張余強(qiáng) 王少寧 武榮 陳昶文 胡延棟 李媛婧

(蘭州空間技術(shù)物理研究所，蘭州 730000)

電推進(jìn)與傳統(tǒng)的化學(xué)推進(jìn)方式相比具有高比沖優(yōu)勢(shì)，可以大幅減小推進(jìn)劑工質(zhì)質(zhì)量，提高航天器壽命，是今后航天推進(jìn)領(lǐng)域的重要技術(shù)，目前應(yīng)用最廣泛的電推進(jìn)以霍爾推進(jìn)和離子推進(jìn)為主。近年來(lái)，在新興技術(shù)持續(xù)突破、“太空+互聯(lián)網(wǎng)”跨界融合、商業(yè)資本涌入的促動(dòng)下，商業(yè)航天發(fā)展蓬勃，微小衛(wèi)星發(fā)展態(tài)勢(shì)強(qiáng)勁，尤其自2013年開(kāi)始呈爆發(fā)式增長(zhǎng)，2019年全球發(fā)射航天器492顆，500 kg以下的微小衛(wèi)星發(fā)射量達(dá)到395顆，占航天器發(fā)射總數(shù)的80%。另外，引力波探測(cè)、地球重力場(chǎng)測(cè)量等高精度空間科研任務(wù)也使得微小衛(wèi)星行業(yè)迅速發(fā)展。

高性能的微電推進(jìn)技術(shù)可以有效提高微小衛(wèi)星的機(jī)動(dòng)能力、控制精度以及在軌時(shí)間，是突破微小衛(wèi)星能力瓶頸的重要手段[1-2]。傳統(tǒng)的考夫曼(Kaufman)離子電推進(jìn)系統(tǒng)由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，PPU電源模塊數(shù)量多，在小型化方面存在瓶頸。霍爾電推進(jìn)系統(tǒng)雖然易于開(kāi)展輕量化小型化設(shè)計(jì)，但是在微推力調(diào)節(jié)方面不具優(yōu)勢(shì)。因此微牛級(jí)會(huì)切場(chǎng)推力器(μHEMPT)、場(chǎng)發(fā)射推力器(FEEP)、膠體推力器(CT)、射頻離子推力器等多種微電推進(jìn)技術(shù)被提出。CT比沖偏低且推力調(diào)節(jié)范圍有限，F(xiàn)EEP存在推進(jìn)劑污染的問(wèn)題；而μHEMPT等其他推進(jìn)技術(shù)雖具備寬范圍調(diào)節(jié)、高比沖的優(yōu)勢(shì)，但是目前的技術(shù)成熟度較低。射頻離子電推進(jìn)系統(tǒng)除了傳統(tǒng)考夫曼離子電推進(jìn)系統(tǒng)的高比沖、羽流準(zhǔn)直等優(yōu)點(diǎn)外，還具有無(wú)內(nèi)置陰極、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于小型化、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)，且有研究經(jīng)驗(yàn)可以借鑒，成為當(dāng)前的研究熱點(diǎn)之一。

PPU作為射頻離子電推進(jìn)系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備之一，為射頻離子電推進(jìn)系統(tǒng)的組成部件提供正常工作所需的電壓和電流，對(duì)射頻離子電推進(jìn)系統(tǒng)的效率和推力調(diào)節(jié)等性能起至關(guān)重要的作用，所以高性能PPU是研制先進(jìn)射頻離子電推進(jìn)系統(tǒng)的關(guān)鍵。本文對(duì)射頻離子電推進(jìn)系統(tǒng)PPU的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行總結(jié),針對(duì)射頻離子電推進(jìn)系統(tǒng)的微型化發(fā)展趨勢(shì)分析了射頻離子電推進(jìn)系統(tǒng)PPU設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)，并提出了今后發(fā)展策略。

