技术特征：
1.一种微波载荷低气压放电空间电位的轻量化确定方法，其特征在于步骤如下：定义任一空间直角坐标系作为放电空间坐标系，基于低气压放电所产生空间电荷的过程,获得微波载荷低气压放电空间的电荷分布；考虑空间电荷位置在电场和磁场推进下的动态变化，解算瞬时变化后微波载荷低气压放电空间的空间电荷分布；将瞬时变化后微波载荷低气压放电空间的所有电荷进行三维线性单元网格化归，得到空间网格电荷分布；采用高斯定理对每一个单元网格上的元电荷进行独立求解，获得每一个网格点上元电荷的空间电位形式，根据空间电位叠加性原理，将单元网格划归的空间网格电荷分布与空间元电荷的电位数据进行对应乘积叠加，获得所有电荷合成后的空间电位；对放电空间坐标系三个坐标轴方向的电位差分，获得空间电荷场分布。2.根据权利要求1所述的一种微波载荷低气压放电空间电位的轻量化确定方法，其特征在于所述微波载荷低气压放电空间的空间电荷分布包括电子轰击介质材料表面的沉积电荷分布，在放电空间坐标系下，微波载荷表面电子入射位置(x
se
,y
se
,z
se
)沉积的电荷ρ
se
(x
se
,y
se
,z
se
)为：ρ
se
(x
se
,y
se
,z
se
)＝q
e
·
(1-δ)其中，q
e
为电子电荷量，δ为电子二次电子产额。3.根据权利要求2所述的一种微波载荷低气压放电空间电位的轻量化确定方法，其特征在于所述电子二次电子产额δ通过试验获得实验测试的二次电子产额曲线拟合出下述方程得到：式中，θ
p
为电子入射角度，e为入射电子能量，δ
max
为最大二次电子产额值，e
max
为最大二次电子产额对应的入射电子能量，r
p
为散射程系数，e
rl
为当入射电子能量为0时对应的产额能量因子，δ0当入射电子能量为0时对应的二次电子产额，α散射程能量关系指数。4.根据权利要求1所述的一种微波载荷低气压放电空间电位的轻量化确定方法，其特征在于所述微波载荷低气压放电空间的空间电荷还包括动态气体分布以及电子碰撞气体分子产生的空间电离电荷，计算方法为：计算微波载荷低气压放电空间区域内的总气体密度q
total
；根据开放式微带电路表面气体分布水平方向均匀、高度方向按照指数衰减的原理，计算气密密度分布n
gas
(x,y,z)，(x,y,z)为放电空间坐标系中的位置；选择单原子气体氧作为气体分子，获取空间真空环境下的解吸过程化学方程式，根据解析过程的截面数据得到电子与气体碰撞的平均自由程，产生随机数，根据随机数和截面数据，获得电子与气体发生电离碰撞的类型，以及每次碰撞间运动的距离从而确定电离电荷在放电空间坐标系中的具体位置(x
e-gas
,y
e-gas
,z
e-gas
)；根据电子与气体发生电离碰撞的类型确定电离电荷在放电空间坐标系中的位置(x
e-gas
,y
e-gas
,z
e-gas
)处产生的电离电荷。
5.根据权利要求4所述的一种微波载荷低气压放电空间电位的轻量化确定方法，其特征在于电离电荷在放电空间坐标系中的位置(x
e-gas
,y
e-gas
,z
e-gas
)处产生的电离电荷ρ
e-gas
(x
e-gas
,y
e-gas
,z
e-gas
)为：ρ
e-gas
(x
e-gas
,y
e-gas
,z
e-gas
)＝q
e
·
(n
e-gas
)其中，q
e
为电子电荷量，n
e-gas
为电离的电荷数值，当电子与气体发生电离碰撞的类型为电离时，n
e-gas
＝1，否则，n
e-gas
＝0。6.根据权利要求4所述的一种微波载荷低气压放电空间电位的轻量化确定方法，其特征在于所述步骤s1中微波载荷低气压放电空间区域内的总气体密度q
total
