航天器微波部件微放电检测技术_航空航天

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内容简介

航天器微波技术向着大功率、小型化方向发展，微波部件处于大功率工作状态时易发生射频击穿现象，导致微放电发生。由于微波部件微放电阈值不仅与设计相关，还与实际工艺密切

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序言

仰望星空，我们的征途是星辰大海；探索浩瀚宇宙，是人类千百年来的美好梦想，古往今来，中国人从未停止对宇宙的探索。从1970年我国第一颗人造卫星载着《东方红》响彻太

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前言

空-天-地一体化通信将成为未来移动通信的重要特征，借助航天器进行通信、导航、遥测等服务已经成为科学探索的重要方式，进一步改变着人们的生活方式，而航天器有效载荷大

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第1章　绪　论

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1.1　概述

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1.1.1　微放电的概念

随着气压下降，气体的密度降低，气体分子之间的距离变大，电子的平均自由程也随之增大，电子碰撞电离损失随之减小，在射频电磁作用下电子从电场加速中可获得更高的能量，从

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1.1.2　微放电产生的条件

根据微波部件表面材料成分与结构的不同，微放电效应有多种形式，典型的微放电现象有：①金属谐振结构中的双表面微放电；②包含介质结构的单表面或金属与介质混合的介质微放

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1.2　微放电检测技术研究背景

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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

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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

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1.2.3　微放电研究趋势

随着载荷技术向多通道、高频段方向发展，需要不断深入研究多载波微放电与高频段微放电的理论与检测技术。 1.2.3.1　多载波微放电多载波微放电理论阈值早期计算方

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1.3　微放电检测研究进展

随着计算机技术的发展，目前对微放电的研究可以利用计算机对放电过程进行模拟，使得人们对微放电的认识更加直观。欧洲航天局（European Space Agency

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1.4　小结

随着空间科学与技术的发展，大功率微波部件遇到了由微放电效应导致的可靠性问题的严峻挑战。本章介绍了微放电发生的条件，阐述了微放电检测技术的研究背景，总结了微放电检

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第2章　微放电设计验证方法

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2.1　概述

微放电设计验证方法指的是大功率微波部件微放电在仿真设计阶段验证微放电阈值的方法，即微波部件微放电阈值仿真方法。自20世纪发现微放电以来，微放电分析技术获得了长足

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2.2　微放电仿真设计方法

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2.2.1　微放电敏感曲线

欧空局通过试验建立了金属平板结构、矩形波导结构、圆波导结构、方同轴传输线等微波传输线的微放电敏感曲线，对于不同f×d的情形进行了大量微放电试验，开发了微放电仿真

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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

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2.3　二次电子发射

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2.3.1　二次电子发射的概念

二次电子（Secondary Electron，SE）发射是指具有一定能量、速度和入射角的初始电子（Primary Electron，PE）或其他粒子照射固体材

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2.3.2　二次电子发射特性的测量

由于材料自身的性质各不相同，针对不同的材料二次电子发射系数测量方法也应有所区分。对于金属材料，二次电子电流较易测试，可直接通过偏压电流法测得；而对于介质和半导体

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2.3.3　影响二次电子发射系数的因素

不同材料由于其原子序数、晶体结构、活跃性等原因，导致二次电子发射系数差异，到目前为止，材料本身对二次电子发射系数影响的理论研究还没有确定的结论。由于二次电子在材

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2.4　微放电设计验证方法

我们在本章2.2节已经讲述了微放电仿真分析软件，并且随着技术进步，软件的仿真精度逐步提高，采用实际测量的二次电子发射系数可更好地仿真实际微波部件微放电阈值。微放

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2.5　小结

本节介绍了微放电仿真设计验证方法，包含国内外仿真微放电阈值的分析软件、二次电子发射测量方法及影响因素分析，同时介绍了影响微放电的关键因素，为微放电设计验证提供了

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第3章　微放电检测标准

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3.1　概述

目前微放电检测标准主要有ESA的标准化机构ECSS主导2003年发布的ECSS-E-20-01A、2003年修订发布的ECSS-E-20-01A Rev.1、2

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3.2　微放电试验目的

随着航天技术的飞速发展，航天器大功率微波通信投入使用，空间设备内部的微放电效应已经成为制约空间通信技术发展的重要因素；近年来，有效载荷小型化集成技术快速发展，局

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3.3　国内外微放电检测标准

国内外微放电检测相关的标准是微放电研究的重要参考，也是开展微放电试验检测的重要依据，本节介绍了中国、欧洲和美国微放电检测标准，为微放电检测技术研究提供参考。(h

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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

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《航天器微波部件微放电检测技术》简介

内容简介

序言

前言

目录

第1章　绪　论

1.1　概述

1.1.1　微放电的概念

1.1.2　微放电产生的条件

1.2　微放电检测技术研究背景

1.2.1　微放电的危害

1.2.2　微放电试验验证的必要性

1.2.3　微放电研究趋势

1.3　微放电检测研究进展

1.4　小结

第2章　微放电设计验证方法

2.1　概述

2.2　微放电仿真设计方法

2.2.1　微放电敏感曲线

2.2.2　电磁粒子联合仿真软件

2.3　二次电子发射

2.3.1　二次电子发射的概念

2.3.2　二次电子发射特性的测量

2.3.3　影响二次电子发射系数的因素

2.4　微放电设计验证方法

2.5　小结

第3章　微放电检测标准

3.1　概述

3.2　微放电试验目的

3.3　国内外微放电检测标准

3.3.1　我国微放电检测标准