1 射頻離子電推進(jìn)系統(tǒng)PPU概述

射頻離子電推進(jìn)系統(tǒng)由射頻離子推力器、PPU、推進(jìn)劑儲(chǔ)供系統(tǒng)和數(shù)字控制接口單元組成[2]。射頻離子推力器結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，關(guān)鍵部件包括電離室，射頻線圈、屏柵極、加速柵極和中和器，電離室用來(lái)產(chǎn)生等離子體，材料一般為石英玻璃或氮化硼陶瓷，形狀為圓柱體、錐形或者半球形。推進(jìn)劑儲(chǔ)供系統(tǒng)用于給推力器提供產(chǎn)生等離子體的工質(zhì)，而數(shù)字控制接口單元用于推力器的控制以及和航天器的通信。PPU的主要作用是將航天器母線電壓轉(zhuǎn)換為推力器各部分正常工作所需的電壓和電流，由射頻發(fā)生器電源、屏柵電源、加速柵電源、中和器電源等幾部分組成[3]。在推力器工作時(shí)，PPU主要功能和放電過(guò)程如圖1所示。

圖1 射頻推力器放電過(guò)程Fig.1 Discharge process of RIT

(1)射頻發(fā)生器電源通過(guò)傳輸線和匹配網(wǎng)絡(luò)給電離室外部射頻線圈提供電流，高頻變化的射頻電流感應(yīng)出軸向磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)在電離室內(nèi)部感應(yīng)產(chǎn)生一個(gè)渦流電場(chǎng)，該渦流電場(chǎng)使進(jìn)入電離室的推進(jìn)劑發(fā)生電離產(chǎn)生等離子體。

(2)屏柵電源和加速柵電源給離子光學(xué)組件供電，對(duì)放電室內(nèi)被電離的等離子體進(jìn)行聚焦、加速和引出，從而產(chǎn)生推力。

(3)中和器電源給中和器提供電壓，在推力器開(kāi)始運(yùn)行時(shí)進(jìn)行點(diǎn)火放電并在推力器穩(wěn)定工作時(shí)產(chǎn)生電子束來(lái)中和推力器噴出的離子流。

從射頻離子電推進(jìn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作原理可以看出：射頻離子推力器沒(méi)有永磁體、內(nèi)置陰極等組件，使得PPU電源數(shù)量減少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；推力器射頻功率和束流電流之間的明確關(guān)系和電離的固有穩(wěn)定性提供了有效的推力控制策略；射頻推力器固有的推力穩(wěn)定性結(jié)合推力的快速響應(yīng)，射頻推力器的推力噪聲非常低，且束流電壓對(duì)推力的影響也很小。以上優(yōu)勢(shì)使射頻離子電推進(jìn)系統(tǒng)在微推進(jìn)領(lǐng)域有巨大應(yīng)用潛力。

2 射頻離子電推進(jìn)系統(tǒng)PPU發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 歐洲射頻離子電推進(jìn)系統(tǒng)PPU發(fā)展現(xiàn)狀

1962年德國(guó)吉森(Giessen)大學(xué)的H.W.Loeb及其團(tuán)隊(duì)最先開(kāi)始研究射頻離子電推進(jìn)系統(tǒng)。1992年吉森大學(xué)聯(lián)合Astrium公司研制的第一款射頻離子推力器RIT-10搭載尤里卡衛(wèi)星(Eureca)進(jìn)行了射頻離子電推進(jìn)系統(tǒng)的首次空間驗(yàn)證[2-3]，RIT-10的配套PPU額定輸入電壓為100 V，屏柵電源輸出電壓1500 V，輸出電流234 mA，比沖3400 s，射頻發(fā)生器電源的頻率為1 MHz、功率為156.3 W[4-5]。后續(xù)吉森大學(xué)在RIT-10的研究基礎(chǔ)上進(jìn)行了微推力器的研制，但由于缺乏應(yīng)用場(chǎng)景并未繼續(xù)，而是進(jìn)行了RIT-15等大功率射頻離子推力器型譜化開(kāi)發(fā)，并針對(duì)不同型號(hào)的推力器同步開(kāi)展了配套PPU的研制工作[6-10]。

電推進(jìn)系統(tǒng)的研制都是以需求為牽引，隨著激光干涉儀空間天線(LISA)衛(wèi)星的引力波探測(cè)等空間科研任務(wù)對(duì)微牛級(jí)高精度推力調(diào)節(jié)要求的提出，吉森大學(xué)進(jìn)行了小功率射頻離子電推進(jìn)系統(tǒng)的研制，從2004年開(kāi)始以RIT-10為基礎(chǔ)，利用相似準(zhǔn)則進(jìn)行了RIT-4、RIT-3、RIT-2和RIT-1的設(shè)計(jì)，PPU部分參數(shù)如表1所示[11-13]。2007年，吉森大學(xué)聯(lián)合推進(jìn)系統(tǒng)制造公司(Astrium)和離子光學(xué)設(shè)計(jì)公司(IOM)開(kāi)發(fā)了聚焦于微推進(jìn)應(yīng)用的RIT-μX推進(jìn)系統(tǒng)，并研制了相配套的小功率電源處理單元[14]。此PPU的屏柵電源輸出電壓為800～2000 V可調(diào)，額定電流8 mA，加速電源輸出電壓-1000 V，電流1 mA，PPU總功率只有57 W，可以實(shí)現(xiàn)50～150 μN(yùn)的推力調(diào)節(jié)，推力調(diào)節(jié)分辨率可達(dá)0.1 μN(yùn)。

