Measurement of the Current Generated by the Multipactor Effect through Polarization of the Internal Conductor of a Coaxial Cable

Abstract

[ES] El efecto multipactor es un fenómeno no deseado que ocurre bajo condiciones específicas, como el alto vacío y la presencia de una señal electromagnética de alta potencia, y es causado por los electrones libres que son generados por la emisión secundaria de electrones. Este efecto es relevante para las aplicaciones espaciales, donde las posibles consecuencias oscilan entre el empeoramiento de la calidad de una señal transmitida y el completo fallo del sistema. Para entender cuándo ocurre el efecto multipactor, es necesario medir el número de electrones libres presentes en un dispositivo de radiofrecuencia que se encuentra en las condiciones anteriormente mencionadas. El método tradicional de evaluación de la cantidad de electrones libres involucra una sonda que se inserta en el dispositivo. Dicho método tiene una eficiencia y precisión baja, por lo que es difícil producir resultados precisos. Este proyecto pretende evaluar con precisión el número de electrones libres que se encuentran en un dispositivo RF (un cable coaxial) en un instante dado mediante la polarización del conductor interno y la medida de la corriente generada. Para conseguir esto, van a ser diseñados y probados varios prototipos de un circuito polarizador, utilizando optoacopladores como principal elemento. Posteriormente, el diseño definitivo se fabricará y se evaluará su funcionamiento.

[EN] The multipactor effect is an unwanted phenomenon which occurs under specific conditions, such as high vacuum and the presence of a high-power electromagnetic signal, and it is caused by free electrons which are generated due to secondary electron emission. This effect is relevant to space applications, where its possible consequences range from the deterioration of a transmitted signal to a complete breakdown of the system. To understand when the multipactor effect happens, it is necessary to measure the number of free electrons which are present in an RF device in the cited vacuum environment. The traditional method of evaluating the quantity of free electrons involves a probe which is inserted into the device. This method, however, has low efficiency and precision, making it difficult to provide accurate results. This project aims to accurately estimate the number of free electrons located in an RF device (a coaxial cable) at a given time by polarizing its internal conductor and measuring the generated current. To achieve this, several prototypes of a polarization circuit will be designed and tested, using optocouplers as a key component, after which a final design will be manufactured and evaluated.