空间电子技术杂志 部级期刊

空间电子技术 2019年第03期杂志 文档列表

空间电子技术杂志空间天线

一种基于3D打印技术的太赫兹天线设计1-6

摘要：太赫兹天线工作频率高(100GHz~10THz),对加工、装配精度要求严苛。合理有效的天线结构设计是太赫兹天线工程化亟待解决的技术难题之一。文章结合型号研制了一套工作在93. 9GHz的太赫兹天线,并采用3D打印技术,详细阐述了天线结构、各组成结构材料和关键点,并根据使用环境,对天线结构进行了验证和电性能测试。地面试验结果表明,整套天线满足各项指标要求,也验证了该天线结构设计的合理性和有效性。本设计的创新点是极小尺寸双反天线的3D打印设计与工艺,且工艺方法和设计思路具有普遍性。基于3D打印的太赫兹天线将在航天领域得到越来越广泛的应用。

星载薄壁结构天线结构优化设计与试验验证7-14

摘要：薄壁结构具有质量轻、电性能稳定等优点,但同时又由于其结构刚度低、承力能力差、同等力学环境下加速度响应大等缺点,制约着其在星载天线领域的应用。文章针对卫星薄壁结构天线的上述缺点,利用通用有限元分析软件MSC. Patran/Nastran建立力学分析模型,计算得到影响薄壁结构天线基频低、承受应力大的薄弱位置。进行结构优化时,突破传统的等截面加强筋设计方式,在该薄弱位置增加变截面加强筋,提高了结构基频;在加强筋之间设计倒角,降低了结构应力水平。优化后的分析结果表明,天线结构的基频提高了106%,同等力学环境下加速度响应降低了94%,应力水平减少了93%,满足天线设计指标要求。最后,通过试验验证了该优化方法的有效性,对以后薄壁结构天线的设计具有一定的指导意义。

空间可展开结构中壳膜结构的建模分析研究综述15-25

摘要：空间可展开结构的建模分析对于评判结构是否能可靠展开与正常工作是必不可少的。随着材料科学和计算机技术的发展,建模分析的内容也逐渐多样化,面临的求解内容也逐渐增多,但依然存在针对各类非线性问题分析较困难的情况。空间可展开结构的建模分析内容有热场导致的热致振动分析与航天器姿轨机动导致的等效外力载荷分析等。文章立足于将可展开结构中一种新兴的壳膜结构作为核心研究对象,查找了建模分析的相关资料,介绍了常用的有限元方法的优劣,综述了壳单元、膜结构单元建模的理论研究前沿与壳膜结构的建模分析研究进展,以及有限元软件技术的发展现状。结合空间可展开结构的建模分析研究,对目前常用的建模方法进行了概述,提出了发展中亟待解决的一些问题及可能的解决方法。

结构/机构一体化空间可展开复合材料柔性伸杆的设计26-32

摘要：为了满足空间探测的需求,文章提出一种结构/机构一体化空间可展开复合材料柔性伸杆设计。该伸杆以结构自身所包含的长通孔作为柔性关节,利用柔性关节的弯曲势能,实现其180°折叠展开功能。首先,研究影响该伸杆刚度和强度的主要设计参数,并综合考虑伸杆的制造工艺要求以及实际使用状态,确定了该伸杆的最终设计状态。然后,对该柔性伸杆的展开状态进行模态分析,并对其柔性关节进行折叠展开试验。最后,测量该柔性伸杆的重复折叠展开指向精度。模态分析结果表明:带探测计负载的伸杆展开状态的一阶频率为15. 80Hz,二阶频率为17. 22Hz,满足设计指标要求。折叠展开试验结果表明:伸杆柔性关节的折叠展开性能良好,满足设计要求。指向精度测量结果表明:伸杆重复折叠展开10次后,偏差角的6σ值为0. 00828,重复折叠展开指向精度较高,满足使用要求。结构/机构一体化空间可展开复合材料柔性伸杆的结构设计方案合理可行,可适用于多种航天器及多类空间探测任务。

