3.3.1 我国微放电检测标准
我国微放电检测标准由中国航天科技集团公司提出，中国航天科技集团公司第五研究院总装与环境工程部起草完成，发布的中华人民共和国航天行业标准QJ 20325—2014，包括4个部分，即低气压放电、微放电、功率耐受和无源互调，其中第2部分的微放电标准规定了航天器真空放电试验的目的、试验要求、试验程序、试验中断及故障处理要求，适用于航天器在真空环境中可能发生电晕放电和微放电的真空放电试验。
微放电测试是模拟空间中的大功率试验，需要严苛的检测条件，涉及的条件必须满足要求才能开展试验。一般涉及的条件有测试环境、测试方法、测试要求、测试流程、测试步骤和测试数据结果判读等。试验要求主要包括测试压力、测试温度、被测件安装要求、系统驻波比、自由电子、脉冲信号、测试时间与安全要求。下面将详细介绍中华人民共和国航天行业标准关于微放电检测试验的要求，其他部分内容详见参考文献［4］［5］。
3.3.1.1 测试环境
1.真空度
真空度要求如下：
（1）被测件关键部位（如馈电波导内）的真空度应低于1.3×10-3 Pa，环境真空度应保持一段时间后进行微放电试验，具体时间参见专用技术条件的规定。
（2）对封闭式射频部件与设备，环境真空度应保持一段时间后（对于封闭波导型为4～6 h，对于同轴系统为24 h）再进行微放电试验。对开放结构的射频部件与设备（如天线），环境真空度应保持2 h后再进行微放电试验。
（3）对由大量复合材料构成的射频部件与设备，环境真空度可降低至10-3 Pa，保持时间应大于24 h。
2.自由电子
自由电子要求为：自由电子发射源应工作2 h后再进行微放电试验，以满足大功率微波部件内自由电子分布均匀，确保测试有效性。
3.被测件试验温度
被测件试验温度要求如下：
（1）微放电试验分为低温、常温、高温三个试验温度状态。
（2）低温、高温状态的试验温度及温度控制精度参见专用技术条件的规定。
4.试验场地
大功率微放电试验，由于其试验特殊性，试验场地需满足的要求如下：
（1）试验一般在金属真空罐（或透波真空罐）中进行，当进行辐射性微放电试验时，应在屏蔽吸波室内进行，屏蔽度应大于60 dB，吸波材料吸波率应大于25 dB。
（2）测试人员一般应在屏蔽吸波室以外的测试控制室，通过视频监视器进行试验。
（3）除另有规定外，环境条件如下：
①温度：15～35℃；
②相对湿度：20%～80%；
③大气压力：78～103 kPa。
5.仪器及设备
一般要求试验用仪器及设备（微波仪器、真空测试设备、温度巡检仪等）应经计量部门检定合格，并在有效期内使用。微放电真空试验设备包括透波真空罐体（或金属真空罐体）、抽真空设备和真空测试设备，主要用于形成模拟轨道环境的真空测试状态。
透波真空罐体主要用于辐射状态下的射频部件与设备的微放电试验，在测试频率点的透波率应大于70%。金属真空罐体用于辐射状态的射频部件与设备的微放电试验，金属真空罐体内部应使用专门的吸波箱体（如铁氧体类不易挥发的吸波材料，避免吸波材料对被测件造成污染），在试验频段内微波吸收率大于20 dB。
抽真空设备一般由机械泵、分子泵及低温泵组成。真空测试设备一般由阻硅管、离硅管及真空计组成。
6.高、低温试验设备
高、低温试验设备一般包括热沉设施和试验温度测试设备，用于实现真空罐体内高、低温环境温度状态及高、低温状态下的温度测量。
如果使用金属真空罐体，可在真空罐体内采用热沉设施的方法进行微放电试验高、低温状态的模拟；如果使用透波真空罐体，可在真空罐体内采用热沉设施的方法进行微放电试验中高、低温状态的模拟，热沉设施不应影响辐射状态的射频部件与设备的场辐射，也可采用红外灯加热的方法实现微放电试验中高温状态的模拟。
试验温度测试设备可使用热电偶或铂电阻，温度巡检仪可读取温度数据。温度测试范围在-100～200℃范围内，测量精度应小于3℃。
7.自由电子产生设备
微放电试验加入自由电子时，可诱发微放电现象的发生。自由电子可采用钨丝冷发射的方法获取，或采用辐射源产生自由电子（如铯源、锶源等）。自由电子发射源应靠近被测件，如果使用辐射源产生自由电子，可将辐射源贴附在被测件的表面。利用标准试验件进行微放电验证试验，判断产生的自由电子数量是否满足要求。
在一个微波脉冲峰值持续的时间内，至少应发出100个以上自由电子。以辐射源为例，如果微波脉冲周期为10 ms，占空比为1%，则在微波脉冲峰值持续时间100μs内，辐射源应至少发出100个以上的自由电子，根据辐射源的辐射衰变率，可计算所需辐射源的尺寸，辐射源发射的自由电子数量可通过辐射源每秒钟蜕变粒子数乘以微波脉宽计算后得到。
8.微波试验设备
信号发生设备包括信号源、微波信号调制单元、微波功率放大器，用于大功率微波连续波及微波脉冲信号生成。
微放电试验与检测设备包括平均功率计、峰值功率计、调零单元、频谱分析仪、双定向耦合器，用于标定加在被测件的射频连续波及射频脉冲信号的功率及试验过程中入射和反射功率的大小。必要时，可采用辅助测试设备（如微波矢量网络分析仪），用于被测件的反射、传输状态、系统状态的检测。
9.被测件
开展微放电测试的航天器大功率微波部件需满足如下的要求：
（1）不应含有挥发性物质，以避免污染微放电试验设备。
（2）试验前应使用无水乙醇清洁被测件内部和外部。
