专利名称：一种高微放电阈值的脊波导滤波器及其设计方法
技术领域：
本发明提供了一种高微放电阈值的脊波导滤波器及其设计方法，属于微波技术领域。
背景技术：
微放电效应又称二次电子倍增效应，是指在真空条件下，电子在外加射频场的加速下，在两金属表面间或单个介质表面上激发的二次电子发射与倍增的效应。根据发生机制的不同，微放电效应可分为双金属表面微放电效应和单介质表面微放电效应，航天器大功率微波部件极易发生双金属表面微放电效应。多工器、滤波器等航天器大功率微波部件的内部电场较强区域容易发生微放电效应，导致大功率微波部件失效，甚至使整个有效载荷彻底失效。脊波导滤波器由于带宽宽、体积小，非常适合卫星有效载荷中使用，但脊波导滤波器的脊与金属壁之间的距离小，电场强度大，容易发生微放电效应，影响卫星有效载荷的安全和可靠运行。传统的脊波导低通滤波器的脊与盖板之间的电场强度大，间距小，容易发生微放电效应。电子在电磁场的作用下在脊的上表面与盖板之间来回碰撞，不断激发出更多的二次电子，最终导致雪崩击穿。
发明内容
本发明的技术解决问题是:克服现有技术的不足，提供一种高微放电阈值的脊波导滤波器及其设计方法，采用本发明可以在保证滤波器电性能的条件下，提高脊波导低通滤波器的微放电阈值，减小滤波器的体积和重量。本发明的技术解决方案 是:—种高微放电阈值的脊波导滤波器,包括盖板、滤波器外壳、矩形波导、脊波导、填充层和TNC接头；两个TNC接头位于滤波器外壳的两端，在滤波器外壳内部，两个TNC接头的连线上，间隔分布矩形波导和脊波导，与两个TNC接头连接的均为矩形波导，两个矩形波导之间为一个脊波导，两个脊波导之间通过一个矩形波导连接；盖板盖在滤波器外壳之上令其成为封闭腔体，脊波导的脊与盖板之间有填充层。所述填充层材料为聚醚酰亚胺。所述盖板表面平整。 脊波导的个数与所述高微放电阈值的脊波导滤波器的阶数相等。一种如权利要求1所述的高微放电阈值的脊波导滤波器的设计方法，步骤如下:(I)根据滤波器的设计参数:截止频率f。、阻抗Rtl和带外抑制，查表确定出滤波器的阶数N，并通过查表确定出集总参数低通滤波器原型的电感元件值L和电容元件值C ；(2)将集总参数元件用传输线替代，其中传输线的特征阻抗Ztl按照公式Ztl = 4Lf0计算，其中爲=1/2λ ，传输线的长度Lng = c/24，其中L为电感值，C为电容值，c为光速；(3)采用脊波导代替滤波器中的传输线结构；其中脊波导的特征阻抗Ze =z0/l-(fc/f0)2, fc为脊波导的截止频率；(4)用矩形波导来实现K倒置器，矩形波导的长度
权利要求
1.一种高微放电阈值的脊波导滤波器，其特征在于:包括盖板(I)、滤波器外壳(2)、矩形波导(3)、脊波导(4)、填充层(5)和TNC接头(6)； 两个TNC接头(6)位于滤波器外壳(2)的两端，在滤波器外壳(2)内部，两个TNC接头(6)的连线上，间隔分布矩形波导(3)和脊波导(4)，与两个TNC接头(6)连接的均为矩形波导(3)，两个矩形波导(3)之间为一个脊波导(4)，两个脊波导(4)之间通过一个矩形波导⑶连接； 盖板(I)盖在滤波器外壳(2)之上令其成为封闭腔体，脊波导(4)的脊与盖板(I)之间有填充层(5)。
2.根据权利要求1所述的一种高微放电阈值的脊波导滤波器，其特征在于:所述填充层(5)材料为聚醚酰亚胺。
3.根据权利要求1所述的一种高微放电阈值的脊波导滤波器，其特征在于:所述盖板(I)表面平整。
4.根据权利要求1所述的一种高微放电阈值的脊波导滤波器，其特征在于:脊波导(4)的个数与所述高微放电阈值的脊波导滤波器的阶数相等。
5.一种如权利要求1所述的高微放电阈值的脊波导滤波器的设计方法，其特征在于步骤如下: (1)根据滤波器的设计参数:截止频率f。、阻抗Rtl和带外抑制，查表确定出滤波器的阶数N，并通过查表确定出集总参数低通滤波器原型的电感元件值L、电容元件值C和阻抗倒置器的阻抗值K; (2)将集总参数元件用传输线替代，其中传输线的特征阻抗Ztl按照公式Ztl= 4Lf0计算，其中/e: /2k4lC ,传输线的长度Lng = c/24，其中L为电感值，C为电容值，c为光速； (3)采用脊波导代替滤波器中的传输线结构；其中脊波导的特征阻抗Ze= Z0/l-(fc/&)2，1为脊波导的截止频率； (4)用矩形波导来实现K倒置器，矩形波导的长度 Lk = -cTan、l/Ze)/ π，其中，K阻抗倒置器的阻抗值； (5)在脊波导与金属盖板之间填充聚醚酰亚胺材料的填充层，从而实现所述高微放电阈值的脊波导滤波器。
全文摘要
一种高微放电阈值的脊波导滤波器及其设计方法，本发明提出的高微放电阈值脊波导滤波器包括盖板、滤波器外壳、矩形波导、脊波导、填充层和TNC接头。所述盖板的内表面必须平整，所述多节脊波导通过矩形波导连接，输入输出两端分别装配TNC接头，脊波导的脊与盖板之间填充聚醚酰亚胺材料。滤波器的设计方法包括(1)首先根据滤波器的中心频率、工作带宽、带外抑制等设计指标要求，查表得到滤波器的集总参数模型；(2)对集总参数的滤波器电路做阻抗倒置；(3)将电容和电感等集总参数元件用脊波导代替；(4)用矩形波导结构来实现阻抗倒置器；(5)在脊波导的脊与金属盖板之间填充聚醚酰亚胺材料；(6)优化脊波导滤波器尺寸。
文档编号H01P11/00GK103151585SQ20131006386
公开日2013年6月12日 申请日期2013年2月28日 优先权日2013年2月28日
发明者胡天存, 崔万照, 夏亚峰 申请人:西安空间无线电技术研究所