[发明专利]一种抗微放电的铁氧体环行器结构

说明书

本发明公开了一种抗微放电的铁氧体环行器结构，包括铁氧体柱、两个金属匹配台阶，支撑块以及金属棒，两个金属匹配台阶分别置于铁氧体柱的两侧，支撑块置于各金属匹配台阶与铁氧体柱之间，金属棒穿过铁氧体柱的中心并且其两端分别连接于两个金属匹配台阶的中心，其中，各金属匹配台阶包括靠近铁氧体柱的第一斜坡式台阶，第一斜坡式台阶的斜坡面朝向铁氧体柱一侧，其斜坡角度为40°～65°。本发明使得微放电敏感区域产生的二次电子飞出敏感区域，达到抑制微放电的目的。此外，从微放电敏感区域场分布的角度出发，本发明通过改变结构达到改变场分布的目的，破坏了微放电的发生条件，从而提高了环行器的微放电阈值。

技术领域

本发明属于微放电和环行器领域，特别涉及一种新的抗微放电的铁氧体环行器结构。

背景技术

在大功率微波系统中，尤其在工作于低气压的真空环境下，在微波器件中存在游离的自由电子，自由电子在微波场的驱动下与金属腔壁以及介质壁相碰撞，当撞击能量以及射频周期达到一定条件时会产生二次电子倍增效应，也称之为微放电效应。该效应能够造成微波器件性能的下降，甚至使得微波器件永久失效。微放电过程包括三个方面：金属双表面微放电，介质单表面微放电，介质与金属之间的双表面微放电。

传统的抑制微放电的方法是在介质表面或者金属表面进行微纳加工，构造“电子陷阱”，比如方形圆孔，三角形圆孔等。这种抑制微放电方法的缺点在于：一方面，由于在金属和介质表面进行了微纳加工，导致与未处理的表面相比，增加了微波功率损耗；另一方面，当工作频率进一步升高时，这些微结构对微波信号会造成不能忽视的其它电磁效应。

另外一种常见的抑制微放电的方法是增加金属壁或者介质壁之间的距离，从而增加了二次电子的渡越时间，破坏其微放电条件，达到增加微放电阈值的目的。但这种方法在航空应用领域显然是不可取的，因为在航天领域，航天器的总体体积是严格控制的，如果把其中一个器件的体积增大，则可能意味着其它器件的体积可能要相应地缩小，这将会给航天器的设计带来巨大的挑战。

发明内容

针对目前抑制微放电的方法存在的问题，本发明从微放电的机理出发，设计了一种斜坡式金属匹配台阶结构，使得微放电敏感区域产生的二次电子飞出敏感区域，达到抑制微放电的目的。此外，从微放电敏感区域场分布的角度出发，本发明通过改变铁氧体环形器结构达到改变场分布的目的，破坏了微放电的发生条件，从而提高了环行器的微放电阈值。

本发明提供了一种抗微放电的铁氧体环行器结构，包括铁氧体柱、两个金属匹配台阶，支撑块以及金属棒，所述两个金属匹配台阶分别置于所述铁氧体柱的两侧，所述支撑块置于各金属匹配台阶与所述铁氧体柱之间，所述金属棒穿过所述铁氧体柱的中心并且其两端分别连接于所述两个金属匹配台阶的中心，

其中，各金属匹配台阶包括靠近所述铁氧体柱的第一斜坡式台阶，所述第一斜坡式台阶的斜坡面朝向所述铁氧体柱一侧，其斜坡角度为40°～65°。

优选地，各金属匹配台阶还可以包括远离所述铁氧体柱的第二斜坡式台阶以及位于所述第一斜坡式台阶和所述第二斜坡式台阶之间的第三斜坡式台阶，所述第二斜坡式台阶和所述第三斜坡式台阶的斜坡面均朝向所述铁氧体柱一侧，所述第二斜坡式台阶的斜坡角度为40°～65°，所述第三斜坡式台阶的斜坡角度为0.5°～2°。

优选地，各金属匹配台阶可以为圆台式或矩形台式。

优选地，各金属匹配台阶以及所述金属棒可以由铝材料制成。

优选地，所述支撑块可以由氮化铝材料制成。

优选地，各金属匹配台阶(2)关于所述铁氧体环行器结构的中心轴线对称。

优选地，在隔离度为30dB的条件下，所述铁氧体环行器结构的带宽达到10％。

本发明的有益效果：