低功耗MPT諧振腔改進設計與實驗研究.pdf

1、微波等離子推力器(MPT-MicrowavePlasmaThruster)是一種新型的在研電推力器，具有很好的發(fā)展前景。在MPT中，微波諧振腔是工質吸收與轉換微波能量的重要場所，它的功能和化學推進的燃燒室一樣。因此研制出一個高性能的諧振腔對于整個微波等離子推進系統(tǒng)是至關重要的。 本文的研究工作是在原有MPT諧振腔的基礎上開展的。原有諧振腔實現(xiàn)了MPT的小型化，使得MPT向工程應用研究更邁進了一步。其結構簡單，對電源功率要求不高(

2、≤100W)，微波泄漏小，能夠在地面和真空下點火啟動，并能夠在多種工質下工作。從以往的實驗中發(fā)現(xiàn)，原有諧振腔的點火啟動還不是很可靠，工作效率也不夠高，本文主要針對此兩點，首先從集中電容型同軸諧振腔的特點入手，利用傳輸線理論和波導理論對集中電容型同軸諧振腔的電磁場及其等效電路進行分析，對這種諧振腔的能量轉換、諧振條件、激勵方式、阻抗匹配和品質因數(shù)進行了分析和討論。然后考慮激勵探針以及內導體對場分布的影響，利用電磁場理論、微波電路設計以及機

3、械設計等方面的知識，對微波諧振腔的結構進行改進設計計算，包括諧振腔腔體材料的選取、主要結構尺寸的確定、激勵方式的選擇、激勵裝置的設計、觀察窗和噴管設計以及其他一些結構的設計，獲得了合理的諧振腔結構形式。 最后分別在地面環(huán)境和真空環(huán)境下對比舊諧振腔進行了點火啟動和效率分析實驗，以此來驗證新諧振腔的性能。實驗表明，對舊諧振腔的所作的改進是有一定成效的，新諧振腔保證了MPT點火啟動的可靠性，在一定程度上提升了MPT諧振腔的能量吸收效率