表1 RIT-4、RIT-3、RIT-2和RIT-1的PPU部分參數(shù)Table 1 Part parameters of RIT-4、RIT-3、RIT-2 and RIT-1 PPU

2.2 美國(guó)射頻離子電推進(jìn)系統(tǒng)PPU發(fā)展現(xiàn)狀

美國(guó)的Busek公司直接面向未來(lái)的小衛(wèi)星編隊(duì)、立方星以及高精度科研任務(wù)的需求，汲取歐洲在小功率射頻離子電推進(jìn)系統(tǒng)的研究經(jīng)驗(yàn)，重點(diǎn)開(kāi)發(fā)了可以應(yīng)用于小衛(wèi)星和立方星領(lǐng)域的小功率(100 W以內(nèi))射頻離子電推進(jìn)系統(tǒng)BIT-1、BIT-3、BIT-7。其中BIT-1的額定功率為20 W(10 W射頻功率+10 W直流功率)，可以實(shí)現(xiàn)30～150 μN(yùn)的連續(xù)推力調(diào)節(jié)，分辨率可達(dá)0.1 μN(yùn)，BIT-3的額定功率為124 W(40 W射頻功率+84 W直流功率)，該推力器PPU屏柵電源輸出電壓2000 V，輸出電流21 mA，可以實(shí)現(xiàn)0.66～1.24 mN的連續(xù)推力調(diào)節(jié)。NASA的空間發(fā)射系統(tǒng)(SLS)探索任務(wù)-1(EM-1)原計(jì)劃于2018年將13顆6U立方星發(fā)射升空，該任務(wù)采用的正是BIT-3碘工質(zhì)射頻離子電推進(jìn)系統(tǒng)，但由于火箭組裝原因，該計(jì)劃將推遲到2020年底進(jìn)行。

Busek公司在德國(guó)射頻離子電推進(jìn)系統(tǒng)研究基礎(chǔ)上在PPU設(shè)計(jì)方面做了開(kāi)創(chuàng)性的工作，在進(jìn)行BIT-1的PPU設(shè)計(jì)時(shí)提出了負(fù)載相關(guān)諧振功率振蕩器(Load Dependent Resonator Power Oscillator，LDRPO)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)[15]，如圖2所示。傳統(tǒng)的射頻發(fā)生器電路轉(zhuǎn)換效率低，且需要復(fù)雜的匹配網(wǎng)絡(luò)才能達(dá)到最大效率，LDRPO拓?fù)洳捎昧嘶赗oyer變換器的自適應(yīng)諧振推挽功率轉(zhuǎn)換器，將信號(hào)發(fā)生器和功率放大器電路集成在一起，并實(shí)現(xiàn)負(fù)載阻抗的自動(dòng)匹配而不需要設(shè)計(jì)復(fù)雜的匹配網(wǎng)絡(luò)。該設(shè)計(jì)將推力器封裝在同軸外殼中，通過(guò)減少RF線圈的路徑長(zhǎng)度來(lái)減輕射頻線圈中的寄生損耗，使得射頻發(fā)生器具有更高的轉(zhuǎn)換效率同時(shí)減小了電源系統(tǒng)空間占用率。

圖2 LDPRO技術(shù)系統(tǒng)框圖Fig.2 System block diagram of LDPRO technology

此外，BIT-3還采用了獨(dú)特的分離式PPU設(shè)計(jì)，如圖3所示，PPU的兩部分通過(guò)31針連接器和柔性電纜組件連接，其中右部分包含為系統(tǒng)中所有低壓硬件提供動(dòng)力的電源、2000 V的高壓電源模塊和基于現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)的數(shù)字控制接口單元；左部分則由一個(gè)射頻放大器電路和輔助高壓電路構(gòu)成，高壓輔助電路為加速柵極提供電壓；可將高壓部分和低壓部分隔離，并且充分利用空間資源，提高系統(tǒng)集成度。

