中的外加電磁場分布和邊界條件信息，具體過程如下：

(1.1)仿真計算得到微波部件內的頻域電磁場，導出頻域電磁場的結果和邊界條件信息，按照直六面體網格形式存儲，并將頻域電磁場信息轉換為時域電磁場；

(1.2)依據步驟(1.1)中導出的直六面體網格各節點上的電磁場，通過插值獲得微波部件內部任意點的電場和磁場。

3.根據權利要求1所述的一種介質材料加載微波部件微放電閾值快速確定方法，其特征在于：所述步驟(7)計算總電場E_T具體為：根據公式E_T＝E_RF+E_diel計算初始電子在真空中微波部件內部受到的總電場E_T，其中E_RF為微波部件中的外加電場，即時域電磁場，E_diel為介質表面電荷產生的準靜電場。