作为最早应用于航天器的电推进技术,脉冲等离子体推力器(简称PPT)因可满足微小卫星对推进系统提出的轻质量和低功耗等严苛要求,有望成为最先用于微小卫星的电推进系统。PPT不仅可使微小卫星完成编队飞行等新功能,也可大幅延长在轨运行寿命提升微小卫星性价比。为此本文以平行极板尾馈式PPT为研究对象,以研制高效可靠的PPT样机为目标,针对PPT的实验、仿真及改进技术途径三个层次开展研究工作。实验方面首先搭建了基础实验系统及性能测试系统。通过性能测试系数实现了微推力测试实验、烧蚀质量测试实验及电参数测试实验。其中微推力测试实验中通过配重调节测试台固有周期,并利用电磁力标定系统标定了测试台,实现了百微牛秒量级元冲量测量。在烧蚀质量测量实验中通过修正法提高了烧蚀质量测量的准确性。在电参数测试实验中采用传统的测量PPT电参数设备对PPT主放电参数进行了测量。同时本研究提出了基于伪同步原理的PPT发射光谱测试方法,研制的光谱测试系统同时实现了时间与空间的高分辨能力。设计的光谱测试方案满足伪同步法对空间定位及时间基准的要求。通过光谱及电参数测试手段找到了解决放电不稳定现象的方法。由光谱测试结果发现火花塞点火位置不影响PPT主放电的放电电压曲线,但光谱数据重复性略有差异。获得了不同离子组分的发射光谱时空分布变化规律。编写的光谱信号灰度图转化代码,较直观地还原了等离子体运动过程。仿真方面首先分析了PPT工作过程中重要的传热--辐射机制,以温度和压强为输入参数计算了不同工况下的PPT组分。并以此为基础分别计算了线辐射、复合辐射及韧致辐射的发射系数及影响规律。发现线辐射是PPT放电过程中最主要的辐射机制。在此基础上将线辐射作为热源建立了辐射传热烧蚀模型,对PPT的工作过程进行了磁流体力学一维非定常仿真。以实验样机结构及电参数为输入参数进行了仿真。改进技术途径方面主要针对传统固体PPT滞后烧蚀及羽流污染的缺陷,研究了基于水推进剂的PPT,针对WP-PPT的烧蚀特点建立了考虑烧蚀能量不足和烧蚀质量不足两种特殊工况的烧蚀模型,并对数据较为完整的东京大学WP-PPT样机进行了仿真,发现只有约32%推进剂参与放电。由此发现高效供给系统是研制高性能WP-PPT的关键。为此研制了十微克级液体供给系统,设计实验方案满足WP-PPT对液体推进剂供给量的需求。