空间电子技术杂志通信与导航

一种基于24GHz梯形调制LFMCW雷达解多普勒模糊方法33-38

摘要：由于对称三角线性调频连续波(LFMCW)雷达在多目标情况下容易产生虚假目标,又因为采用的毫米波技术,发射波形的上下扫频时宽相对较小,且目标速度的测量精度和分辨率又取决于信号的时宽,所以,为了消除虚假目标的产生以及提高目标速度的测量精度和准确性,文章利用梯形调制方式,并结合MTD-恒频速度配对法,充分利用二维模糊多普勒频率,通过恒频速度配对得到真实目标之后,再用其求得模糊重数,进而解多普勒模糊。由于二维模糊多普勒频率是在一个周期下得到的,所以,解模糊得到的速度精度要大于恒频速度和上下扫频配对得到的速度。利用这种方法,不仅可以准确地得到目标信息,还防止了虚假目标的产生。最后,经Matlab仿真结果表明,解多普勒模糊得到的速度误差明显小于恒频以及去耦合。

基于ADS5463高速数据采集系统的设计与应用39-43

摘要：高速模数转换器(ADC)可实现模拟信号的数字化转换,是高速数据采集系统的核心器件,广泛应用于各个领域。高速ADC对噪声干扰异常敏感,其性能受到相关电路以及整个电路板设计的极大影响,直接决定了系统性能的好坏。文章基于ADS5463的高速数据采集系统应用案例,分析了系统ADC模拟前端电路、编码时钟源、系统供电等3方面关键原理设计以及相关电路板设计对系统性能的影响;设计了一种结合两级变压器模拟前端、低抖动差分时钟以及低噪声电源的高速数据采集系统,同时优化相关电路板设计。经测试验证,系统的SNR、SFDR接近手册理论值,各项性能均满足指标要求。该设计已经成功应用于某型号卫星中,目前在轨运行良好。

标准单元抗单粒子闩锁效应加固设计44-47

摘要：文章针对130纳米CMOS工艺标准单粒子闩锁效应问题,开展了Complementary Metal Oxide Semiconductor(CMOS)器件单粒子闩锁效应产生的物理机理分析,提出了一套适合于不同类型标准单元版图加固方法;基于SMIC0. 13μm工艺进行了物理建模仿真和电路实现。仿真结果显示,在遭受LET值为120MeV/mg/cm^2的重离子辐射时,所设计的电路未发生闩锁效应。

双超敏捷卫星载荷舱扰动补偿研究48-54

摘要：文章针对动静隔离式双超敏捷卫星载荷舱存在活动部件时,载荷舱指向精度下降的问题,依据双超敏捷卫星的特点,对双超敏捷卫星载荷舱进行了扰动补偿研究。首先,建立了载荷舱活动部件扰动模型以及双超敏捷卫星模型,扰动包括反作用飞轮小幅值高频随机扰动和摆镜扫描大幅值规律性扰动;然后,在采用飞轮扰动被动隔振和摆镜扫描主动补偿的基础上,利用双超敏捷卫星磁浮机构带宽高的特点进行二次主动隔振。仿真结果表明:在进行飞轮扰动被动隔振以及摆镜扫描扰动主动补偿后,载荷舱的指向精度提高到6×10^-3(deg);磁浮机构进行二次主动隔振后,载荷舱的指向精度提高到2×10^-4(deg)。该方法为双超敏捷卫星载荷舱受扰时指向精度下降问题提供解决思路。利用磁浮机构不仅可以隔离平台舱的扰动,而且可以提供高带宽主动控制力来抑制载荷舱的扰动。但在具体实施过程中还需考虑载荷舱与平台舱之间的碰撞问题。

中继卫星轨道倾角漂移对在轨校相影响分析及策略55-60

摘要：针对中继卫星轨道倾角在一个较大范围内变化,在轨校相采用天线精确指向标校站后,方位向、俯仰向十字拉偏标定校相码的方法,校相时间长,校相过程中轨道漂移带来的星上天线指向变化会影响校相准确性等问题,文章对轨道倾角漂移引起的星上天线指向变化进行仿真,并分析该变化对在轨校相的影响。以此为依据,对中继卫星角跟踪系统在轨校相方案进行研究,给出了粗校准与精校准相结合的校相策略,将轨道倾角漂移引起星上天线指向变化带来的校相误差降至最小。中继卫星角跟踪系统采用该方案进行相位校准后,在天线半功率波束宽度范围内,方位和俯仰误差信号的极性正确,交叉耦合小于20%,多次执行捕获跟踪任务,均能成功捕获跟踪目标,并且自动跟踪精度优于指标要求,验证了相位的正确性,表明该方案切实可行。

