一種提高同軸型傳輸線微放電閾值的結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種提高同軸型傳輸線微放電閾值的結(jié)構(gòu)，屬于同軸型傳輸線微放電
技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 同軸微波開(kāi)關(guān)是衛(wèi)星有效載荷的關(guān)鍵部件，其主要功能是對(duì)射頻通道進(jìn)行切換， 將固定數(shù)量的硬件通過(guò)開(kāi)關(guān)進(jìn)行環(huán)備份，實(shí)現(xiàn)更多的連接狀態(tài)，當(dāng)部分硬件發(fā)生故障時(shí)，通 過(guò)微波開(kāi)關(guān)工作狀態(tài)的切換，將系統(tǒng)中備份硬件替代故障硬件。針對(duì)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器系統(tǒng)中的 接收機(jī)、高功率放大器等高失效率的產(chǎn)品使用微波開(kāi)關(guān)進(jìn)行備份將大幅提升系統(tǒng)的可靠 性。
[0003] 隨著近年來(lái)通信、導(dǎo)航衛(wèi)星對(duì)射頻部件功率容量要求的不斷提升，對(duì)同軸微波開(kāi) 關(guān)功率容量的要求也顯著提高，這就帶來(lái)了如何提高同軸微波開(kāi)關(guān)微放電閾值這個(gè)關(guān)鍵問(wèn) 題。
[0004] 微波開(kāi)關(guān)內(nèi)部有復(fù)雜的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，某一模塊設(shè)計(jì)的變化將給其他模塊帶來(lái)影響， 所以對(duì)其中某一模塊設(shè)計(jì)進(jìn)行更改時(shí)，如何降低給其他模塊帶來(lái)的影響也是一個(gè)關(guān)鍵問(wèn) 題。當(dāng)進(jìn)行提高微放電閾值的設(shè)計(jì)時(shí)，如何能降低對(duì)同軸微波開(kāi)關(guān)中其他模塊的影響也是 設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮的重要問(wèn)題。
[0005] 同軸微波開(kāi)關(guān)射頻傳輸通道為方同軸傳輸線，提高同軸微波開(kāi)關(guān)微放電閾值本質(zhì) 上就是提高方同軸傳輸線的微放電閾值，近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外對(duì)真空微放電現(xiàn)象的研究有了一 定進(jìn)展，但研究對(duì)象都集中在金屬的表面處理方式和波導(dǎo)型傳輸線微放電閾值的研究，涉 及到同軸型傳輸線的還未見(jiàn)報(bào)道。
[0006] 同軸微波開(kāi)關(guān)射頻傳輸通道示意圖如圖4所示，InputPort為輸入端口，Output Port為輸出端口，InnerConductor為內(nèi)導(dǎo)體，OutterConductor為外導(dǎo)體，常規(guī)設(shè)計(jì)的 同軸微波開(kāi)關(guān)射頻傳輸通道橫截面示意圖如圖5所示，在同軸微波開(kāi)關(guān)進(jìn)行工作狀態(tài)切換 時(shí)，d為內(nèi)導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)行程，該行程直接關(guān)系到驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。