航天器大功率天线部件的微放电试验方法①

双龙龙,胡少光,郭鲁川

(中国空间技术研究院西安分院,西安 710000)

0 引言

伴随着人类对航天技术应用需求的不断增长,航天探索不断迈向更深更高的层次,对航天器有效载荷技术提出了更高的要求。 除去传统军事应用之外,近年来,以天地一体化、低轨互联网星座、6G 移动通信等新兴概念为牵引的商业航天发展如火如荼。 基于航天器工作环境及任务的特殊性,总结起来,多通道、大容量、抗干扰、远距离通信等已成为航天器有效载荷技术发展的重要趋势。 足够的发射功率是支撑以上技术发展的必要条件,在此背景下,航天器有效载荷产品的功率容量要求越来越高,随之而来的大功率可靠性问题逐渐凸显。

微放电(Multipactor)效应,又称“二次电子倍增效应”,是微波系统在真空条件下所产生的一种放电击穿现象,是航天器有效载荷所面临的一种重要的功率可靠性问题[1-3]。 微放电主要发生于两个金属表面之间或单个介质表面[4-5],分别具体称为“金属微放电” 或“介质微放电”,其物理原理基本相同[6-7]。 如图1 所示,初级电子在射频场正半周期向上加速,击中上表面金属板,激发出二次电子,在射频场负半周期时,所激发出的二次电子在射频场中向下加速运动,并撞击下表面金属板,再次激发出二次电子。 若器件表面材料二次电子发射系数＞1,则每次撞击都会产生更多的二次电子。 当器件结构与所施加射频电场频率构成谐振条件时,上述过程循环往复,致使大量二次电子被激发聚集,经过一定时间积累后,当电子数目超过一定数量时,达到放电阈值,则会导致击穿放电现象发生[8]。……