一种确定非均匀场分布多载波微放电二次电子数目的方法技术

一种确定非均匀场分布多载波微放电二次电子数目的方法，首先对非均匀电场分布区域的横截面进行等分，对每个细分区域进行多载波二次电子统计累积，获得每个细分区域的电子数目后，以二次电子的扩散特性对不同的区间进行二次电子数目的重新分配，以分配后的二次电子数目为初始数目对每个区间再进行二次电子数目统计累积，从而获得非均匀场分布时多载波微放电二次电子数目。

【技术实现步骤摘要】
一种确定非均匀场分布多载波微放电二次电子数目的方法
本专利技术涉及一种确定非均匀场分布多载波微放电二次电子数目的方法，属于微波器件微放电领域。
技术介绍
目前大多数卫星都工作在多载波模式，通信卫星收发系统双工器的滤波器是信号传输的公共通道，并且处于高谐振状态，存在多载波信号激励下微放电的分析与设计问题。多载波微放电分析不同于单载波情形最重要的区别在于，激励信号的幅度是随着初始相位的不同随时间快速变化的。空间微波部件多载波微放电阈值分析需要确定能够激励微放电的最小功率及其对应的相位分布。为了确定该相位分布需要进行大量的计算，数值模拟方法由于计算速度慢无法解决这一问题。因此国际上提出采用概率统计方法进行多载波微放电分析，大大节省了时间。但目前只能针对平板结构、电场均匀分布的情形进行计算，对于非均匀场条件下无法考虑不同电子的扩散。因此对于非均匀场分布的微波部件无法计算。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种确定非均匀场分布多载波微放电二次电子数目的方法，可以对上下两极板形状相同，对应的电场沿横截面的一个方向成非均匀分布，而另外一个方向均匀分布的微波部件获得多载波合成信号激励条件下的二次电子数目特性。本专利技术的技术解决方案是：一种确定非均匀场分布多载波微放电二次电子数目的方法，步骤如下：(1)令多载波信号为其中f1，f2，…，fn为载波频率，为载波相位，V1，V2，…，Vn为载波幅值，n为载波路数，t为仿真时间，0≤t≤T，T为预设的仿真时长；根据微波部件材料确定部件表面的二次电子发射特性；(2)对待分析的微波部件施加外加电场，并在与外加电场垂直的方向对待分析的微波部件横截面进行Num等分，每个等分区域记为Pi，i＝1...Num，在与外加电场垂直的方向，任意两个等分区域中心之间的距离为Dij，i,j＝1...Num；(3)对预设的仿真时长T进行M1等分，每一等分的时间长度记为扩散步长ΔT，把每一个ΔT进行M2等分，等分后的时间步长记为累计步长Δt，即T＝M1*ΔT＝M1*M2*Δt；(4)通过CST软件或解析计算得到当多载波信号为V(m1*ΔT+m2*Δt)时，步骤(2)中得到的微波部件各等分区域Pi的平均电压Vi(m1*ΔT+m2*Δt)，i＝1...Num，m1＝0...M1，m2＝0...M2；(5)令m1＝0，每个等分区域Pi的初始电子数目为N0，每个等分区域Pi临时电子数目为Xi，i＝1...Num，仿真初始时刻令Xi＝N0，i＝1...Num；(6)在m1*ΔT到(m1+1)*ΔT时间段内，以Δt为步长，步骤(4)中得到的平均电压Vi(m1*ΔT+m2*Δt)为激励，以发生微放电微波部件上下极板之间的距离为L的平行板为对象，Xi为初始电子数目，根据步骤(1)提供的二次电子发射特性，采用二次电子概率统计方法计算步骤(2)中得到的微波部件各等分区域Pi的电子数目Ni(m1*ΔT+m2*Δt)，i＝1...Num，m2＝0...M2，最终得到(m1+1)*ΔT时刻，微波部件各等分区域Pi的电子数目Ni((m1+1)*ΔT)；(7)对步骤(6)得到的微波部件各等分区域Pi的电子数目Ni((m1+1)*ΔT)进行重新分配获得并令(8)令m1＝m1+1，判断m1是否等于M1，若m1不等于M1，则执行步骤(6)，若m1等于M1，则结束计算，获得电子数目随时间变化曲线Ni(t)，0≤t≤T。