为：q
total
＝q
inital
+r
psd
(p)
·
t+r
esd
(e)
·
n其中，q
inital
为初始密度，r
psd
(p)为与功率相关的释气率，t为仿真时间，r
esd
(e)为与电子能量相关的释气率，n为电子入射界面次数。7.根据权利要求1所述的一种微波载荷低气压放电空间电位的轻量化确定方法，其特征在于空间电荷位置在电场和磁场推进下的动态变化由牛顿-洛伦兹方程表示：洛伦兹方程表示：其中，m、e、r和分别为电荷的质量、电荷量、位置和速度；为电场，为电场，为静电电场，为微波电场，为微波磁场。8.根据权利要求1所述的一种微波载荷低气压放电空间电位的轻量化确定方法，其特征在于所述网格划归的具体操作为：将空间x,y,z三方向分别划分为n
i
,n
j
,n
k
个节点，正交组合成n
i
·
n
j
·
n
k
空间网格点；计算每个空间电荷对周围8个网格点的贡献；将每个网格点所有空间电荷的贡献叠加在一起，获得空间网格电荷分布n
charge
(n
i
，n
j
，n
k
)。9.根据权利要求8所述的一种微波载荷低气压放电空间电位的轻量化确定方法，其特征在于将单元网格划归的空间网格电荷分布与空间元电荷的电位数据进行对应乘积叠加具体步骤为：根据高斯定理获得每一个网格点上元电荷的空间电位形式为：v
i,j,k
(x,y,z)，一共获得n
i
·
n
j
·
n
k
个空间电位数据，n
i
,n
j
,n
k
分别为网格空间在网格i,j,k三个方向上的网格点数目；将元电荷所产生的空间电位转化为一个形式为[n
i
·
n
j
·
n
k
,n
x
·
n
y
·
n
z
]的数组，即v[n
i
·
n
j
·
n
k
,n
x
·
n
y
·
n
z
]，其中n
x
、n
y
、n
z
分别为空间电位在放电空间坐标系x,y,z三个方向上的的采样点数量；将空间电荷分布转为形式为[1,n
i
·
n
j
·
n
k
]的数组，即n
charge
[1,n
i
·
n
j
·
n
k
]；直接求解叠加后的空间电位：v
add-in
[1,n
x
·
n
y
·
n
z
]＝n
charge
[1,n
i
·
n
j
·
n
k
]v[n
i
·
n
j
·
n
k
,n
x
·
n
y
·
n
z
] 。10.根据权利要求1所述的一种微波载荷低气压放电空间电位的轻量化确定方法，其特
征在于空间电荷在(x,y,z)处所产生的静电场表示为：e
s
(x,y,z)＝(e
x
(x,y,z),e
y
(x,y,z),e
z
(x,y,z))其中：e
x
(x,y,z)＝
▽
v|
x
，e
y
(x,y,z)＝
▽
v|
y
，e
z
(x,y,z)＝
▽
v|
z
。
技术总结
本发明提供了一种微波载荷低气压放电空间电位的轻量化确定方法：定义任一空间直角坐标系作为放电空间坐标系，获得微波载荷低气压放电空间的电荷分布；考虑空间电荷位置在电场和磁场推进下的动态变化，解算瞬时变化后微波载荷低气压放电空间的空间电荷分布；将瞬时变化后微波载荷低气压放电空间的所有电荷进行三维线性单元网格化归，得到空间网格电荷分布；采用高斯定理获得每一个网格点上元电荷的空间电位形式，将单元网格划归的空间网格电荷分布与空间元电荷的电位数据进行对应乘积叠加，获得所有电荷合成后的空间电位；对放电空间坐标系三个坐标轴方向的电位差分，获得空间电荷场分布。电荷场分布。电荷场分布。
技术研发人员：封国宝 李韵 李小军 李军 李琪 苗光辉 李亚峰
受保护的技术使用者：西安空间无线电技术研究所
技术研发日：2022.07.29
技术公布日：2022/11/22