[发明专利]一种计算线性调频信号下微波部件微放电的方法

说明书

一种计算线性调频信号下微波部件微放电的方法，首先对二次电子出射速度和角度的概率密度函数进行离散化处理，将线性调频信号进行离散化，将放电区域等分为相互平行的薄层，结合平行平板结构获得电子运动的离散轨迹，根据电子的每次运动和碰撞更新介质表面电荷和空间薄层(每层)的电量，采用更新电量后的介质表面电荷和空间薄层电荷计算电场分布，结合线性调频信号离散值的电场进行电子的加速，碰撞时分别调用金属和介质材料的二次电子发射系数，更新二次电子数量，对整个迭代过程中二次电子的数量进行加权计算，获得线性调频信号条件下微波部件微放电的演化过程。

技术领域

本发明涉及一种计算线性调频信号下微波部件微放电的方法，属于微波器件微放电领域。

背景技术

随着卫星微波遥感技术的发展，要求其分辨率越来越高，对微波部件的微放电功率容量提出了更高的要求。而遥感卫星中的微波部件通常工作于线性调频信号模式下。区别于单载波，线性调频信号的频率是随时间线性变化的，传统的针对单频信号的微放电计算方法无法适用。

统计理论是一种分析微放电的有效方法，根据激励信号和器件结构确定电子的运动轨迹方程，通过二次电子发射的概率密度函数构造电子渡越时间、出射相位和位移的联合概率密度函数，获得电子数目随时间的变化过程。而传统的统计理论需要推导电子运动轨迹的解析表达式，这只有对单频信号才能获得，对于线性调频信号无法获得解析表达式，因此传统统计理论不适用于线性调频信号下微波部件微放电的计算。

随着卫星功能的提升，对大功率微波部件的体积要求越来越高。而填充介质可以有效减小微波部件的体积，实现小型化。而介质的引入使得微波部件在发生微放电时，在介质表面积累电荷，会产生直流电场，电子受射频场和直流电场的共同作用，同时为了计算介质微放电的整个演化过程，需要考虑空间电荷效应，使得传统统计理论无法适用于介质微波部件微放电的计算。

另外一种计算微放电的方法是数值计算方法，能够有效模拟电磁场对电子的作用过程及电子倍增过程，但是为了有效模拟微放电的演化过程，需要采用蒙特卡罗方法产生大量二次电子模拟其统计特性，在进行微放电的仿真过程中，电子数目会迅速增加，甚至超出计算机的计算能力，导致计算失败。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种计算线性调频信号下微波部件微放电的方法，考虑了激励信号频率随时间线性变化的情况，计入了介质表面电荷和空间电荷的影响，实现线性调频信号下微波部件微放电的计算。

本发明的技术解决方案是：一种计算线性调频信号下微波部件微放电的方法，通过下述方式实现：

对二次电子出射速度和角度的概率密度函数、线性调频信号进行离散化处理；

将放电区域等分为相互平行的薄层，进行电子入射初始化，并执行如下迭代，直至仿真时长达到预设的时长：

结合平行平板结构获得电子运动的离散轨迹，根据电子的每次运动和碰撞更新薄层的电荷，采用更新电量后的薄层电荷计算当前迭代时刻的电场分布；上述平行平板结构包括上下两个金属板，上下金属板之间为放电区域；

将上述计算的电场分布结合线性调频信号离散值的电场作为总电磁场，利用总电磁场进行电子的加速，更新当前迭代时刻前所有时刻所有出射电子的位置，并判断是否已撞击上下金属板表面，计算发生碰撞时的二次电子发射系数；

根据上述二次电子发射系数结合离散后的二次电子出射速度和角度的概率密度函数，计算当前迭代时刻所有出射电子的权重；

根据上述所有出射电子的权重，更新空间电子总数目、各个薄层的空间电子数据，完成一次迭代。

一种计算线性调频信号下微波部件微放电的方法，通过下述方式实现：

对二次电子出射速度和角度的概率密度函数、线性调频信号进行离散化处理；