所述步骤(7)中对步骤(6)得到的微波部件各等分区域Pi的电子数目Ni((m1+1)*ΔT)进行重新分配获得并令具体步骤如下：(i)计算ΔNij＝Ni((m1+1)*ΔT)*p(Dij)，i＝1...Num，j＝1...Num,j≠i，其中ΔNij为从第i个等分区域Pi向第j个等分区域Pj扩散的电子数目，p(Dij)为电子扩散因子；(ii)计算将调整后的电子数目作为下一次迭代的初始电子数目进行后续计算，即所述电子扩散因子p(Dij)由公式：给出；其中，β＝0.8，Dij为在与外加电场垂直的方向，任意两个等分区域中心之间的距离，n＝ΔT*f1。所述载波路数n>2；所述等分数目M1>2；所述Δt<1/(100*fn)；所述初始电子数目N0为大于0的整数。本专利技术与现有技术相比的有益效果为：(1)本专利技术方法以概率统计计算方法为基础，把非均匀区域进行细分，考虑了不同区域之间的电子扩散，有效解决了非均匀场条件下多载波微放电二次电子数目计算的难题，计算速度快，为多载波微放电分析提供了有效手段；(2)本专利技术提供了确定多载波激励条件下电子数目的方法，不借助于数值分析过程，不受计算机硬件导致的粒子数目的限制，对于单个合成周期内放电的情形能够计算，有效克服了数值分析方法的缺陷；(3)本专利技术通过把电场非均匀的区域进行等分，对每个等分的区域采用概率统计方法进行处理，同时考虑不同区域之间电子的扩散，通过等分实现了非均匀场分布条件下二次电子的计算，有效解决了非均匀场分布条件下微放电最坏状态分析中电子数目确定的问题，有着实际应用价值。附图说明图1为本专利技术流程图；图2为本专利技术实施例中的仿真对象示意图；图3为本专利技术实施例中电场非均匀区域的分解图；图4为本专利技术实施例中多载波信号激励时获得的二次电子数目。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式进行详细的阐述。如图1所示为本专利技术的流程图，由图1可知，本专利技术提供的一种确定非均匀场分布多载波微放电二次电子数目的方法，主要步骤如下：(1)令多载波信号为其中f1，f2，…，fn为载波频率，为载波相位，V1，V2，…，Vn为载波幅值，n为载波路数，n>2；t为仿真时间，0≤t≤T；T为预设的仿真时长；同时令待分析微波部件发生微放电的上下极板之间的距离为L，设定部件表面的二次电子发射特性，采用Vaughan模型设定部件表面的二次电子发射特性；对于银而言二次电子发射特性设定四个值：E1＝30eV，Emax＝165eV，E2＝5000eV，δmax＝2.22其中E1为二次电子发射系数等于1对应的低端能量值，Emax为最大电子发射系数对应的能量值，E2为二次电子发射系数等于1对应的上端能量值，为最大电子发射系数；(2)对待分析的微波部件施加外加电场，并在与外加电场垂直的方向对器件横截面进行Num等分，每个等分区域记为Pi，i＝1...Num，在与外加电场垂直的方向，任意两个等分区域Pi中心之间的距离为Dij，i,j＝1...Num；(3)对预设的仿真时长T进行M1等分，M1>本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种确定非均匀场分布多载波微放电二次电子数目的方法，其特征在于步骤如下：(1)令多载波信号为其中f1，f2，…，fn为载波频率，为载波相位，V1，V2，…，Vn为载波幅值，n为载波路数，t为仿真时间，0≤t≤T，T为预设的仿真时长；根据微波部件材料确定部件表面的二次电子发射特性