空间电子技术杂志电路与网络

基于星载应用的低压大电流电源技术概述61-67

摘要：文章针对卫星对低压大电流的供电需求展开分析;从卫星的供电架构的发展现状、发展趋势以及未来需求出发,调研当前卫星供电架构的发展现状,总结卫星供电架构的特点,并针对低压大电流的供电需求,对其所需电源的结构、原理、特点进行分析,为星用低压大电流电源的研制提供研究方向与技术参考。

基于AD9910的70MHz中频信号源设计68-71

摘要：一个频率高度稳定的频率合成器在空间通信、卫星导航等电子系统中具有重要作用。文章立足于实际需求,以AD9910为频率合成器件,应用DDS技术,设计了一款覆盖70MHz±20MHz频率范围的中频信号源。该信号源应用MSP430F149单片机作为控制核心,控制AD9910输出所需频率;应用可调衰减器控制发射功率,使其动态调节范围在-20dBm~10dBm之间,从而满足多数应用的功率使用需求;并加入放大和滤波环节,以实现谐波和杂散分量的调整或抑制。最后,通过ADS仿真、矢量网络分析仪和频谱分析仪测试,表明该中频信号源基本满足设计指标,且该思路为高性能数字调频信号源的设计提供了实现方法,具有较高的实用价值。

基于施密特触发器的相对时延校准电路72-75

摘要：为了同步导航设备播发的多路秒脉冲,需对多路秒脉冲进行相对时延校准。文章将秒脉冲由方波转换为梯形波,输入至施密特触发器,通过控制施密特触发器的判决阈值电压,便可改变秒脉冲的相对时延。使用方波信号控制差分恒流源器件对电容进行充电,电容两端的压差为方波转换的梯形波。利用减法电路将压差提取出来并进行放大;利用加法电路为压差信号增加直流偏置,直流偏置等于施密特触发器的供电电压的1/2。将秒脉冲信号输入到该电路,可以通过改变电阻来控制方波信号的相对时延,从而降低各秒脉冲接收设备的相对同步误差,提高测量精度。通过电路设计和仿真验证两路信号30ns的相对时延校正,仿真结果显示误差优于50ps。

一种基于热分析的FPGA时序分析方法76-80

摘要：FPGA的实际工作温度是决定FPGA时序分析可靠性的决定因素。为了克服FPGA结温难以获取的问题,充分保证FPGA时序分析的可靠性,文章提出了一种基于热分析的FPGA时序分析方法。该方法通过对整机设备内热环境分析和建模来获取FPGA的实际工作温度,在此基础上进行FPGA时序分析和温度余量分析,准确获取FPGA时序信息。该方法包含热分析和建模、FPGA时序温度参数获取、FPGA时序分析、温度余量调整等4个过程。文章还结合具体应用,对该方法进行了过程说明和应用结果分析。通过该文提出的基于热分析的FPGA时序分析方法,可以准确计算获取FPGA器件的实际结温,并在此基础上开展时序分析,从而有效保证了FPGA时序分析的准确性和可靠性。

NAND Flash存储器单粒子效应试验研究81-86

摘要：单粒子效应易诱发空间电子设备发生在轨故障。文章针对大容量NAND Flash存储器,利用皮秒脉冲激光和高能重离子开展了试验研究,明确了此类器件的单粒子效应特点,探索了新型集成电路单粒子效应试验评估方法,为工程设计及试验评估提供了技术基础与保障。经皮秒脉冲激光试验发现,NAND Flash存储器件的存储单元易发生单粒子多位翻转,控制电路单元则发生单粒子锁定和功能中断。经高LET值Xe^+离子辐照试验发现,重离子会诱发器件产生电流尖峰脉冲(或电流火花)现象;在NAND Flash存储器未加电状态下,仍可诱发单粒子翻转;重离子辐照后存储器坏块明显增加,试验获得的单粒子翻转截面高达1. 18×10^-7cm^2/位。基于试验结果分析,认为发生多位翻转的原因是激光束覆盖多个存储单元所造成;重离子辐照引起的浮栅晶体管击穿是存储器坏块增多的原因。

