專利名稱：一種可降低微放電風險的同軸諧振器調(diào)諧結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于對微放電閾值有明確要求的微波同軸濾波器和多工器領(lǐng)域，涉及一種可降低微放電風險的同軸諧振器調(diào)諧結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
在衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，大功率的濾波器件是不可或缺的無源部件。隨著通信衛(wèi)星事業(yè)的迅猛發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷進步，星上載荷的能力不斷增強，提供的可用能源增加，效率提高，發(fā)射功率有明顯提升。對功率放大部件的濾波部件的真空功率承受能力要求也越高。特別是使用同軸諧振器形式的L，S頻段，頻率低更容易產(chǎn)生微放電。上述要求承受真空大功率的同軸形式濾波器和多工器一般位于高功率放大器之后，其功能是將經(jīng)過高功率放大器放大后的信號提取或合成，去除諧波和雜波后，送往天線饋源系統(tǒng)實現(xiàn)下行發(fā)射。其性能的好壞直接影響著系統(tǒng)的整體性能和正常的使用。在設(shè)計生產(chǎn)這類大功率無源產(chǎn)品時，應(yīng)盡量避免易于造成微放電的電性能或結(jié)構(gòu)設(shè)計甚至是組裝程序。產(chǎn)生微放電的原因與局部微環(huán)境息息相關(guān)，涉及到設(shè)計與組裝的每一個環(huán)節(jié)，如果發(fā)生微放電，就有可能損壞大功率部件，從而導(dǎo)致整個衛(wèi)星失效。目前國內(nèi)、外同軸濾波器的調(diào)試機構(gòu)主要有兩種一種是采用在腔體蓋板上方增加調(diào)諧螺釘，通過調(diào)諧螺釘進入諧振腔體內(nèi)部的長度來進行調(diào)試。這種調(diào)試方法會造成調(diào)諧螺釘附近電場迅速加大，使局部區(qū)域電場快速集中，微放電閾值降低，無法達到預(yù)期的真空大功率要求；另一種是采用不同厚度的金屬墊片，通過改變諧振桿的長度達到調(diào)整頻率和保持功率容量的目的。這種方法是離散的調(diào)節(jié)頻率，每次調(diào)整需要打開器件蓋板，拆掉已經(jīng)固定還好的諧振桿，換上預(yù)期的金屬薄片，再重新安裝，反復(fù)多次直到達到精確的指標要求。整個過程復(fù)雜，而且反復(fù)拆裝，可靠性下降，并且引入了不利于降低微放電風險的微環(huán)境污染。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)解決問題是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種可降低微放電風險的同軸諧振器調(diào)諧結(jié)構(gòu)，采用本發(fā)明可以在不拆裝同軸諧振器的情況下，對調(diào)整諧振器頻率進行連續(xù)調(diào)節(jié)，從而使同軸諧振器滿足大功率設(shè)計的各項要求。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種可降低微放電風險的同軸諧振器調(diào)諧結(jié)構(gòu)，包括 端頭和底座，所述端頭分為被調(diào)節(jié)端和調(diào)節(jié)端，所述底座具有中空管，且中空管的外輪廓尺寸與所述被調(diào)節(jié)端一致；所述端頭同軸的套裝于中空管內(nèi)，并利用底座固定于同軸諧振器上，所述被調(diào)節(jié)端與中空管相接，且與中空管形成同軸諧振器的內(nèi)導(dǎo)體，所述調(diào)節(jié)端從中空管的外導(dǎo)體一端伸出，形成同軸諧振器的外導(dǎo)體，用于調(diào)節(jié)被調(diào)節(jié)端的長度。所述被調(diào)節(jié)端的長度大于同軸諧振器的內(nèi)導(dǎo)體長度的二分之一。所述端頭和底座采用同種金屬材料制造，優(yōu)選鍍銀鋁、其次為銅。
