CN108521001B - L波段微放电抑制星用高功率环行器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种L波段微放电抑制星用高功率环行器，属于微波元器件技术领域，包括环行器主体和与所述环行器主体两端连接的连接器，所述环行器主体包括相互连接的上腔体和下腔体，所述上腔体和下腔体内分别设置有上介质和下介质，所述上介质和下介质内侧围合成环行器内部，所述上介质和下介质内侧设置有基片，所述基片上设置有中心导体；所述连接器内设置有连接器内导体和连接器介质，所述中心导体与所述连接器内导体相连，所述连接器介质延伸至所述环行器内部，与所述上介质和下介质交错；本发明的环行器可以有效抑制微放电的产生，对产品结构、外形尺寸没有限制，不需要昂贵的设备投入，工艺简单，适合推广。
Description
技术领域
本发明涉及微波元器件技术领域，尤其涉及一种L波段微放电抑制星用高功率环行器。
背景技术
随着卫星技术的高速发展，对星载微波设备的小型化、轻量化及高功率化的要求越来越高，而卫星工作在真空环境时，微波电路随着功率的提高容易出现异于地面常压下的放电现象，该放电现象会严重影响卫星的信号传输甚至导致整颗卫星失效，危害巨大。这种放电现象叫做微放电，为保证星载设备寿命期内正常工作，需采取有效措施抑制微放电的产生。
微放电现象是由微波系统内部件表面二次电子发射引起的，见图1。在真空环境下，电子的平均自由程很长（和结构缝隙尺寸相比）。部件内缝隙尺寸和微波频率周期使得电子渡越时间满足：t τ ＝(2n-1)T/2 ，其中，n=1，2，3…；如果表面二次电子发射系数大于1，则电子在强微波电场加速下产生电子二次倍增即微放电现象。
当前抑制微放电的方法主要为以下几种：
a)通过结构设计，降低产品局部电场强度；改变内外导体的间隔尺寸，使电子在内外导体之间的渡越时间大于射频电压的半周期；
b)对材料表面进行镀膜处理，通过镀金、镀银、硌酸盐处理等方式，降低表面二次电子发射系数；
c)对材料表面进行清洁处理，去除污染物带来的微放电影响；
d)利用化学方法微刻蚀铝合金镀银表面，使表面形成纳米微陷阱结构，抑制金属表面的二次电子发射；
e)利用光刻工艺在金属表面刻蚀几微米至几十微米的规则阵列结构，抑制金属表面二次电子发射的。
当前抑制微放电的方法不足在于：
a)通过结构设计达到降低微放电阈值，此种方法需要足够大的物理尺寸，但由于星载设备受限于火箭载荷能力，通常都有小型化、轻量化的要求，因此，该方法的代价成本过高；
b)微刻蚀工艺和光刻工艺要求专业的工艺设备和工艺参数，投入较大，且某些结构不适合使用；
c) 硅橡胶填充，不能避免介质平面在多次热胀冷缩后产生新的间隙。
发明内容
本发明的目的就在于提供一种L波段微放电抑制星用高功率环行器，以解决上述问题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是这样的：
一种L波段微放电抑制星用高功率环行器，包括环行器主体和与所述环行器主体两端连接的连接器，所述环行器主体包括相互连接的上腔体和下腔体，所述上腔体和下腔体内分别设置有上介质和下介质，所述上介质和下介质内侧围合成环行器内部，所述上介质和下介质内侧设置有基片，所述基片上设置有中心导体；所述连接器内设置有连接器内导体和连接器介质，所述中心导体与所述连接器内导体相连，所述连接器介质延伸至所述环行器内部，与所述上介质和下介质交错。
本发明的“高功率”，除非特别说明，是指L波段，平均功率不小于200W，或者峰值功率不小于1500W。
作为优选的技术方案：所述上介质和下介质之间的接触面为弯折面。现有技术都是平面接触。
作为优选的技术方案：所述上介质和下介质延伸至所述基片下底面，与所述基片侧边错开。
本发明通过使微波铁氧体器件内部介质相互交错，避免介质在多次高低温下热胀冷缩后形成内外导体间的直线空气间隙，避免在射频电场中被加速而获得能量的电子撞击表面产生二次电子，从而抑制微放电。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明的环行器可以有效抑制微放电的产生，微放电抑制能力从1kW脉冲功率（占空比5%，脉宽100μs）提高到10kW脉冲功率（占空比2.5%，脉宽100μs），对产品结构、外形尺寸没有限制，不需要昂贵的设备投入，工艺简单，适合推广。
附图说明
图1为产生微放电的电子二次倍增示意图；
图2为本发明实施例的连接器介质延伸至环行器内部示意图；
图3为本发明实施例的环行器内部介质交错设计示意图；
图4为本发明实施例的环行器介质与基片交错设计示意图；
图5为本发明实施例的环行器装配剖面示意图；
