中国空间科学技术

中国空间科学技术 ›› 2013, Vol. 33 ›› Issue (5): 56-61.doi: 10.3780/j.issn.1000-758X.2013.05.009

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被动型星载氢钟H型气体电离模型及参数优化

 王勇1,2, 邱实2, 李建清1   

  1. (1东南大学仪器科学与工程学院，南京210096) (2东南大学空间科学与技术研究院，南京210096)
  • 收稿日期:2012-11-02 修回日期:2013-02-25 出版日期:2013-10-25 发布日期:2013-10-25
  • 作者简介:王勇 1984年生，2009年获南京师范大学电工理论与新技术专业硕士学位，现为东南大学仪器科学与技术专业博士研究生。研究方向为被动型星载氢钟及其频率控制系统。

H-ModeGasIonizationModelforPassiveSpaceborneHydrogenMaserandParametersOptimization

 WANG  Yong1,2, QIU  Shi2, LI  Jian-Qing1   

  1. （1SchoolofInstrumentScienceandEngineering,SoutheastUniversity,Nanjing210096）（2InstituteofSpaceScienceandTechnology,SoutheastUniversity,Nanjing210096）
  • Received:2012-11-02 Revised:2013-02-25 Published:2013-10-25 Online:2013-10-25

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摘要： 针对被动型星载氢钟气体电离装置低功耗、低电磁干扰的设计要求，设计了一种基于平面盘绕馈能天线的H型电离系统，并建立该电离方法的数学模型。首先，由Maxwell方程出发，推导出了电离泡中的电场和磁场的分布模型，得到气体电离机制；再由电磁场的分布方程推导出氢气击穿判据表达式，建立了气体电离条件的数学模型；最后，利用电离击穿条件判据方程优化了电离装置的设计参数。数值仿真与测试表明该模型是有效的，采用优化的设计参数可以使电离功耗和电磁干扰特性得到改善，且电离直流电源总功率可小于2W。

关键词: 气体电离模型, 电磁场分布, 电离参数, 优化, 被动型星载氢钟

Abstract: AnH-modeionizationsystemwasdesignedfortherequirementsoflowpowerconsumptionandlowelectromagneticinterferenceofthepassivespacebornehydrogenmaser，whichadoptingaplanarrolledcoilantennatosupplypower.Andamathematicmodelofionizationwasbuilt.Firstly,thedistributionmodelofelectromagneticfieldintheionizationbubbleandtheionizationmechanismofthecertainmethodwerededucedfromtheMaxwellequations.Andthen,theionizationpunctureconditioncriterionanditsmathematicmodelwereacquired.Finally,parametersofionizationdevicewereoptimizedbythecriterionequation.Bothsimulationandmeasurementshowthattheionizationmodeliseffective,andtheoptimizeddesignparametershaveimprovedtheperformanceofpowerconsumptionandelectromagneticinterference,andthetotalDCpowercanbelessthan2W.

Key words: Gasionizationmodel, Electromagneticfielddistribution, Ionizationparameters, Optimization, Passivespacebornehydrogenmaser