所述調(diào)節(jié)端的外側(cè)與所述真空管的內(nèi)壁具有相互適應(yīng)的螺紋，可以利用調(diào)節(jié)端實現(xiàn)對所述內(nèi)導(dǎo)體長度的連續(xù)滑動調(diào)節(jié)。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(1)本發(fā)明所述的結(jié)構(gòu)與加螺釘調(diào)整頻率的方案相比較，可以減小由于頻率調(diào)整對諧振器微放電特性帶來的影響。通過實驗分析可以看出，本發(fā)明比采用調(diào)諧螺釘?shù)姆椒ㄟM行頻率調(diào)諧的效率高近兩倍，且在當頻率調(diào)整范圍一致時，本發(fā)明的微放電閾值約是調(diào)諧螺釘方法的兩倍。因此，當需要采用調(diào)整頻率的方式完成對同軸諧振器的電性能的設(shè)計時，采用本發(fā)明更好的保證了原有諧振器的微放電特性。(2)本發(fā)明與采用金屬墊片的方案相比，可以在只對諧振器裝配一次，然后通過對內(nèi)導(dǎo)體長度的連續(xù)調(diào)整實現(xiàn)對諧振器的調(diào)諧，從而減小了由于反復(fù)拆裝諧振器而對內(nèi)部微環(huán)境造成的污染。并且在頻率調(diào)整的效率上，本發(fā)明所達到的效果與墊片式的效果一致。(3)在具體設(shè)計方面，本發(fā)明中被調(diào)節(jié)端的長度設(shè)計為大于同軸諧振器的內(nèi)導(dǎo)體長度的二分之一。采用此長度設(shè)計使由于端頭和底座因為分段可能帶來的電場微擾減至較小，更重要的是使被調(diào)節(jié)端和中空管相接的分段部分遠離微放電的敏感區(qū)域，不帶來額外的微放電風險。


圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為端頭示意圖；圖3為基座示意圖；圖4為裝配圖。
具體實施例方式下面就結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步介紹。本發(fā)明提供了一種分段形式的同軸諧振器調(diào)諧結(jié)構(gòu)。如圖1所示，本結(jié)構(gòu)作為同軸諧振器的內(nèi)導(dǎo)體，由端頭和底座兩部分組成，采用同種的金屬材料，所述端頭如圖2，所述底座如圖3所示。前述用于制造本發(fā)明所述結(jié)構(gòu)的金屬材料優(yōu)選鍍銀鋁、其次為銅。端頭可分為調(diào)節(jié)端12和被調(diào)節(jié)端11，底座具有中空管21。端頭和底座采用同軸套裝的形式沿調(diào)節(jié)端12伸入中空管21后組合在一起。整個調(diào)諧結(jié)構(gòu)通過底座一端的法蘭 22固定于同軸諧振器上，被調(diào)節(jié)端11與中空管21相接的一端形成同軸諧振器的內(nèi)導(dǎo)體； 超出中空管21的調(diào)節(jié)端12形成同軸諧振器的外導(dǎo)體。裝配為一體后，被調(diào)節(jié)端11與中空管21具有相同的外輪廓尺寸，且相對的一端具有相互適應(yīng)的倒角，利用此倒角可以保證被調(diào)節(jié)端11的長度在變化時，仍然保證內(nèi)導(dǎo)體的外輪廓的一致性；調(diào)節(jié)端12與中空管21的內(nèi)壁具有相互配合的螺紋，可以通過調(diào)整超出中空管21的調(diào)節(jié)端12實現(xiàn)對內(nèi)導(dǎo)體長度的連續(xù)調(diào)整。對于上述的端頭的被調(diào)節(jié)端11部分，通過對電場強度和磁場強度試驗分析，確定其長度要超過整個內(nèi)導(dǎo)體長度的二分之一。在電場強度方面，電場集中于同軸諧振器的頂端，離頂部越遠電場越弱，微放電的風險越小。在內(nèi)導(dǎo)體的二分之一處是電場和磁場都相對適中的區(qū)域，這個區(qū)域內(nèi)如果出現(xiàn)一些連接不當造成的不連續(xù)結(jié)構(gòu)，比如微小縫隙，此處電場強度降低為最大電場強度的1/3 附近，根據(jù)計算電壓積分降至最大點的25. 46%，此時微放電閾值功率已減小到最大值的 6. 48%,即此時縫隙帶來的微放電風險小于10%，可以忽略。在磁場強度方面，磁場集中于同軸諧振器底部。在內(nèi)導(dǎo)體的二分之一處磁場強度降低至最大磁場強度的70%左右，此處內(nèi)導(dǎo)體外形出現(xiàn)細小的變形對Q值(品質(zhì)因數(shù))影響甚微，但是越接近底部，影響會更加明顯，更重要的使可能造成產(chǎn)品EMC(電磁兼容特性) 環(huán)境惡化。所以分段處也不宜據(jù)根部太近。綜上所述，在被調(diào)節(jié)端11和中空管21的分段處大于內(nèi)導(dǎo)體長度的二分之一是保證原有的功率容量，在此基礎(chǔ)上，適當考慮同軸諧振器的Q值，可以根據(jù)具體要求設(shè)計具體的分段長度。