什么是多径效应 (Multipactor)？
在真空或近真空的RF器件中，电磁场加速电子撞击金属表面，如果表面材料的二次电子发射产额(SEY)大于1，并且电子渡越时间与RF周期同步，就会引发电子雪崩，形成放电。这种现象对输入功率非常敏感，存在一个明确的击穿功率阈值。一旦发生，不仅会造成功率损耗，还可能导致器件表面损伤和频率漂移。
在高功率射频（RF）系统中，例如卫星通信的波导滤波器、雷达发射机或粒子加速腔中，存在两种"隐形"的击穿现象，它们可能导致设备性能急剧下降甚至永久性损坏。这就是真空环境下的多径效应 (Multipactor) 和充气环境下的电晕放电 (Corona)。传统的电磁仿真无法预测这些现象，而SPARK3D作为CST Studio Suite的专业模块，正是解决这一难题的利器。
SPARK3D击穿分析界面
什么是电晕放电 (Corona)？
在充满气体的波导或腔体中（如地面雷达系统），强电场会使气体分子电离。当电子的产生速率超过其附着和扩散的速率时，就会形成等离子体，导致气体击穿和电弧放电。其击穿功率与气体类型、压力和几何形状密切相关。
在CST中进行击穿分析的工作流程
SPARK3D通常作为CST Microwave Studio (CST MWS) 的后处理步骤来使用。
1. 电磁场仿真
首先，在CST MWS中使用频域求解器或本征模求解器，对您的无源器件（如滤波器、耦合器）进行高精度的电磁场仿真，获得其在特定频率下的场分布。这一步为后续的击穿分析提供准确的电磁场环境。
2. 启动SPARK3D
仿真完成后，从后处理模板中启动SPARK3D分析。SPARK3D会自动读取之前计算的电磁场数据，为击穿分析做好准备。
3. 设置分析参数
对于Multipactor分析： 需要定义输入功率范围，并为相关金属表面指定详细的二次电子产额(SEY)材料曲线。
对于Corona分析： 需要定义输入功率范围，并选择气体类型（如氮气、空气等）和设定其压力。
4. 运行分析与解读结果
SPARK3D会利用预先计算的电磁场，通过先进的统计方法追踪大量电子的运动。分析结果会给出一个清晰的击穿功率阈值。同时，它还能在三维模型中高亮显示最有可能发生击穿的危险区域，为您的设计优化提供直观、准确的指导。
击穿分析的重要意义
对于任何高功率RF设备的设计，Multipactor和Corona分析都是不可或缺的风险评估环节。利用CST和SPARK3D，您可以在设计早期就识别和规避这些"隐形杀手"，确保产品的可靠性和安全性。这种预测性分析能够：
- 确定安全的功率操作范围
- 优化器件几何形状以提高击穿阈值
- 选择合适的表面处理工艺
- 降低产品开发风险和成本
硕迪科技专家咨询服务
硕迪科技的技术团队在CST高端仿真领域拥有丰富经验，可以为您提供高功率击穿分析的项目咨询和技术支持。欢迎联系我们：400-009-9965
