[發明專利]一種時頻場結合的非互易媒質微放電閾值預測方法

有效

• 申請號: 202010034423.0
• 申請日: 2020-01-14
• 公開（公告）號: CN111259584B
• 公開（公告）日: 2022-12-09
• 發明（設計）人: 謝擁軍
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學;西安空間無線電技術研究所
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F111/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種時頻場結合的非互易媒質微放電閾值預測方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1：使用HFSS軟件對非互易媒質微波器件進行建模和仿真；

S2：對HFSS仿真后的場進行導出；

S3：使用網格共形方法對步驟S2中導出的場進行共形和插值；

S4：創建宏粒子激勵源；

S5：利用粒子推進PIC運算對步驟S4中創建的宏粒子激勵源進行推進；

S6：判斷宏粒子激勵源到達邊界情況，并結合二次電子發射模型進行電子的仿真和分析，得到微放電閾值和微放電曲線；

步驟S5具體包括如下過程：

在第一時刻t，導入第一時刻的場，進行粒子推進，通過式(1)對宏粒子激勵源的受力F進行運算

F＝Eq (1)

其中，E是宏粒子激勵源的電場強度；q是宏粒子激勵源的帶電量；

之后進行宏粒子激勵源加速度a的計算，如式(2)所示

F＝ma (2)

其中，m是宏粒子激勵源的質量，

結合式(1)和式(2)，得到

宏粒子激勵源的運動速度v如式(4)所示

v＝at (4)

而后得到宏粒子激勵源的位移l

l＝vt (5)

完成第一時刻t對宏粒子激勵源的推進后，對宏粒子的所處位置進行判斷，判斷其邊界情況，包括如下三種情況：

(1)沒有達到邊界，繼續進行下一時刻宏粒子推進；

(2)到達仿真邊界，跑出微放電敏感區；

(3)到達介質邊界，進行二次電子發射；

對于情況(3)，當宏粒子到達介質邊界時，首先要進行位置的判斷，判斷依據是與宏粒子發生碰撞的面，判斷介質的類型和面的所在位置；其次，在確保發生二次電子發射的情況下使用修正的Vaughan模型對二次電子發射進行數學描述：包括二次電子發射之后產生宏粒子的等效帶電量和發生碰撞之后二次電子的出射速度和角度；隨后再反復至前一步，對發射出的粒子進行推進和運算，直到對應的程序結束，仿真時長到達設定時間；

所述修正的Vaughan模型如下：

其中，δ(E_i,θ_i)表示二次電子的平均電子產額；δ₀表示電子的發射能量小于微放電的閾值功率時的二次電子平均電子產額；E_i表示閾值能量；E_t表示微放電的閾值功率；δ_max0是二次電子發射時的電子的發射產額，k_s是材料的平滑因子；θ_i表示二次電子的碰撞角度；

其中，

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S2中導出的場包括對應時間、場的網格位置信息和場的強度信息。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S4中所創建的宏粒子激勵源能夠進行二次電子發射，并且其電子的電量大于其二次電子的發射閾值。

4.根據權利要求1-3之一所述的方法，其特征在于，步驟S6中，

當判斷宏粒子激勵源沒有到達邊界時，則按照步驟S5的方法繼續推進宏粒子激勵源；

當判斷宏粒子激勵源到達仿真邊界時，則得到宏粒子激勵源跑出微放電敏感區；

在判斷宏粒子激勵源與介質或者金屬壁表面碰撞之前，首先要判斷宏粒子激勵源的位置，其次在確保發生二次電子發射的情況下，使用修正的Vaughan模型對二次電子發射進行數學描述，隨后再按照步驟S5的方法，對發射出的二次電子進行推進，直到仿真時長到達設定時間。

5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，宏粒子激勵源位置的判斷依據為宏粒子激勵源位于介質或金屬壁表面內。