空间电子技术杂志材料与工艺

碳纤维三向织物复合材料研究现状与未来展望87-96

摘要：以往的卫星天线,或者是高精度但小口径,或者是大口径但低精度;现在对二者兼有(既要大口径,同时还要高精度)的需求越来越普遍。传统的大口径天线多采用网状可展开形式,这种形式的天线在实现高精度方面往往会遇到一系列的问题,尤其在材料选择、结构设计、热控设计、制造调试时间、费用等方面,需要付出很高代价。利用具有面内各向同性性能的碳纤维三向编织物(Triaxial Woven Fabric-TWF)作为增强材料,与合适的基体材料(例如硅橡胶)复合,制成兼具一定柔性和刚性的碳纤维三向编织物复合材料壳膜结构,作为可折叠展开的卫星天线反射器,是一种新型高精度可展开天线的实现方案。文章对TWF的结构特性及其在卫星天线上的应用,以及其力学性能的分析与测试等进行了综述;对三向织物复合材料的力学性能分析和在大型可展开反射器上的应用,做出了未来展望。

航天器用双层双面立体布局及装配技术研究97-101

摘要：文章从某卫星装配的实际需求出发,打破常规扁平化布局的设计方法,独具匠心地采用双层双面立体布局设计,最大限度地将多个载荷设备集成到一块较小的舱板上;同时,用多种特殊的结构支架代替常规小舱四周的舱板做支撑,使布局面积缩小至原来的35%,舱体减重约50%。文章的创新性在于双层双面立体布局,在高通量多波束卫星上具有应用前途。

空间电子技术杂志其它

基于粒子群算法的大型低冗余度线阵综合102-108

摘要：天线阵列排布与优化,是一维综合孔径辐射计的一项关键技术,其通过决定可见度函数采用分布来影响辐射计最终的成像质量。以往的学者们都将寻找理论上最优的大型阵元数低冗余度线阵(LRLA)作为研究的首要目标,以获得最优的空间分辨率。文章在此基础上,着重考虑工程实现过程中的系统可靠性要求,研究在任意一个阵元出现故障的情况下,通过冗余优化设计,确保系统性能不受影响。基于此,提出了一种基于粒子群优化的排列结构约束搜索算法,能够在较短时间内获得一系列满足条件的大阵元数LRLA排列。同时,文章还给出进一步冗余优化的方法,以确保生成的阵列在出现两个阵元故障时,辐射计系统基线缺失的概率高于设定的阈值,从而保证系统具有令人满意的可靠性。文章提出的方法以及得到的LRLA排列,虽然在一定程度上增加了辐射计系统的复杂度,但是,一些额外天线阵元的引入可以确保足够的阵列冗余度,从而减小阵元/接收机失效的影响,增加系统对阵列位置误差等的鲁棒性,改善系统的灵敏度指标。

一种基于调零理论检测低气压放电效应的方法109-114

摘要：随着我国航空航天事业的飞速发展,对微波器件的功率容量要求也变得越来越高,其受低气压放电效应影响的问题也越来越突出,建立有效的低气压放电检测方法也就变得尤为重要和迫切。为提高低气压放电效应检测的灵敏度,文章研究了一种利用调零系统搭建的低气压放电效应测试平台来检测微波器件是否发生低气压放电的方法。首先,基于相位相消理论分析了调零系统应用于低气压放电测试的工作原理;其次,通过同频信号相位叠加实验对理论计算结果进行了验证,结果表明:相比于直接检测待测件反射信号幅度变化的传统低气压放电效应检测方法,调零法具有灵敏度显著增强的优点;最后,在100Pa~4500Pa的气压范围内,利用所搭建的测试平台对S波段的微带带通滤波器进行了低气压放电测试,结果表明:该测试平台可以根据调零信号的变化,有效实现对微波器件的低气压放电效应进行检测。