2.2.2　电磁粒子联合仿真软件

近十年来，国内在微放电仿真分析方面开展了大量研究工作。中国空间技术研究院西安分院、东南大学、西安交通大学、浙江大学等单位逐步开展了微放电效应基础理论与数值模拟研究工作，经过十余年的技术研究积累，提出了微放电电磁粒子联合仿真与阈值分析方法，自主研发了我国首套微放电仿真与分析平台MSAT，如图2-2所示，该软件可以结合微波部件材料表面二次电子发射系数测量数据仿真微波部件微放电阈值，结合实际部件表面状态的仿真精度相对较高。

图2-2　微放电仿真与分析平台MSAT软件界面（见彩插）

MSAT采用电磁时域有限差分方法（Finite Difference Time Domain，FDTD）求解微波部件内部时变电磁场分布，通过粒子模拟方法（Particlein-cell，PIC）计算微波部件内部空间电子随时间演化的过程，将两者在源代码无缝连接实现微放电仿真分析。MSAT电磁粒子联合仿真算法原理如图2-3所示，MSAT通过耦合电磁场计算与粒子非线性运动推进，加入考虑金属微波部件表面实际工况特性的二次电子发射模型，实现微放电三维仿真与阈值分析，在三维空间成功复现了微放电起始、演变与饱和的完整物理过程。根据报道结果，实际微波部件微放电阈值仿真结果与微放电测试结果吻合良好，精度较高。

图2-3　M SAT微放电仿真电磁粒子联合仿真算法原理