常規(guī)設(shè)計(jì)中在進(jìn)行提高微放 電閾值的設(shè)計(jì)時(shí)需要增大內(nèi)外導(dǎo)體之間的間隙d，但由于d的變化會(huì)同時(shí)給驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 提出新的要求，要求同軸微波開(kāi)關(guān)更改驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)復(fù)雜，降低了同軸微波開(kāi)關(guān)的設(shè) 計(jì)效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題為：克服現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種提高同軸型傳輸線微放 電閾值的結(jié)構(gòu)，利用同軸型傳輸線的電磁場(chǎng)特性，在同軸型傳輸線外導(dǎo)體設(shè)置電磁場(chǎng)畸變 區(qū)域，在該區(qū)域內(nèi)，電場(chǎng)呈現(xiàn)彎曲形狀，且不均勻分布，使得帶電粒子在該區(qū)域內(nèi)的受力與 常規(guī)同軸傳輸線不同，這種結(jié)構(gòu)使得原電子和次級(jí)電子在該區(qū)域內(nèi)不能形成周期性震蕩， 從而降低了二次電子激發(fā)的概率，能夠有效的提高同軸傳輸線的微放電閾值。
[0008] 本發(fā)明解決的技術(shù)方案為：一種提高同軸型傳輸線微放電閾值的結(jié)構(gòu)，包括外導(dǎo) 體、內(nèi)導(dǎo)體，內(nèi)導(dǎo)體位于外導(dǎo)體內(nèi)部，外導(dǎo)體和內(nèi)導(dǎo)體不能接觸，外導(dǎo)體和內(nèi)導(dǎo)體形成中空 腔體，外導(dǎo)體、內(nèi)導(dǎo)體和中空腔體組成射頻傳輸通道，該射頻傳輸通道的特性阻抗根據(jù)需要 進(jìn)行設(shè)定，射頻傳輸通道的一端為輸入端口，射頻傳輸通道的另一端為輸出端口，在同軸型 傳輸線外導(dǎo)體的內(nèi)側(cè)設(shè)置多個(gè)矩形溝槽，每個(gè)矩形溝槽沿外導(dǎo)體的橫截面設(shè)置，多個(gè)矩形 溝槽沿同軸型傳輸線外導(dǎo)體軸向平行均勻排列，該多個(gè)矩形溝槽形成多個(gè)電磁場(chǎng)畸變區(qū) 域，每?jī)蓚€(gè)矩形溝槽之間形成一個(gè)齒；設(shè)d為外導(dǎo)體內(nèi)表面與內(nèi)導(dǎo)體外表面之間的間隙，a 為兩個(gè)矩形溝槽之間形成的矩形齒的頂部寬度，t為矩形溝槽底部寬度，h為矩形溝槽深 度；
[0009] 在同軸型傳輸線外導(dǎo)體的電磁場(chǎng)畸變區(qū)域中，電場(chǎng)呈現(xiàn)彎曲，且不均勻分布，使得 帶電粒子在該電磁場(chǎng)畸變區(qū)域內(nèi)的受力不同，使得原電子和次級(jí)電子在該電磁場(chǎng)畸變區(qū)域 內(nèi)不能形成周期性震蕩；
[0010] 真空環(huán)境中，在電場(chǎng)作用下，帶電粒子由內(nèi)導(dǎo)體加速向外導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)，當(dāng)帶電粒子運(yùn) 動(dòng)到電磁場(chǎng)畸變區(qū)域時(shí)，部分帶電粒子不垂直撞擊外導(dǎo)體，這些不垂直撞擊外導(dǎo)體的帶電 粒子在內(nèi)導(dǎo)體與外導(dǎo)體之間不形成周期性震蕩，從而降低了二次電子激發(fā)的概率，能夠提 高同軸型傳輸線的微放電閾值。
[0011] 所述內(nèi)導(dǎo)體和外導(dǎo)體均為圓柱體，a/t的值小于等于1且h大于0. 3mm。
[0012] 所述內(nèi)導(dǎo)體和外導(dǎo)體均為截面為長(zhǎng)方體，a/t的值小于等于1. 25且h大于0. 2mm。
[0013] 所述多個(gè)矩形齒的頂部?jī)蓚€(gè)頂角設(shè)置有倒角，倒角半徑大于0. 2mm。
[0014] 所述外導(dǎo)體的厚度與矩形溝槽深度h之差大于趨膚深度，趨膚深度S，公式如下：
[0015] 8 =l/(jrf]i〇)l/2
[0016] 式中，f為同軸型傳輸線工作頻率，y為外導(dǎo)體的磁導(dǎo)率，〇為外導(dǎo)體的電導(dǎo)率。
[0017] 所述該射頻傳輸通道的特性阻抗設(shè)定為50歐姆或75歐姆。
[0018] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于：