；(2)对待分析的微波部件施加外加电场，并在与外加电场垂直的方向对待分析的微波部件横截面进行Num等分，每个等分区域记为Pi，i＝1...Num，在与外加电场垂直的方向，任意两个等分区域中心之间的距离为Dij，i,j＝1...Num；(3)对预设的仿真时长T进行M1等分，每一等分的时间长度记为扩散步长ΔT，把每一个ΔT进行M2等分，等分后的时间步长记为累计步长Δt，即T＝M1*ΔT＝M1*M2*Δt；(4)通过CST软件或解析计算得到当多载波信号为V(m1*ΔT+m2*Δt)时，步骤(2)中得到的微波部件各等分区域Pi的平均电压Vi(m1*ΔT+m2*Δt)，i＝1...Num，m1＝0...M1，m2＝0...M2；(5)令m1＝0，每个等分区域Pi的初始电子数目为N0，每个等分区域Pi临时电子数目为Xi，i＝1...Num，仿真初始时刻令Xi＝N0，i＝1...Num；(6)在m1*ΔT到(m1+1)*ΔT时间段内，以Δt为步长，步骤(4)中得到的平均电压Vi(m1*ΔT+m2*Δt)为激励，以发生微放电微波部件上下极板之间的距离为L的平行板为对象，Xi为初始电子数目，根据步骤(1)提供的二次电子发射特性，采用二次电子概率统计方法计算步骤(2)中得到的微波部件各等分区域Pi的电子数目Ni(m1*ΔT+m2*Δt)，i＝1...Num，m2＝0...M2，最终得到(m1+1)*ΔT时刻，微波部件各等分区域Pi的电子数目Ni((m1+1)*ΔT)；(7)对步骤(6)得到的微波部件各等分区域Pi的电子数目Ni((m1+1)*ΔT)进行重新分配获得并令Xi=N‾i((m1+1)*ΔT);]]>(8)令m1＝m1+1，判断m1是否等于M1，若m1不等于M1，则执行步骤(6)，若m1等于M1，则结束计算，获得电子数目随时间变化曲线Ni(t)，0≤t≤T。...

【技术特征摘要】
1.一种确定非均匀场分布多载波微放电二次电子数目的方法，其特征在于步骤如下：(1)令多载波信号为其中f1，f2，…，fn为载波频率，为载波相位，V1，V2，…，Vn为载波幅值，n为载波路数，t为仿真时间，0≤t≤T，T为预设的仿真时长；根据微波部件材料确定部件表面的二次电子发射特性；(2)对待分析的微波部件施加外加电场，并在与外加电场垂直的方向对待分析的微波部件横截面进行Num等分，每个等分区域记为Pi，i＝1...Num，在与外加电场垂直的方向，任意两个等分区域中心之间的距离为Dij，i,j＝1...Num；(3)对预设的仿真时长T进行M1等分，每一等分的时间长度记为扩散步长ΔT，把每一个ΔT进行M2等分，等分后的时间步长记为累计步长Δt，即T＝M1*ΔT＝M1*M2*Δt；(4)通过CST软件或解析计算得到当多载波信号为V(m1*ΔT+m2*Δt)时，得到步骤(2)中微波部件各等分区域Pi的平均电压Vi(m1*ΔT+m2*Δt)，i＝1...Num，m1＝0...M1，m2＝0...M2；(5)令m1＝0，每个等分区域Pi的初始电子数目为N0，每个等分区域Pi临时电子数目为Xi，i＝1...Num，仿真初始时刻令Xi＝N0，i＝1...Num；(6)在m1*ΔT到(m1+1)*ΔT时间段内，以Δt为步长，步骤(4)中得到的平均电压Vi(m1*ΔT+m2*Δt)为激励，以发生微放电微波部件上下极板之间的距离为L的平行板为对象，Xi为初始电子数目，根据步骤(1)提供的二次电子发射特性，采用二次电子概率统计方法计算步骤(2)中得到的微波部件各等分区域Pi的电子数目Ni(m1*ΔT+m2*...

【专利技术属性】
技术研发人员：王新波，张洪太，李韵，崔万照，冉立新，
申请(专利权)人：西安空间无线电技术研究所，
类型：发明
国别省市：陕西;61