1.2.1 微放电的危害

1.2.1 微放电的危害

随着下一代航天器微波部件向更高功率、更多通道数、更小尺寸发展,航天器微波部件发生微放电的可能性大大增加。航天器有效载荷中的大功率微波部件如输出多工器、滤波器、开关矩阵、天线馈源等,由于结构复杂,如果设计的微放电阈值余量或者防护措施做得不够,就很容易发生微放电;一旦发生微放电,将会使得微波传输系统驻波比增大、反射功率增加、系统噪声增加,甚至损坏部件,从而使系统不能正常工作,造成很大的损失。

当空间设备中发生微放电时,通常会损害系统设备,造成系统不能正常工作,典型的部件发生微放电的损坏情况如图1-5所示。图1-5(a)中同轴滤波器内腔介质谐振杆出现放电,图1-5(b)中铁氧体环行器内部出现间隙微放电,图1-5(c)中微带电路同轴接头焊接处出现放电,图1-5(d)中天线外观无明显异常,拆开天线发现其内导体镀金层已局部发黑,周围聚四氟乙烯介质已局部烧毁。

一般情况下,常见的微放电危害具体表现在以下五个方面。

(1)使谐振类设备失谐,导致所传输的微波信号失调。

由于微放电实际上是一种高度非线性的,且随时间变化,这种效应会引起谐振腔的Q值、耦合参数、波导损耗和相位常数等的波动,不可避免地使系统失调,导致系统性能下降。

(2)导致金属内部气体逸出,产生更严重的气体放电。

发生微放电以后,便会使设备排气。如果这种气体不用适当的方法排除,就会产生气体放电。气体放电会释放比微放电更多的能量,导致部件损坏,甚至毁坏整个系统。

图1-5 微放电效应及其引发的其他放电效应对微波部件的损坏

(a)同轴滤波器内腔被损坏;(b)环行器介质填充端口被损坏;
(c)微带电路被损坏;(d)天线放电后内部照片

(3)产生靠近载波频率的窄带噪声。

(4)部件表面会被微放电产生的电子侵蚀,造成部件性能下降,或系统的总体功能失效。

(5)微放电是大功率微波部件中重要的非线性因素之一,是引起部件无源互调现象的原因之一。