1.2.2 微放电试验验证的必要性
微放电检测是航天器大功率微波部件微放电性能的必要手段。目前,国外对于大功率微波部件微放电验证方法主要分为两类:
(1)对于设计成熟的微波产品,在保证充足微放电设计余量的基础上,采用严格的过程控制手段,并开展微放电抽检试验。
(2)对于新设计的微波部件,除了需要开展常规的仿真验证,还必须开展微放电检测试验。微放电仿真验证若不能完全模拟微放电检测试验,则必须进行微放电试验验证。
大部分厂家认为,他们生产的微波部件已经过合格的鉴定手续,而且是完全洁净的,因此所预期的功率容限可以达到。然而,根据经验,许多元器件由于某些意想不到的污染会使其阈值下降,这是由于:
(1)表面材料状况。
(2)黏结剂和润滑剂的存在。
(3)制作过程中存在某些没有预计到的污染。
(4)锐利边缘上场强的增加。
因此,至少必须对将要飞行的实际元器件的代表性样品进行测试,最好是对飞行元器件本身也要开展测试。对单载波工作的微波部件,测试容限应达到6 dB,从而适应测试以后由于下列原因而导致的微放电阈值下降:
(1)操作和存放过程中的长期污染。
(2)发射以后污染的转移。
(3)在轨道上电压驻波比的变化。
随着大功率微波技术的发展,介质加载的大功率微波部件由于体积小、重量轻等优势开始应用于通信、雷达和导航等领域。包含介质材料的大功率微波部件在高真空、强辐照的太空环境中更容易发生二次电子发射,导致介质材料性能退化,影响卫星载荷的寿命和可靠性。
综上所述,二次电子倍增产生的微放电效应十分复杂。一方面,微放电发生会产生严重影响,而微放电产生机理复杂,尤其是包含介质的微波部件由于放电发生的影响因素复杂,至今还没有被完全掌握;国内外针对微放电仿真分析开展了大量研究工作,但是微放电阈值又与真空压力、加工工艺、表面处理、材料成分、污染等因素有关,这些给微放电仿真分析设计引入不确定性。另一方面,实际中加工工艺与工艺缺陷,以及存放过程中暴露在空气中、湿度、空气污染物、温度等可能带来的污染等方面原因,会导致实际的微放电阈值比设计的低,在太空中,它也会受到电子、离子或光子的照射的影响。因此,一般对制造好的微波部件以及待使用的微波部件或系统需要进行微放电测试,以确保在轨工作安全可靠。