（3）功率容量设计余量不足时，应按专用技术文件的规定对被测件采取散热措施，以避免损坏。
（4）在关键部位应设置测温点，试验过程中实时监测温度变化，避免被测件局部温升过高而受损。
3.3.1.2 测试方法
微放电检测方法主要分为全局检测法和局部检测法。全局检测法可以判断微放电是否发生，但不能检测放电发生的部位。对于飞行系统硬件而言，测试的主要目的是避免发生微放电，全局检测法是可行的方法。如果对于硬件设计研究，需要确切知道容易发生微放电的部位，从而对设计提出改进，则可采用局部检测法。目前全局检测法主要有近载波噪声、谐波、反射功率、残余物检测法。局部检测法主要有电荷探针、光学探测检测法。对于鉴定测试和验收测试的大功率微波部件，微放电测试方法一般采用调零检测法、正反向功率检测法、二次或三次谐波检测法，测试中至少采用两种方法同时进行检测，其中优先选用调零检测法。详细测试方法选择参见第4章介绍。
3.3.1.3 测试流程
根据被测件类型，微放电检测分为非辐射式检测试验和辐射式检测试验，两种试验的区别是辐射式检测试验不仅需要真空环境，还需要在吸波箱（微波暗室）内开展试验。对于天线、馈源等辐射式微波部件的微放电试验，需要采用辐射式测试方法。因此，在搭建测试系统时除了选择合适的检测方法，还需根据被测件类型选取适合的测试环境。典型的微放电检测试验测试流程如图3-1所示。
图3-1 微放电测试流程图
1.测试前的准备工作
（1）按专用技术文件的规定对被测件进行检查，并记录。
（2）确认真空测试设备工作正常。
（3）确认测试仪器和设备均已可靠接地。
（4）清洁被测件和真空罐体。
（5）确认测试系统及其测试附件不会发生微放电。
2.系统搭建及标定要求
（1）按测试方法示意图连接并搭建好测试系统。
（2）预热使用的测试仪器，并设置测试参数。
（3）标定正向检测端口等效为被测件入口功率及正向功率值。
（4）标定反向检测端口等效为被测件入口反向功率及反向功率值。
具体标定的测试方法按QJ 3023—1998中5.2的相关内容。
3.被测件安装要求
（1）将被测件装入真空罐内，进行机械和电气连接。
（2）通过矢量网络分析仪测试连接驻波状态，如被测件为辐射式，则调整被测件的放置位置和方向，使驻波比达到测试要求、测试状态，固定被测件。
（3）在被测件上安装温度传感器。
3.3.1.4 测试步骤和数据判读
（1）微放电试验一般采用加入微波脉冲信号的方式进行，占空比在1%～10%范围可调。如果测试条件允许，也可采用连续波方式进行。为模拟实际的热工作状态，微波脉冲信号应维持一定的脉冲底电平，使得脉冲平均功率达到实际的额定功率（可以增大脉冲信号宽度）。
（2）微放电试验可采用增加辅助热控措施的方式，维持被测件的整体温度（在轨工作的最高温度），并持续整个试验过程，占空比在1%～10%范围可调。
（3）试验频率一般选取实际工作频率点（工作频带的最低频率点）。当测试系统驻波比大于1.5时，应选取驻波波谷点的频率。
（4）从输出端输入的驻波状态试验，一般选取试验频率低于被测件的最低频率，功率为被测件各单路输入的额定功率。
（5）单载波工作的射频部件与设备的微放电试验的试验功率量级是：脉冲信号顶电平为实际额定功率的6 dB（鉴定级）或3 dB（验收级），调节脉冲信号底电平使脉冲平均功率达到实际额定功率。
（6）多载波工作的多端口射频部件，各端口脉冲信号顶电平为单载波额定功率（P i）的6 dB（鉴定级）或3 dB（验收级），调节脉冲信号底电平使脉冲平均功率达到实际的单路额定功率。
（7）多载波工作的单端口射频部件与设备，当载波数n＜5时，脉冲信号顶电平为2nP i的6 dB（鉴定级）或3 dB（验收级），调节脉冲信号底电平使脉冲平均功率达到实际的总额定功率nP i。
（8）多载波工作的单端口射频部件与设备，当载波数n≥5时，脉冲信号顶电平为P20（将电子在缝隙间渡越20次的时间定义为T20，该值为最低频率半周期与微放电阶数的乘积，在一个合成包络周期内具有T20驻留时间的最大功率电平为P20）的6 dB（鉴定级）或3 dB（验收级）。
（9）微放电试验加入的射频功率为被测件输入端口的功率，射频功率的大小应使用功率计及大功率衰减器进行标定，并应计入标定误差。
（10）对于鉴定级的被测件，初始试验功率的设定应比试验所需功率低10 dB，对于验收级的被测件，初始试验功率的设定可比试验所需功率低3 dB。
（11）在增加试验输入脉冲峰值功率时，开始时以1 dB的步长功率增加，当射频功率达到试验所需功率的二分之一时改为以0.5 dB的步长功率增加，在每一个功率，保持10 min，观察微放电现象是否出现，若微放电现象发生，则将功率减小，重新核对微放电阈值。到达试验所需功率后，保持30 min，观察是否有微放电现象发生。
（12）在微放电试验前和试验后，应对被测件电性能进行测试，用于辅助判断是否有微放电现象。
（13）测试中未检测到被测件发生微放电，即调零信号未出现异常或跳动，或压力、功率、被测件温度未见异常，则通过了微放电测试。
（14）测试中检测到被测件发生微放电，即调零信号出现异常或跳动，并且通过调节调零单元不能达到正常的调零状态，或压力、功率、被测件温度异常，则未通过微放电测试。