圖3 BIT-3的PPU結(jié)構(gòu)Fig.3 Construction of BIT-3 PPU

2.3 我國(guó)射頻離子電推進(jìn)系統(tǒng)PPU發(fā)展現(xiàn)狀

我國(guó)對(duì)射頻離子電推進(jìn)系統(tǒng)進(jìn)行的研究單位主要有中科院力學(xué)所，中科院微電子所以及中國(guó)空間技術(shù)研究院蘭州空間技術(shù)物理研究所。中科院力學(xué)所研制了μRIT-1、μRIT-2、μRIT-4等多款推力器，其中μRIT-1射頻發(fā)生器采用德國(guó)R&S公司的射頻電源，通過(guò)由一組固定電容組成的匹配網(wǎng)絡(luò)與射頻線圈相連，屏柵電源和加速柵電源分別采用了威斯曼公司的0～2000 V和-500～0 V的高壓電源。2019年搭載“快舟”火箭發(fā)射的微重力技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星安裝了中科院力學(xué)所的一款μRIT[13]，用來(lái)驗(yàn)證引力波探測(cè)的無(wú)拖曳控制技術(shù)，總功率為60～100 W，PPU屏柵電源電壓600～2000 V，電流7～18 mA,推力范圍5～50 μN(yùn)，分辨率優(yōu)于1.5 μN(yùn)(與國(guó)外0.1 μN(yùn)的分辨率相比有一定差距)。中科院微電子所也研制了一款RIT-3.6推力器，可以實(shí)現(xiàn)2 mN推力水平，PPU采用的射頻發(fā)生器電源為中科院微電子所自主研發(fā)的4 MHz射頻電源及匹配模塊[16]。蘭州空間技術(shù)物理研究所開(kāi)展了LRIT-40射頻離子電推進(jìn)系統(tǒng)試驗(yàn)樣機(jī)的研制[17]并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，在屏柵電壓1200 V，加速電壓-250 V，射頻功率100～400 W下，束流實(shí)現(xiàn)了從44～467 mA寬范圍調(diào)節(jié)，推力調(diào)節(jié)范圍為1.5～4.7 mN。此外還有哈爾濱工業(yè)大學(xué)等一些單位也在進(jìn)行射頻離子電推進(jìn)系統(tǒng)相關(guān)的研究，但大多處于原理樣機(jī)階段，目前國(guó)內(nèi)尚未有研究機(jī)構(gòu)專門進(jìn)行射頻離子電推進(jìn)系統(tǒng)PPU的研制工作。

2.4 發(fā)展總結(jié)

通過(guò)調(diào)研分析可以得出以下結(jié)論：隨著空間任務(wù)對(duì)無(wú)拖曳控制、高精度連續(xù)可調(diào)的微電推進(jìn)技術(shù)需求，國(guó)內(nèi)外射頻離子電推進(jìn)系統(tǒng)研究方向聚焦于微推力領(lǐng)域，已研制出的射頻離子電推進(jìn)系統(tǒng)PPU也以小功率為主；德國(guó)RIT系列和美國(guó)BIT系列射頻離子電推進(jìn)系統(tǒng)研究已經(jīng)比較成熟，核心設(shè)備之一的PPU已實(shí)現(xiàn)工程化，在高分辨率調(diào)節(jié)、系統(tǒng)集成化等方面有顯著進(jìn)展，我國(guó)雖已經(jīng)開(kāi)展了推力器相關(guān)研究，但還未有研究單位專門進(jìn)行配套PPU的研制，PPU電源技術(shù)方面和國(guó)外還有很大差距。

3 射頻離子電推進(jìn)系統(tǒng)PPU關(guān)鍵技術(shù)

3.1 高分辨率屏柵電壓調(diào)節(jié)技術(shù)

