[发明专利]一种同轴谐振器产品微放电阈值的设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种同轴谐振器产品微放电阈值的设计方法。

背景技术

要求承受真空大功率的同轴形式滤波器和多工器，位于高功率放大器之后，其功能是将经过高功率放大器放大后的信号提取或合成，去除谐波和杂波后，送往天线馈源系统实现下行发射。其性能的好坏直接影响着系统的性能，甚至使用。

在卫星通信系统中，大功率的滤波器件是不可或缺的无源部件。随着通信卫星事业的迅猛发展和科学技术的不断进步，星上载荷的能力不断增强，提供的可用能源增加，效率提高，发射功率有明显提升。对功率放大部件的滤波部件的真空功率承受能力要求也越高。特别是使用同轴谐振器形式的L，S频段，频率低更容易产生微放电。在研制这类大功率无源产品时，如果能准确估计设计出来的产品微放电阈值，对系统的可靠性预估至关重要，同时还可以根据相关标准减免地面微放电试验，降低研制成本。

目前国内预估同轴谐振器微放电阈值，是借用ESA的基于平行板的“微放电敏感曲线”为设计基准的设计预估方法，预估值与试验值相差很大，有10dB的误差，指导意义不大。国外的公开文献中关于各种结构微放电阈值的研究并不丰富，针对同轴谐振器的研究只有2011年“第七届空间微波部件微放电，低气压放电及无源互调国际会议论文集”中一篇关于梳线滤波器的仿真研究。但系统深入并有实验支撑，适合工程应用的技术文献或说明并未找到公开资料。

发明内容

本发明的技术解决问题是：本发明为了解决同轴谐振器微放电设计基准的问题，提出了一种同轴谐振器产品微放电阈值的设计方法。采用本发明可以准确估计同轴谐振器产品的微放电阈值，降低了同轴谐振器产品的研制成本。

本发明的技术解决方案是：

一种同轴谐振器产品微放电阈值的设计方法，包括以下步骤：

步骤1：根据电性能要求设计以同轴谐振器为基本单元的产品电路模型；所述电性能指标包括同轴谐振器产品的微波状态指标和工作状态指标；

步骤2：根据电路模型实现同轴谐振器产品的结构形式，并对结构形式进行全波电磁仿真验证；

步骤3：确定通过步骤2验证的结构形式的微放电风险敏感区域；

步骤4：采用同轴谐振器微放电敏感曲线，并根据步骤3中确定的微放电风险敏感区域的物理间隙尺寸d和通过该区域的工作频率f，确定同轴谐振器的微放电阈值功率；所述同轴谐振器微放电敏感曲线用于描述d＊f和同轴谐振器微放电阈值功率的关系；

步骤5：若步骤4获得的同轴谐振器产品的微放电阈值功率符合步骤1所述的电性能要求，则完成对同轴谐振器产品的设计；否则，返回步骤2，转换同轴谐振器的结构形式重新实现同轴谐振器产品的电路模型。

所述步骤4中建立同轴谐振器微放电敏感曲线的步骤为：

步骤41：根据同轴谐振器产品的电性能指标设计选定结构形式的同轴谐振器；

步骤42：确定步骤41得到的同轴谐振器的微放电风险敏感区域；

步骤43：根据步骤42中确定的微放电风险敏感区域的最小间隙；以固定的步进量增加或减少，并在同轴谐振器的电性能指标要求下按照改变后的微放电风险敏感区域的最小间隙重新设计同轴谐振器；

步骤44：对设计出的同轴谐振器产品的试验件进行微放电阈值试验，将获得的每个结构同轴谐振器的微放电阈值试验值拟合为同轴谐振器微放电敏感曲线。

所述确定同轴谐振器的微放电风险敏感区域的方法为：对谐振腔进行顺序编号，并根据下式计算谐振腔的储藏能量W_k；

Wk=ik22ω0]]>

其中，k为谐振腔编号；i为每个谐振腔的电流；ω₀为工作频带的中心频率；

按储藏能量大小对谐振腔进行排序，将储藏能量最大的谐振腔确定为功率容量瓶颈谐振腔；

对功率容量瓶颈谐振腔中间距较小的部分进行全波电磁仿真分析，并确定功率容量瓶颈谐振腔中的最大电压，所述功率容量瓶颈谐振腔中的最大电压所对应的区域即为同轴谐振器的微放电风险敏感区域。