[发明专利]一种大功率环行器及其抗微放电设计方法

权利要求书

1.一种大功率环行器，其特征在于，包括金属腔体(1)、铁氧体旋磁基片(2)和介质卡槽(3)；金属腔体(1)包括上盖、底座，上盖和底座上镜面对称位置有凹槽，上盖安装在底座上，上盖与底座之间形成空腔；铁氧体旋磁基片(2)位于介质卡槽(3)内；介质卡槽(3)安装在金属腔体(1)的空腔中，位于上盖和底座的凹槽之间，使得铁氧体旋磁基片(2)贴紧金属腔体(1)；所述介质卡槽(3)包括N个同心的介质圆环、介质圆柱，N个介质圆环依次套在介质圆柱外，介质圆环的相对介电常数从最外层到中心逐渐增大，介质圆柱的相对介电常数大于N个介质圆环的相对介电常数；其中，N为正整数。

2.根据权利要求1所述的一种大功率环行器，其特征在于，所述金属腔体(1)底座中部有凸起的金属匹配台(5)，介质卡槽(3)安装在金属匹配台(5)上。

3.根据权利要求2所述的一种大功率环行器，其特征在于，所述金属腔体(1)上盖与金属腔体(1)底座上的金属匹配台(5)对应位置处有凸起的金属匹配台(5)。

4.根据权利要求3所述的一种大功率环行器，其特征在于，所述铁氧体旋磁基片(2)安装在介质圆环内，位于介质圆柱一端或分别位于介质圆柱两端，与金属腔体(1)上盖或底座贴合。

5.根据权利要求3所述的一种大功率环行器，其特征在于，所述金属匹配台(5)中部有用于卡住介质卡槽(3)的圆形的定位凹槽(4)，定位凹槽(4)深度不大于0.5mm。

6.根据权利要求1所述的一种大功率环行器，其特征在于，所述介质卡槽(3)的材料为单晶材料、氮化硼、聚酰亚胺或陶瓷。

7.一种如权利要求1～6中任一权利要求所述的大功率环行器的抗微放电设计方法，其特征在于，包括步骤如下：

步骤一、给定环行器的中心工作频率f_r、工作带宽B_W、各端口隔离度、微放电功率要求P、金属腔体(1)的材料及金属腔体(1)的二次电子发射特性参数、铁氧体旋磁基片(2)的电性能参数及铁氧体旋磁基片(2)的二次电子发射特性参数；

步骤二、根据步骤一给定的环行器的中心工作频率f_r、工作带宽B_W、各端口隔离度和铁氧体旋磁基片(2)的电性能参数，结合描述电磁场演化的麦克斯韦方程组，获得环行器的结构尺寸；

步骤三、根据步骤二确定的环行器结构尺寸，建立环行器的三维几何模型，将环行器的三维几何模型划分为m个网格单元，运用描述电磁场演化的麦克斯韦方程组，确定环行器三维几何模型中每个网格单元处的电磁场分布；m为正整数；

步骤四、根据步骤三中获得的环行器三维几何模型中的电磁场分布，确定最强场强位置，确定介质卡槽(3)的安装位置并确定介质卡槽(3)中介质圆环的层数N；

步骤五、重复调整环行器的结构尺寸并重新搭建环行器的三维几何模型，运用描述电磁场演化的麦克斯韦方程组对重新建立的环行器三维几何模型进行电磁场仿真，并结合步骤一中确定的金属腔体(1)的材料及其二次电子发射特性参数、铁氧体旋磁基片(2)的二次电子发射特性参数，运用描述电磁场演化的麦克斯韦方程组和描述电子运动的洛仑兹方程组，计算获得环行器的微放电功率阈值，直至电磁场仿真结果中的中心工作频率等于步骤一中给定的中心工作频率f_r、工作带宽大于或等于步骤一中给定的工作带宽B_W、各端口隔离度小于或等于步骤二中给定的各端口隔离度，环行器的微放电功率阈值大于或等于步骤一中给定的微放电功率要求P。