FY-2卫星功率合成器低气压放电和微放电预防

阐述了星载无源大功率部件发生微放电和低气压放电的原因.讨论了提高风云二号(FY-2)卫星测控系统中功率合成器低气压放电阈值的方法,并提出增大内部间隙、提高器件内表面洁净度和改进调谐螺钉设计等措施.实验结果表明,功率合成器放电容量由4.5 W提高至9 W,从而大幅改善了其低气压临界工作状态.     

一种基于调零理论检测低气压放电效应的方法

随着我国航空航天事业的飞速发展,对微波器件的功率容量要求也变得越来越高,其受低气压放电效应影响的问题也越来越突出,建立有效的低气压放电检测方法也就变得尤为重要和迫切。为提高低气压放电效应检测的灵敏度,文章研究了一种利用调零系统搭建的低气压放电效应测试平台来检测微波器件是否发生低气压放电的方法。首先,基于相位相消理论分析了调零系统应用于低气压放电测试的工作原理;其次,通过同频信号相位叠加实验对理论计算结果进行了验证,结果表明：相比于直接检测待测件反射信号幅度变化的传统低气压放电效应检测方法,调零法具有灵敏度显著增强的优点;最后,在100Pa~4500Pa的气压范围内,利用所搭建的测试平台对S波段的微带带通滤波器进行了低气压放电测试,结果表明：该测试平台可以根据调零信号的变化,有效实现对微波器件的低气压放电效应进行检测。     

同轴谐振器低气压放电击穿瞬态电学行为研究

气体微波电离引起的低气压放电效应是限制微波部件功率容量的可靠性问题之一,而击穿瞬态电学行为的研究有助于诊断系统响应。目前大功率微波部件的击穿诊断与电路系统联系不够紧密,而探究放电所产生的等离子体对系统的影响能够改善这一现状。以TEM模式下谐振频率为2.6GHz的同轴谐振器为研究对象开展低气压放电实验,获得了100~1000Pa气压范围内谐振器的击穿功率阈值随气压的变化关系实验曲线,并通过正反向调零模块中功率计记录气体电离击穿前后的S11值。结合谐振器内部放电后的烧蚀痕迹将气体电离击穿后所产生的等离子体等效为圆柱型介质块,进行建模仿真获取放电发生后S11与谐振频率随气压变化的关系曲线,分析并发现局部阻抗的负载状态随着气压的升高是逐渐由容性向感性转变。最后基于测试系统的调零模块计算得到电离击穿前后谐振器局部阻抗的变化量与气压的实验关系曲线,验证了建模仿真结果。     

星载微波设备低气压放电及其防范

介绍了星载微波设备低气压放电和微放电的机理,以及两种放电试验的异同点.针对风云二号(FY-2)气象卫星微波旋转关节地面试验中发生的低气压放电,通过理论计算和模拟试验验证,确定其产生原因为多余物诱发放电.提出了设计、工艺控制和试验验证等防止低气压放电产生的措施.实践表明,低气压放电、微放电的机理和环境条件各异,两种试验不具互换性.     

航天器单机产品通用低气压放电试验条件

文章结合国内外文献研究成果,并根据帕邢曲线计算,确定了通用的低气压放电气压范围;根据运载火箭的飞行历程以及理论计算,分别给出了非密闭单机和密闭单机经历低气压环境的时间,从而确定了通用的低气压放电试验时间;针对鉴定单机和验收单机,分别给出试验次数及单机通电要求。研究提出了更符合实际且满足地面试验考核需求的通用低气压放电试验条件,可为航天器型号地面低气压试验提供参考。     

航天器单机机箱内部压力变化规律探析

航天电子产品在低气压环境下容易发生放电,导致电磁干扰、产品损坏甚至灾难性事故。为确定单机机箱内部压力在轨变化趋势和特点,文章以航天器典型单机机箱为研究对象,首先计算分析了机箱内部压力随时间的变化规律;然后利用特殊工装实际测量了置于真空容器内机箱的内部压力变化。理论计算结果与试验实测结果符合性较好。该研究能够为单机机箱设计、低气压放电防护及评估提供依据和指导。     

一种星载巴特勒矩阵微放电特性的分析与验证

作为星载雷达发射微波功率合成的关键部件,巴特勒矩阵的微放电性能直接决定了雷达载荷的功率容量。因此,有必要对其微放电特性进行分析与验证。针对该需求,提出了一种用于大功率动态合成网络的星载巴特勒矩阵,并对其在真空条件下的微放电特性进行了分析与验证。第一,提出了一款用于星载雷达的大功率巴特勒矩阵,对其功率合成性能进行了分析。第二,为了对巴特勒矩阵微放电性能进行详细研究,对提出的巴特勒矩阵进行了微放电功率阈值仿真和自由电子分布分析。第三,为了验证分析结果的正确性,对该巴特勒矩阵进行了峰值功率14kW的真空微放电试验,验证了其在大功率真空环境下的微波传输功率容量。提出的巴特勒矩阵性能优良,为未来的星载雷达大功率微波部件提供了理论方法和关键技术支持。     

卫星天线及微波器件大功率微放电试验技术

卫星天线及微波器件在多载波工作时具有很高的瞬时功率,面临着大功率微放电的危险。文章针对卫星天线及微波器件在多载波输入下的工作状态,对天线及器件内的峰包功率量值进行了分析计算,得到了进行大功率微放电试验所需的功率量级,并提出了多载波状态下微放电试验的设备配置方案,为后续试验工作打下了基础。     

基于等效电路模型的介质材料二次电子发射系数研究

材料表面的二次电子发射过程是空间大功率微波射频器件微放电效应的触发与维持机制。微放电效应是限制空间大功率微波部件应用的关键问题之一。因此,对材料二次电子发射特性的研究与表征非常重要。为正确理解电子辐照下介质样品的充放电过程,文章提出一种基于等效电路模型的理论模型对二次电子发射特性进行表征。针对不同电导率样品进行仿真验证以证实该电路模型的有效性。仿真结果与理论分析结果相符。     

运载火箭电气产品低气压环境适应性设计研究

运载火箭生命周期内会经历低气压环境,该环境会引发电气产品一系列不利的、具有破坏性的环境效应。因此,电气产品在方案设计时应考虑低气压环境适应性问题。对运载火箭电气产品典型低气压环境效应及对应的设计措施进行了研究,提出了可行的低气压环境试验考核方法,形成了较为系统的运载火箭电气产品低气压环境适应性设计方法。该方法可为运载火箭电气产品低气压环境适应性设计提供参考。