抑制星载高功率微波铁氧体环行器微放电的设计方法

摘要

本发明涉及环形器领域，其公开了一种抑制星载高功率微波铁氧体环行器微放电的设计方法，包括如下步骤：所述抑制微放电的方法为在环行器内部间隙处填满硅橡胶，然后在真空下（真空度≤5Pa）将硅橡胶内部的气体排出，最后按通用工艺要求在常温下装配合腔。本发明的有益效果是：提供的方法操作方便、成本低廉，能有效抑制微波铁氧体环行器通过一定功率后在热真空下产生微放电现象的发生。

说明书

技术领域

本发明涉及环形器领域，尤其涉及一种抑制星载高功率微波铁氧体环行器微放电 的设计方法。

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； 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。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种抑制星载高功率微波铁氧体环行 器微放电的设计方法，用以解决现有技术中抑制微放电成本过高、投入较大的问题。

本发明解决现有技术问题所采用的技术方案是：设计、制造一种抑制星载高功率 微波铁氧体环行器微放电的设计方法，包括如下步骤：（A）在环形器内部涂覆绝缘层；（B）将 环形器进行抽真空处理。作为本发明的进一步改进：所述环形器为带状线/同轴结构的微波 铁氧体环行器，所述环形器的使用状态为星载高功率条件。

作为本发明的进一步改进：所述步骤（A）中，在环形器内部带状线与腔壁之间、带 状线表面及旋磁基片表面涂覆硅橡胶。

作为本发明的进一步改进：所述步骤（B）中，将环形器放入真空罐内部，然后抽真 空，保持10~30分钟。

作为本发明的进一步改进：所述步骤（B）中，抽真空时保持的真空度≤6Pa。

作为本发明的进一步改进：绝缘层消除在热真空环境下射频电场所激发的电子的 平均自由程，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。

作为本发明的进一步改进：所述环形器的腔壁上设有排气孔。

本发明的有益效果是：提供的方法操作方便、成本低廉，能有效抑制微波铁氧体环 行器通过一定功率后在热真空下产生微放电现象的发生；本发明对产品结构、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是产生微放电的电子二次倍增示意图；

图2是本发明硅橡胶涂覆位置示意图；

图3是本发明硅橡胶涂覆位置截面示意图；

图4是本发明抽真空时器件状态示意图；

图5是本发明抽真空时器件状态截面示意图；

图6是本发明环形器抽真空后装配状态示意图。

其中图2、图3中，1－基片，2－介质，3－腔体，4－中心导体，5－腔体排气孔；

图4、图5中，1－磁路，2－腔体，3－补偿片，4－永磁体，5－基片，6－中心导体，7－介 质。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

一种抑制星载高功率微波铁氧体环行器微放电的设计方法，包括如下步骤：（A）在 环形器内部涂覆绝缘层；（B）将环形器进行抽真空处理。作为本发明的进一步改进：所述环 形器为带状线/同轴结构的微波铁氧体环行器，所述环形器的使用状态为星载高功率条件。

作为本发明的进一步改进：所述步骤（A）中，在环形器内部带状线与腔壁之间、带 状线表面及旋磁基片表面涂覆硅橡胶。

所述步骤（B）中，将环形器放入真空罐内部，然后抽真空，保持10~30分钟，可以根 据实际情况调整时间，如时间在10~20分钟之间。

所述步骤（B）中，抽真空时保持的真空度≤6Pa，在一具体实施例中，真空度为≤ 5Pa。

绝缘层消除在热真空环境下射频电场所激发的电子的平均自由程，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。

所述环形器的腔壁上设有排气孔。

在一实施例中，本发明提供了通过在微波器件内部涂覆硅橡胶，抽真空后再装配 的方法来抑制微放电。

所述的微波环形器器件内部，如图2及图3所示，是指器件按带状线装配面分别装 配形成的两部分；涂覆硅橡胶，如图4及图5所示，是指在与带状线临近的各零部件的装配间 隙和表面涂覆硅橡胶11，使原有空气间隙（包含带状线上下两表面之间的空间）填满硅橡胶 11，并且表面的硅橡胶涂层厚度超过0.1mm。

所述的抽真空是指产品涂覆硅橡胶后，不经过合腔装配，直接放入真空罐中进行 抽真空，涂覆硅橡胶与放入真空罐的时间间隔不超过10分钟，真空罐真空度≤5Pa，保持时 间15~20分钟。

从真空罐取出分离的产品部件后，按带状线器件原有通用装配工艺进行合腔装 配，如图6所示；

在另一实施例中，可以在产品腔壁上开排气孔，在热真空试验时，产品内部的残余空气 可以通过排气孔排出。

按此工艺生产的L波段环行器通过了150W热真空微放电试验。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定 本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在 不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的 保护范围。