霍爾推力器高頻電磁輻射的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、霍爾推力器由于其具有比沖高、質(zhì)量輕、體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、控制精度高、壽命長等特點(diǎn)，在衛(wèi)星的精確定位、軌道保持、姿態(tài)控制等方面得到了廣泛的應(yīng)用?；魻柾屏ζ髯鳛橐环N典型的磁約束等離子體放電裝置，在其放電過程中，必然會(huì)伴隨著等離子體振蕩現(xiàn)象，從幾十KHz到十幾GHz都測量得到振蕩信號(hào)。其中，頻率范圍在100MHz量級(jí)的高頻振蕩，影響著霍爾推力器內(nèi)放電等離子體的微觀物理過程，其輻射的電磁波可能干擾衛(wèi)星與地面的通訊。本文主要針對(duì)高頻輻射系統(tǒng)的建立進(jìn)

2、行研究，并對(duì)負(fù)梯度區(qū)和等離子體橋區(qū)高頻輻射進(jìn)行了相關(guān)測量。本文的主要工作有：
　　對(duì)霍爾推力器振蕩問題研究現(xiàn)狀進(jìn)行綜述?；魻柾屏ζ鲀?nèi)振蕩按照頻率范圍可以分為低頻、高頻和超高頻振蕩，各個(gè)頻段的振蕩由于其產(chǎn)生機(jī)理不同，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的影響也不同。綜述應(yīng)闡明各個(gè)頻段振蕩產(chǎn)生的物理機(jī)理，給出國內(nèi)外對(duì)振蕩問題研究的方法，指明目前振蕩研究存在的問題；
　　建立霍爾推力器內(nèi)高頻輻射實(shí)驗(yàn)測量系統(tǒng)。以同軸傳輸線內(nèi)導(dǎo)體制作的電磁波探針為前端測量工具，

3、以高頻半柔同軸電纜為傳輸介質(zhì)，通過合理設(shè)計(jì)保證真空背壓的密封同軸連接器，利用TEK RSA3308A實(shí)時(shí)頻譜分析儀為采集終端，制定出霍爾推力器內(nèi)高頻輻射的實(shí)驗(yàn)方案。
　　實(shí)驗(yàn)研究推力器放電參數(shù)對(duì)負(fù)梯度區(qū)高頻輻射效應(yīng)的制約關(guān)系。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明負(fù)梯度區(qū)高頻輻射的頻率分布在250MHz以下，最大幅值頻率為100MHz左右。放電電壓、陽極質(zhì)量流量和磁場分別影響負(fù)梯度區(qū)的電子運(yùn)動(dòng)能量、電子的等離子體頻率和電子回旋頻率，進(jìn)而對(duì)負(fù)梯度區(qū)的高頻輻射

4、信號(hào)產(chǎn)生影響；
　　實(shí)驗(yàn)研究推力器放電參數(shù)對(duì)等離子體橋區(qū)高頻輻射的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，等離子體橋區(qū)高頻輻射頻率分布在750MHz頻率范圍內(nèi)，并且在250MHz以下（以下稱為低頻段輻射）及250MHz-750MHz（以下稱高頻段輻射）分別存在著幅值較大的頻段，在低頻段對(duì)應(yīng)幅值最大的頻率在60MHz左右，而高頻段該頻率在310MHz左右。工作參數(shù)對(duì)低頻段輻射的影響與負(fù)梯度區(qū)類似。在高頻段，工作參數(shù)是通過影響橋區(qū)的等離子體密度影響輻射信

5、號(hào)的；
　　實(shí)驗(yàn)研究陰極工作參數(shù)對(duì)等離子體橋區(qū)高頻輻射信影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，陰極加熱功率及陰極質(zhì)量流量對(duì)等離子體橋區(qū)低頻段輻射和高頻段輻射的頻率和幅值、以及總功率影響均較小。經(jīng)過對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析認(rèn)為，這是因?yàn)殛帢O工作參數(shù)，特別是陰極發(fā)射功率只影響發(fā)射體熱輻射電子數(shù)，而對(duì)陰極出射電子的能量沒有影響，因而對(duì)與電子能量密切相關(guān)的低頻段輻射和高頻段輻射影響較小。
　　本文的創(chuàng)新工作體現(xiàn)在建立霍爾推力器高頻輻射測量系統(tǒng)，目前，國內(nèi)對(duì)霍