图6为本发明实施例的环行器外形结构示意图；
图7为本发明实施例的环行器合腔前装配示意图；
图8为图5中上腔体的右视图；
图9为图5中上腔体的主视图；
图10为图5中上腔体的右剖视图；
图11为图5中上腔体的后视图；
图12为图5中下腔体的右视图；
图13为图5中下腔体的主视图；
图14为图5中下腔体的右剖视图；
图15为图5中下腔体的后视图；
图16为图5中上介质结构示意图；
图17为图5中下介质结构示意图。
图中：1－上腔体，2－下腔体，3－基片，4－上介质，5－下介质，6－内侧容置腔室，7－永磁体，8—补偿片，9—垫片，10－外侧容置腔室，11—上盖板，12—下盖板，13—侧磁路，14—后磁路，15－第一螺孔，16—连接器，17－第二螺孔，18－第三螺孔，19－腔体排气孔，20－第一半圆槽，21－凸台，22－圆槽，23－倒角，24－介质薄片，25－圆孔，26－中心导体，27－方槽，28—连接器内导体，29－第二半圆槽，30—连接器介质，31－第三半圆槽，32－介质边缘凸台，33－凹槽，34－第一螺钉，35—第二螺钉，36—第三螺钉， 37—排气孔，A－弯折接触面，B－连接器安装面。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
实施例：
参见图2-17，一种L波段微放电抑制星用高功率环行器，包括环行器主体和与所述环行器主体两端连接的连接器16，所述环行器主体包括相互连接的上腔体1和下腔体2，所述上腔体1和下腔体2内分别设置有上介质4和下介质5，所述上介质4和下介质5内侧围合成环行器内部，所述上介质4和下介质5内侧设置有基片3，所述基片3上设置有中心导体26；所述连接器16内设置有连接器内导体28和连接器介质30，所述中心导体26与所述连接器内导体28相连，所述连接器介质30延伸至所述环行器内部，与所述上介质4和下介质交错5，如图2和图3所示，图2中B为连接器安装面B；
所述上介质4和下介质5之间的接触面为弯折接触面A，如图3所示；
所述上介质4和下介质5延伸至所述基片3下底面，与所述基片3侧边错开，如图4所示；
具体的实施结构为：
所述环行器主体包括上腔体1、下腔体2，所述上腔体1、下腔体2具有腔体壁，放置基片3、上介质4、下介质5的内侧容置腔室6，放置永磁体7、补偿片8、垫片9的外侧容置腔室10，固定上盖板11、下盖板12、侧磁路13、后磁路14的第一螺孔15，固定连接器16的第二螺孔17，连接上腔体1、下腔体2的第三螺孔18，腔体壁上的腔体排气孔19，容纳上介质4、下介质5的第一半圆槽20，内侧容置腔室6有放置基片3的凸台21；所述上介质4、下介质5中心有放置基片3的圆槽22，圆槽22周围有用于涂覆硅橡胶的倒角23，下底面有能托住基片3介质薄片24，介质薄片24中心有能卡住腔体凸台21的圆孔25，上介质4的一面有放置中心导体26的方槽27、容纳连接器内导体28的第二半圆槽29、容纳连接器介质30的第三半圆槽31，下介质5与腔体接触的边缘有向上的介质边缘凸台32，上介质4与腔体接触的边缘有向下的凹槽33，所述中心导体26通过锡焊工艺与连接器内导体28相连；环行器上腔体1、下腔体2通过第一螺钉34连接在一起，上盖板11、下盖板12、侧磁路13、后磁路14通过第二螺钉35固定在腔体表面，连接器16通过第三螺钉36固定在环行器侧面；所有螺钉通过缩醛烘干胶液粘接并紧固；、侧磁路13、后磁路14具有排气孔37，且与腔体排气孔19连通。
上述实施例的环行器微放电抑制能力达到10kW脉冲功率（占空比2.5%，脉宽100μs），可以有效抑制微放电的产生。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种L波段微放电抑制星用高功率环行器，包括环行器主体和与所述环行器主体两端连接的连接器，所述环行器主体包括相互连接的上腔体和下腔体，所述上腔体和下腔体内分别设置有上介质和下介质，所述上介质和下介质内侧围合成环行器内部，所述上介质和下介质内侧设置有基片，所述基片上设置有中心导体；所述连接器内设置有连接器内导体和连接器介质，所述中心导体与所述连接器内导体相连，其特征在于：所述连接器介质延伸至所述环行器内部，与所述上介质和下介质交错。
2.根据权利要求1所述的L波段微放电抑制星用高功率环行器，其特征在于：所述上介质和下介质之间的接触面为弯折面。
3.根据权利要求1所述的L波段微放电抑制星用高功率环行器，其特征在于：所述上介质和下介质延伸至所述基片下底面，与所述基片侧边错开。
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