一种可抑制微放电效应的空间大功率微波开关的制作方法

本发明涉及微波开关，具体是一种可抑制微放电效应的空间大功率微波开关。

背景技术：

1、随着我国空间站、低轨互联网星座、北斗导航系统、探月工程等航天工程的逐步开展，卫星研制水平的不断提高，对星载微波器件小型化、高功率化的要求日益增加，空间大功率微波开关的功率指标需求达到300w@1.5ghz甚至更高。射频大功率的应用对空间微波部件的可靠性、稳定性有了更高、更严的要求。在真空环境下，随着功率的提高器件容易出现真空微放电现象，严重时会损坏器件的信号传输甚至导致整个卫星失效，危害极大。

2、微放电现象由微波开关微波传输通道内部表面二次电子发射引起的。初级电子(又称原电子或一次电子)为空间等离子体环境中的自由电子，二次电子是初级电子轰击微波传输通道内部金属表面而产生的次级电子，电场e是微波开关工作时的传输电场。空间高能原电子穿透航天器表面结构及微波开关腔体表面，进入微波开关腔体内部后在射频场的正半周中向一个极板加速，若在电场通过零点时，电子正好击中极板，产生了二次电子，并且在负半周内加速回到另一极板。如此不断持续下去，每次撞击时由于电子二次发射都释放出更多的电子，直到出现稳态平衡为止，从而发生了微放电效应，会导致微波开关腔体传输链路指标恶化、反射功率增加，使系统不能正常工作甚至烧毁而造成很大损失。

3、当前抑制微放电的方法主要有以下方式：1、现有技术采用在空间大功率微波开关的腔体内部间隙进行高压充气(一般为惰性气体)，通过增加气压来阻碍电子的运动；2、通过结构设计，降低空间大功率微波开关腔体内部的局部电场强度。但是由于密封工艺复杂且不成熟，常常由于气体泄漏而导致失效，不能满足工程的要求。而单纯通过结构设计提高微放电阈值，通常需要较大的物理尺寸，较大的物理尺寸对于微波开关的电磁驱动设计难度加大，往往需要更大的驱动电流。由于星载器件通常都要求小型化、轻量化，同时对电流等驱动能力要求都很苛刻，因此该方法成本过大。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是提供一种可抑制微放电效应的空间大功率微波开关，将非金属介质衬底套管安装在空间大功率微波开关腔体的内表面，通过非金属介质衬底套管减小微波开关内部工作气隙，减小自由电子在外加射频场中加速运动的空间距离，降低自由电子轰击材料表面的能量，避免二次电子倍增效应，从而抑制微放电现象的产生。

2、本发明的技术方案为：

3、一种可抑制微放电效应的空间大功率微波开关，包括有腔体、腔盖、非金属介质衬底套管、两个推杆、两个射频簧片、套装于每个推杆上的弹簧和射频连接器，所述的腔盖连接于腔体的顶端，非金属介质衬底套管套装于腔体的内部且完全覆盖腔体中空结构的内壁，腔盖上设置有两个导向孔，两个推杆的底端穿过对应的导向孔伸入到腔体内与腔体内的射频簧片固定连接，每个推杆上的弹簧其顶端固定连接于推杆的顶部、其底端固定连接于腔盖上，射频连接器连接于腔体的底端上，射频连接器的内导体伸入到腔体内且位于射频簧片的正下方。

4、所述的非金属介质衬底套管的底部为封闭结构，非金属介质衬底套管的底部上设置有供射频连接器的内导体穿过的通孔。

5、所述的非金属介质衬底套管为聚四氟乙烯套管。

6、所述的非金属介质衬底套管和腔体上均设置有多个与腔体内部连通的放气孔，非金属介质衬底套管和腔体上的多个放气孔一一对应且相互重叠连通。

7、所述的推杆和射频簧片为一体式注塑成型结构。

8、本发明的优点：

9、(1)、本发明通过在腔体内部设置非金属介质衬底套管，从而减小自由电子加速运动的空间距离，在较小的腔体内部空间内能够降低自由电子轰击腔体表面的能量，抑制真空微放电现象的发生，在同等微放电阈值的指标下大大减小了器件的体积和重量；

10、(2)、本发明设置有放气孔，通过放气孔尽快排出腔体内部气体及挥发物，降低二次电子与残余气体分子碰撞形成等离子体放电失效的几率。

11、(3)、本发明的射频簧片和推杆采用一体式注塑成型结构，制作工艺简单，使得射频簧片和推杆的连接可靠，在电磁力的保持下，射频簧片与内导体端面接触时不易脱开，接触电阻稳定。

技术特征：

1.一种可抑制微放电效应的空间大功率微波开关，其特征在于：包括有腔体、腔盖、非金属介质衬底套管、两个推杆、两个射频簧片、套装于每个推杆上的弹簧和射频连接器，所述的腔盖连接于腔体的顶端，非金属介质衬底套管套装于腔体的内部且完全覆盖腔体中空结构的内壁，腔盖上设置有两个导向孔，两个推杆的底端穿过对应的导向孔伸入到腔体内与腔体内的射频簧片固定连接，每个推杆上的弹簧其顶端固定连接于推杆的顶部、其底端固定连接于腔盖上，射频连接器连接于腔体的底端上，射频连接器的内导体伸入到腔体内且位于射频簧片的正下方。

2.根据权利要求1一种可抑制微放电效应的空间大功率微波开关，其特征在于：所述的非金属介质衬底套管的底部为封闭结构，非金属介质衬底套管的底部上设置有供射频连接器的内导体穿过的通孔。

3.根据权利要求1一种可抑制微放电效应的空间大功率微波开关，其特征在于：所述的非金属介质衬底套管为聚四氟乙烯套管。

4.根据权利要求1一种可抑制微放电效应的空间大功率微波开关，其特征在于：所述的非金属介质衬底套管和腔体上均设置有多个与腔体内部连通的放气孔，非金属介质衬底套管和腔体上的多个放气孔一一对应且相互重叠连通。

5.根据权利要求1一种可抑制微放电效应的空间大功率微波开关，其特征在于：所述的推杆和射频簧片为一体式注塑成型结构。

技术总结本发明公开了一种可抑制微放电效应的空间大功率微波开关，包括有腔体、腔盖、非金属介质衬底套管、两个推杆、两个射频簧片、套装于每个推杆上的弹簧和射频连接器，腔盖连接于腔体的顶端，非金属介质衬底套管套装于腔体的内部且完全覆盖腔体中空结构的内壁，两个推杆的底端穿过腔盖上的导向孔伸入到腔体内与腔体内的射频簧片固定连接，射频连接器连接于腔体的底端上，射频连接器的内导体伸入到腔体内且位于射频簧片的正下方。本发明通过非金属介质衬底套管减小微波开关内部工作气隙，减小自由电子在外加射频场中加速运动的空间距离，降低自由电子轰击材料表面的能量，避免二次电子倍增效应，从而抑制微放电现象的产生。技术研发人员：杨倩,操基德,周维禹,孙绍强,刘贝受保护的技术使用者：中国电子科技集团公司第四十研究所技术研发日：技术公布日：2024/10/17