传统的化学推进比冲低、质量大、结构复杂，极大地限制了它在微小卫星上的应用。从上世纪六十年代兴起的脉冲等离子体推力器是一种小推力电磁式电推力器，具有比冲高、质量小等优点，可应用于微小卫星的姿态控制、轨道转移和提升、轨道修正、阻力补偿、位置保持、重新定位和离轨处理等任务。本文在国内外研究的基础上，研制了脉冲等离子体推力器并对其进行了深入研究。 脉冲等离子体推力器的缺点是效率较低。为了研究推力器的工作过程及其效率，在综合国内外文献的基础上，以平行电极型脉冲等离子体推力器为设计目标，探索了可行的脉冲等离子体推力器技术方案，建立了包括控制系统、电源系统、点火系统及推力器本体在内的脉冲等离子体推力器实验样机，实现了推力器的电极结构、放电频率、放电电压、放电能量等参数可调。其中，控制系统采用了单片微处理器取代传统的定时器，提高了控制能力；点火系统分别采用了金属火花塞和自主设计的半导体火花塞进行了测试，并取得了良好的效果。为了研究推力器的性能，建立了包括放电电流、电压检测、微推力测量的实验平台。针对放电电流峰值大、脉冲短的特点，研制了采用Rogowski线圈的放电电流测量系统。针对脉冲等离子体推力器推力小(<1mN)的特点，设计并校准了标靶实验台，对脉冲等离子体推力器的推力进行了测量。 针对脉冲等离子体推力器效率低的问题，对推力器的工作过程进行了深入研究。从新的观点出发，对粒子的加速过程进行了描述，提出脉冲等离子体推力器运行过程中的二次加速机制，即将加速过程分为电热、电磁两个阶段。第一阶段发生在放电初期，推进剂被烧蚀、离化，在内、外压差的作用下，产生以电热加速占主导的第一次加速。大粒子和中性粒子即产生在这一阶段。在第二阶段，即离开推进剂表面烧蚀区域的电磁加速阶段，获得初速度的带电粒子在电磁场的作用下被二次加速，而中性粒子由于不带电不能获得二次加速。要提高推力器的效率，应根据不同的阶段采取相应的措施提高加速效果。 对脉冲等离子体推力器的两个加速阶段进行了描述与理论建模。对电热加速进行的描述和建模有助于从设计的角度改善电热加速，提高推力器的性能。对推力器电磁加速运行过程中的等效LRC简化电路进行了建模，分析了影响推力器性能的电感、电阻分量，建立了设计参数与电磁加速的关系，为电磁加速性能的提高奠定了理论基础。研究了放电到粒子加速过程的能量转换及推进剂加速机制，对运行过程中的推力器能量损失、推进剂损失进行了分析。 为了对本文提出的加速机制进行实验验证，进行了脉冲等离子体推力器的性能测试，建立了推力器的设计参数如充电电压、放电能量、电极间距等与性能参数如推力、元冲量、比冲、效率等的关系。本文还对脉冲等离子体推力器的等效电路模型进行了实验验证，计算了不同设计参数下的等效电感和等效电阻值，并基于等效电路模型，根据基尔霍夫定律和能量守恒定律，初步获得了电磁加速效率和电热加速效率的估算模型。 针对推力器的电热加速效率低的缺点，基于二次加速机制和电热加速模型，将传统的化学推进与电推进原理相结合，设计了新型带陶瓷喷嘴结构的脉冲等离子体推力器。对新型陶瓷喷嘴电极的推力器的测试结果显示，这种推力器与传统结构的平行电极推力器相比，推力提高了18％，比冲提高了17％，效率提高了20％以上。实验结果验证了本文所提出二次加速机制的合理性。