微小衛(wèi)星進(jìn)行無(wú)拖曳控制要對(duì)實(shí)時(shí)變化的軌道阻尼作出及時(shí)、準(zhǔn)確的響應(yīng)，必須采用高分辨率推力調(diào)節(jié)技術(shù)。具體到射頻離子電推進(jìn)系統(tǒng)，調(diào)節(jié)參數(shù)主要有：射頻功率、工質(zhì)流率和屏柵電壓。其中射頻功率主要影響放電等離子體密度，若射頻功率變化過(guò)小，放電等離子體密度幾乎不發(fā)生變化；若射頻功率變化過(guò)大，放電等離子體密度變化程度也較大，相應(yīng)的推力變化幅度也較大，很難實(shí)現(xiàn)高分辨率調(diào)節(jié)。工質(zhì)流率也影響放電等離子體密度，其調(diào)節(jié)特性與射頻功率相似，也很難實(shí)現(xiàn)高分辨率調(diào)節(jié)。屏柵電壓的改變，能夠非常靈敏地影響推力，其精度由屏柵電源輸出精度決定。因此，高精度高分辨率的屏柵電源電壓調(diào)節(jié)技術(shù)，是研發(fā)高性能射頻離子電推進(jìn)系統(tǒng)PPU的關(guān)鍵技術(shù)之一。

3.2 射頻功率高效傳輸與耦合技術(shù)

PPU射頻發(fā)生器電源功率傳輸與耦合效率，對(duì)射頻離子電推進(jìn)系統(tǒng)效率具有決定性意義[18]。圖4為射頻發(fā)生器電源與射頻線圈、等離子體的等效電路圖，射頻功率傳輸是指功率從射頻電源模塊傳輸?shù)缴漕l線圈的過(guò)程，傳輸效率越高，射頻線圈所能獲得的能量越高；射頻功率耦合是指射頻線圈功率通過(guò)感性耦合方式傳遞給放電等離子體，耦合效率越高，用于放電的能量越高。射頻離子電推進(jìn)系統(tǒng)電效率等于傳輸效率與耦合效率的乘積，整機(jī)效率等于電效率與工質(zhì)利用率的乘積。射頻離子推力器工質(zhì)利用率與放電損耗存在拐點(diǎn)，在該拐點(diǎn)處效率最佳，過(guò)分提高工質(zhì)利用率會(huì)造成放電損耗急劇增加，反而降低放電效率。因此，單純依靠提高工質(zhì)利用率來(lái)提升整機(jī)效率是不可行的，必須通過(guò)提升射頻功率傳輸與耦合效率來(lái)提升PPU乃至系統(tǒng)效率。

圖4 射頻發(fā)生器電源與射頻線圈、等離子體的等效電路圖Fig.4 Equivalent circuit diagram of RF generator power supply, RF coil and plasma

射頻發(fā)生器電源的傳輸和耦合效率由兩個(gè)因素共同決定：PPU射頻電源匹配網(wǎng)絡(luò)參數(shù)和放電室壁厚。其中匹配網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)是為了實(shí)現(xiàn)射頻功率的最大功率傳輸。所以從PPU設(shè)計(jì)角度來(lái)看，提高射頻離子電推進(jìn)系統(tǒng)整體效率的關(guān)鍵在于匹配網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。

3.3 輕量化集成技術(shù)

微小衛(wèi)星小體積、低質(zhì)量的特點(diǎn)要求應(yīng)用于微小衛(wèi)星的先進(jìn)微電推進(jìn)系統(tǒng)必須具備高度集成化的特點(diǎn)，而關(guān)鍵組件的輕量化集成設(shè)計(jì)是系統(tǒng)集成的基礎(chǔ)，所以PPU的輕量化集成設(shè)計(jì)對(duì)于射頻離子電推進(jìn)系統(tǒng)的系統(tǒng)集成至關(guān)重要。相比于考夫曼型離子電推進(jìn)系統(tǒng)等電推進(jìn)系統(tǒng)，射頻離子電推進(jìn)系統(tǒng)自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)減少了PPU電源數(shù)量，使PPU體積大大減小，但為了進(jìn)一步減小PPU體積和質(zhì)量，還需要從電源模塊的電路拓?fù)湓O(shè)計(jì)、器件選擇等方面考慮。

4 射頻離子電推進(jìn)系統(tǒng)PPU發(fā)展建議

針對(duì)射頻離子電推進(jìn)系統(tǒng)PPU關(guān)鍵技術(shù)、發(fā)展趨勢(shì)以及我國(guó)的發(fā)展現(xiàn)狀，提出以下發(fā)展建議。

1)采用數(shù)字化控制技術(shù)

