脉冲等离子体推力器(简称PPT)具有比冲高、体积小、重量轻等特点,有望成为最先用于微小卫星的推进系统。但其推力效率低下等缺点,使其功能受到一定限制。等离子体特性不仅影响PPT的电参数同时影响元冲量、烧蚀质量等性能参数,对于等离子体的研究可进一步探究PPT工作机理。同时有研究表明,PPT极板构型的改进和电容的选取与合理布局可有效提高PPT效率。因此本文开展了PPT放电通道等离子体特性研究,并在此基础上开展了变结构的PPT性能仿真研究。本文基于发射光谱理论,设计实验测得了PPT工作过程中的光谱强度,对PPT放电通道内的等离子体的电子温度和电子密度进行了计算。由玻尔兹曼斜率法计算得到电子温度,并对计算方法提出了改进,通过多组数据证明588.977nm波长因不符合局域热平衡假定而不能用于计算,仅选用能差较大的三组波长即可得到准确温度结果。通过谱线的Stark展宽的密度函数计算得到电子密度,计算过程中考虑了多种展宽机制,评估了仪器脉宽的影响,同时考虑了658nm波长附近双峰的情况。通过设置电压阈值的方法,获得了PPT放电通道内的等离子体特性随时间、空间变化的演化过程,得到了等离子体特性的变化规律。研究表明,时间上,单次放电过程中电子温度呈下降趋势,电子密度存在2-3个波峰。空间上,温度变化不大,能量损失少,而密度则随等离子体向外喷出而下降,靠近壁面处密度最大。本文还探究了结构变化对提高PPT性能的影响。在传统机电模型的基础上加以改进,并利用得到的等离子体特性变化规律,提出了适用于不同结构PPT的新型改进模型。针对舌形张角极板结构以及斜面烧蚀结构,新模型考虑了多个方向的磁场作用,改进了变磁场下的电感模型,以及变结构下的电阻模型和烧蚀模型。通过对实验室样机和德国ADD SIMP-LEX样机的仿真计算与实验数据的对比验证了新模型的准确。基于改进模型开展了样机的性能仿真研究,得到了不同情况下的性能对比结果,证明了舌形张角极板结构拥有最佳性能,同时电容的合理选择以及烧蚀面积的增大可有效提高PPT性能。从仿真角度探究了PPT工作性能的影响因素,并以此提出了实验室样机的改进方法,为设计高性能PPT提供帮助。