[发明专利]一种快速确定矩形波导法兰3阶无源互调产物电平的方法

说明书

本发明公开的一种快速确定矩形波导法兰3阶无源互调产物电平的方法，属于微波部件无源互调领域。本发明实现方法为：步骤1：将矩形波导法兰接触面等效为金属‑绝缘层‑金属结构，确定矩形波导法兰接触面两侧的电势差；步骤2：利用矩形波导尺寸、法兰接触面积以及接触面两侧的电势差确定矩形波导法兰接触面产生的3阶非线性电流；步骤3：利用载波频率、矩形波导尺寸以及3阶非线性电流，确定矩形波导法兰3阶无源互调产物的电平。本发明在无需提前获取无源互调低阶产物和表面形貌参数测量值的情况下，通过简单计算获得矩形波导法兰的3阶无源互调产物电平，因而能够大幅提高矩形波导法兰无源互调问题的解决效率，降低成本。

技术领域

本发明涉及一种快速确定矩形波导法兰3阶无源互调产物电平的方法，可快速分析波导尺寸、接触面积和载波频率对3阶无源互调产物电平的影响，主要针对微波通信系统中大功率波导法兰的设计和制造，属于微波部件无源互调领域。

背景技术

目前随着发射功率的持续增大和接收灵敏度的持续提高，空间卫星通信系统和地面移动通信系统对微波部件无源互调的指标要求越来越高。波导法兰是大功率信号的通道，并且还包含金属-金属接触这一极易产生无源互调的结构，它的无源互调指标受到了严格的关注和限定。波导法兰产品的无源互调性是否符合要求，是以实际测试值作为判断标准。在产品制造好后，如果实验检测发现无源互调指标不满足要求，则需要分析可能的原因，重新设计、制造和再检测，造成无源互调问题的解决周期长、生产成本高。如果在设计时就能够对波导法兰的无源互调进行预测，则会大幅降低无源互调问题的解决成本。

目前国际上有关矩形波导法兰无源互调产物电平的预测方法主要有两种。一种是利用低阶产物的电平预测高阶产物的电平，常用的方法主要有幂级数法和Volterra级数法。这种方法能够有效预测矩形波导法兰的高阶无源互调产物电平，但缺点是需要提前通过实验检测获得部件低阶(含3阶)互调产物电平的测量值。另一种是建立非线性电路模型，在获得非线性电路阻抗的基础上计算得到波导法兰接触间的电势差(压降)。再结合具体的非线性物理效应如量子隧穿或热电子发射，获得低阶无源互调产物的电平。这种方法可以预测无源互调产物的电平，但缺点是同样需要提前获得产品法兰的表面形貌参数，并且引入参数多，计算过程复杂。

发明内容

针对现有无源互调预测方法中的缺陷，本发明要解决的技术问题是提供一种快速确定矩形波导法兰3阶无源互调产物电平的方法，在无需提前获取无源互调低阶产物和表面形貌参数测量值的情况下，通过简单计算获得矩形波导法兰的3阶无源互调产物电平，因而能够大幅提高矩形波导法兰无源互调问题的解决效率，降低成本。所述矩形波导法兰3阶无源互调产物电平影响分析包括快速分析波导尺寸、接触面积和载波频率对3阶无源互调产物电平的影响。

本发明公开的一种快速确定矩形波导法兰3阶无源互调产物电平的方法，包括如下步骤：

步骤1：将矩形波导法兰接触面等效为金属-绝缘层-金属结构，确定矩形波导法兰接触面两侧的电势差；

将矩形波导法兰接触面等效为金属-绝缘层-金属结构，根据电流连续性方程获得矩形波导法兰接触面两侧的电势差V；

其中，a和b分别为矩形波导宽边和窄边长度，P为载波功率，ω为载波频率，w为法兰接触面的宽度，H为绝缘层厚度，ε为介电常数，μ为磁导率。

步骤2：利用矩形波导尺寸、法兰接触面积以及接触面两侧的电势差确定矩形波导法兰接触面产生的3阶非线性电流；

根据量子隧穿效应，并利用矩形波导尺寸、法兰接触面积以及步骤1中获得的电势差V，确定矩形波导法兰接触面产生的3阶非线性电流I₃；

其中，n＝100，q为单位电荷量，h为普朗克常数，为势垒高度，m为电子静止质量；