相對(duì)于模擬控制技術(shù)，數(shù)字控制技術(shù)具有其獨(dú)特優(yōu)勢(shì)：在線可編程能力、先進(jìn)的控制算法和更靈活的操作手段。數(shù)字電源不存在模擬電源中常見(jiàn)的誤差、溫度影響、漂移等問(wèn)題，可以獲得一致、穩(wěn)定的控制參數(shù)?；贔PGA或數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)的數(shù)字控制技術(shù)搭配先進(jìn)的控制算法可以實(shí)現(xiàn)屏柵電源輸出的高精度調(diào)節(jié)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)推力器推力的高分辨率調(diào)節(jié)。數(shù)字電源的可編程性使得PPU的通信、檢測(cè)以及遙測(cè)功能都可以通過(guò)編程來(lái)實(shí)現(xiàn)，而且可以進(jìn)行參數(shù)調(diào)整和修改，實(shí)現(xiàn)靈活的系統(tǒng)級(jí)控制。此外，電源的數(shù)字化減少了電源模塊的元器件數(shù)量,可以有效提高PPU集成度。

2)采用自適應(yīng)阻抗匹配技術(shù)

目前國(guó)內(nèi)對(duì)于匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，采用在地面試驗(yàn)中用手動(dòng)調(diào)節(jié)來(lái)確定電路參數(shù)，但由于人為因素的影響，調(diào)節(jié)精度低，反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，而且射頻離子電推進(jìn)系統(tǒng)電離室內(nèi)的等離子體負(fù)載實(shí)時(shí)變化，手動(dòng)調(diào)節(jié)確定的參數(shù)在在軌應(yīng)用中無(wú)法進(jìn)行實(shí)時(shí)改變。自適應(yīng)阻抗匹配技術(shù)則可以將實(shí)時(shí)變化的負(fù)載阻抗變換到與傳輸線特征阻抗一致。自適應(yīng)阻抗匹配技術(shù)可以利用反射系數(shù)的模和相位信息或者神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和遺傳算法等人工智能算法，在在軌應(yīng)用時(shí)實(shí)時(shí)計(jì)算出匹配網(wǎng)絡(luò)的最佳匹配參數(shù)，然后實(shí)現(xiàn)阻抗的自動(dòng)匹配[19]，進(jìn)而可以實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)的實(shí)時(shí)跟蹤，提高功率傳輸效率。

3)采用磁集成技術(shù)

磁集成技術(shù)[20]是指通過(guò)一定的耦合方式，合理的參數(shù)設(shè)計(jì)，使電力電子裝置中的磁性元件(變壓器、電感等)集成在一個(gè)磁芯上，將多個(gè)分立元件變成一個(gè)集成磁元件。射頻離子電推進(jìn)系統(tǒng)PPU由多個(gè)開(kāi)關(guān)電源模塊組成，每個(gè)電源模塊都有變壓器，電感等多個(gè)磁性元器件，利用磁集成技術(shù)將開(kāi)關(guān)電源中所有主要磁性元件集中在一起，可以有效減少電源內(nèi)部元器件數(shù)量和體積，進(jìn)而達(dá)到減小PPU整體體積的目的，同時(shí)還可以減小電源輸出紋波，提高電源功率密度。

5 結(jié)束語(yǔ)

商業(yè)航天的崛起和高精度控制空間科研任務(wù)對(duì)微電推進(jìn)系統(tǒng)提出了推力高分辨率連續(xù)可調(diào)、輕量化等要求。PPU的集成化、數(shù)字化設(shè)計(jì)對(duì)射頻離子電推進(jìn)系統(tǒng)的高分辨率調(diào)節(jié)及輕量化等方面起重要作用，國(guó)外射頻離子電推進(jìn)系統(tǒng)PPU技術(shù)已較為成熟，為我國(guó)的射頻離子電推進(jìn)系統(tǒng)PPU研制提供了很好的技術(shù)參考。應(yīng)借鑒國(guó)外電推進(jìn)PPU技術(shù)發(fā)展模式，通過(guò)多元合作突破數(shù)字化技術(shù)、磁集成技術(shù)以及射頻電源的自適應(yīng)阻抗匹配技術(shù)等難點(diǎn)，促進(jìn)射頻離子電推進(jìn)系統(tǒng)PPU研制技術(shù)的快速提升。