結(jié)合上述的技術(shù)方案給出本發(fā)明的一種實施例。端頭和底座的配合形式類似螺釘和螺母的結(jié)構(gòu)。端頭與所述的“螺釘”類似，光面圓柱體的一端為端頭的被調(diào)節(jié)端11，長度大于整個內(nèi)導(dǎo)體部分的二分之一；另一端為調(diào)節(jié)端12。與底座的安裝完成后，其長度需要超出底座的中空管21并伸出同軸諧振器，以便于對被調(diào)節(jié)端11進行調(diào)節(jié)。底座與所述“螺母”類似，在中空管21內(nèi)有和“螺釘”配合的內(nèi)螺紋。上述實施例中的底座采用長方形法蘭22以便用于固定，同時內(nèi)部開有M5細牙螺紋，并采用鍍銀鋁。端頭與底座相適應(yīng)采用鍍銀鋁，且在調(diào)節(jié)端12部分同樣開有M5細牙螺紋。在安裝時，先將端頭的調(diào)節(jié)端12旋進底座的中空管21使其成為一個完整的內(nèi)導(dǎo)體，再從同軸諧振器腔體的底部對應(yīng)位置的通孔放入腔內(nèi)，并在底部外側(cè)底座的法蘭22和腔體固定連接。當諧振頻率需要調(diào)節(jié)的時候，用對位于圖4中的調(diào)節(jié)端12進行旋轉(zhuǎn)，從何可以使整個內(nèi)導(dǎo)體的長度會相應(yīng)發(fā)生變化，達到調(diào)諧頻率的作用。對本實施例和調(diào)諧螺釘同時進行試驗分析，可以看出，在以2GHz為中心頻率時， 將本實施例與背景技術(shù)中采用調(diào)諧螺釘?shù)姆桨赶啾容^，結(jié)果如下表1所示。其中微放電閾值由ESA的計算微放電閾值軟件得到。
權(quán)利要求
1.一種可降低微放電風險的同軸諧振器調(diào)諧結(jié)構(gòu)，其特征在于包括端頭和底座，所述端頭分為被調(diào)節(jié)端(11)和調(diào)節(jié)端(12)，所述底座具有中空管(21)，且中空管的外輪廓尺寸與所述被調(diào)節(jié)端(11) 一致；所述端頭同軸的套裝于中空管內(nèi)，并利用底座固定于同軸諧振器上，所述被調(diào)節(jié)端(11)與中空管相接，且與中空管形成同軸諧振器的內(nèi)導(dǎo)體，所述調(diào)節(jié)端(12) 從中空管的外導(dǎo)體一端伸出，形成同軸諧振器的外導(dǎo)體，用于調(diào)節(jié)被調(diào)節(jié)端(11)的長度。
2.如權(quán)利要求1所述的一種可降低微放電風險的同軸諧振器調(diào)諧結(jié)構(gòu)，其特征在于 所述被調(diào)節(jié)端(11)的長度大于同軸諧振器的內(nèi)導(dǎo)體長度的二分之一。
3.如權(quán)利要求1所述的一種可降低微放電風險的同軸諧振器調(diào)諧結(jié)構(gòu)，其特征在于 所述端頭和底座采用同種金屬材料制造，優(yōu)選鍍銀鋁、其次為銅。
4.如權(quán)利要求1述的一種可降低微放電風險的同軸諧振器調(diào)諧結(jié)構(gòu)，其特征在于所述調(diào)節(jié)端(1 的外側(cè)與所述真空管的內(nèi)壁具有相互適應(yīng)的螺紋，可以利用調(diào)節(jié)端 (12)實現(xiàn)對所述內(nèi)導(dǎo)體長度的連續(xù)滑動調(diào)節(jié)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種可降低微放電風險的同軸諧振器調(diào)諧結(jié)構(gòu)，包括端頭和底座，所述端頭分為被調(diào)節(jié)端(11)和調(diào)節(jié)端(12)，所述底座具有中空管(21)，且中空管(21)的外輪廓尺寸與所述被調(diào)節(jié)端(11)一致。端頭和底座同軸套裝后安裝于同軸諧振器中，構(gòu)成同軸諧振器的內(nèi)導(dǎo)體和外導(dǎo)體。采用本發(fā)明可以在不拆裝同軸諧振器的情況下，對調(diào)整諧振器頻率進行連續(xù)調(diào)節(jié)，從而使同軸諧振器滿足大功率設(shè)計的各項要求。
文檔編號H01P7/04GK102509843SQ201110354360
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月10日
發(fā)明者唐丹, 李吉斌, 楊軍, 汪娟, 禹旭敏 申請人:西安空間無線電技術(shù)研究所