[0019] (1)本發(fā)明利用同軸型傳輸線的電磁場(chǎng)特性，在同軸型傳輸線外導(dǎo)體設(shè)置電磁場(chǎng) 畸變區(qū)域，在該區(qū)域內(nèi)，電場(chǎng)呈現(xiàn)彎曲形狀，且不均勻分布，使得帶電粒子在該區(qū)域內(nèi)的受 力與常規(guī)同軸傳輸線不同，這種結(jié)構(gòu)使得原電子和次級(jí)電子在該區(qū)域內(nèi)不能形成周期性震 蕩，從而降低了二次電子激發(fā)的概率，在不增加現(xiàn)有同軸傳輸線尺寸的情況下，能夠有效的 提高同軸傳輸線的微放電閾值。
[0020] (2)現(xiàn)有技術(shù)中，在導(dǎo)體表面通過(guò)圖形光刻工藝實(shí)現(xiàn)的規(guī)則陣列結(jié)構(gòu)可以提高微 放電閾值，與該技術(shù)相比，本發(fā)明所述結(jié)構(gòu)全部可由機(jī)械加工工藝完成，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易加工， 可實(shí)現(xiàn)性強(qiáng)。
[0021] (3)將本發(fā)明所述結(jié)構(gòu)應(yīng)用在微波開(kāi)關(guān)射頻傳輸通道時(shí)，本發(fā)明所述結(jié)構(gòu)在提高 同軸微波開(kāi)關(guān)微放電閾值的同時(shí)，不影響微波開(kāi)關(guān)其他模塊，微波開(kāi)關(guān)的重量、尺寸、外形、 抗力學(xué)性能等機(jī)械性能不發(fā)生變化，克服了現(xiàn)有技術(shù)中只能通過(guò)增大內(nèi)導(dǎo)體與外導(dǎo)體之間 的間隙來(lái)實(shí)現(xiàn)提高微放電閾值的難題，目前我國(guó)在研衛(wèi)星型號(hào)功率容量不斷提升，在星載 產(chǎn)品小型化、輕量化要求日益提高的今天，在不改變產(chǎn)品外形、不增加重量、不影響產(chǎn)品抗 力學(xué)性能的前提下，能夠提高產(chǎn)品微放電閾值，在衛(wèi)星導(dǎo)航、通信、遙感領(lǐng)域有很好的應(yīng)用 前景。
【附圖說(shuō)明】
[0022] 圖1為本發(fā)明電磁場(chǎng)畸變區(qū)域電場(chǎng)示意圖；
[0023] 圖2為本發(fā)明所述圓同軸傳輸線結(jié)構(gòu)；
[0024] 圖3為本發(fā)明所述方同軸傳輸線結(jié)構(gòu)；
[0025] 圖4為現(xiàn)有技術(shù)同軸微波開(kāi)關(guān)射頻傳輸通道示意圖；
[0026] 圖5為現(xiàn)有技術(shù)同軸微波開(kāi)關(guān)射頻傳輸通道橫截面示意圖；
[0027] 圖6為應(yīng)用本發(fā)明所述結(jié)構(gòu)的同軸微波開(kāi)關(guān)射頻傳輸通道橫截面示意圖；
[0028] 圖7為本發(fā)明所述齒頂部帶倒角的傳輸線結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029] 本發(fā)明的基本思路為：提供一種提高同軸型傳輸線微放電閾值的結(jié)構(gòu)，針對(duì)，利用 同軸型傳輸線的電磁場(chǎng)特性，在同軸型傳輸線外導(dǎo)體設(shè)置電磁場(chǎng)畸變區(qū)域，在該區(qū)域內(nèi)，電 場(chǎng)呈現(xiàn)彎曲形狀，且不均勻分布，使得帶電粒子在該區(qū)域內(nèi)的受力與常規(guī)同軸傳輸線不同， 這種結(jié)構(gòu)使得原電子和次級(jí)電子在該區(qū)域內(nèi)不能形成周期性震蕩，降低了二次電子激發(fā) 的概率，能夠有效的提高同軸傳輸線的微放電閾值，電磁場(chǎng)畸變區(qū)域電場(chǎng)示意圖，如圖1所 不。
[0030] 下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0031] 本發(fā)明一種提高同軸型傳輸線微放電閾值的結(jié)構(gòu)，包括外導(dǎo)體、內(nèi)導(dǎo)體，外導(dǎo)體和 內(nèi)導(dǎo)體的中心軸相同，外導(dǎo)體和內(nèi)導(dǎo)體形成中空腔體，即射頻傳輸通道，射頻傳輸通道的一 端為輸入端口