提升微波固放电路电流承载力的复合膜层结构

随着卫星应用水平的不断提高，星载微波固态功率放大器（固放）的应用功率不断增大，对于固放电路的电流承载力提出了更加严苛的要求。基于对星载微波固放电路电流承载力需求的分析，文章提出一种提升陶瓷基微波固放电路电流承载能力的新型复合膜层结构，并对基于该膜层结构制作的薄膜电路进行了线宽精度、表面电阻、膜层附着力等工艺指标和电流承载力的详细测试，相比传统膜层结构，此复合膜层结构可显著增强电路线条的导热能力，提升固放电路的电流承载力和应用可靠性。测试结果表明，使用NiCr-Au-Cu-Ni-Au复合膜层结构，高纯氧化铝基板上电路可在9A电流下稳定工作（表面膜层完整和表面存在明显划伤结果相同），高介电常数基板上0.4mm线条可耐受5A电流，膜厚控制范围10μm~13μm,100μm线宽精度15μm,膜层附着力大于2kg/mm2，Φ25μm金丝的破坏性键合拉力值>3.5g，250μm金带的破坏性键合拉力值>100g，满足了宇航工程的高可靠应用要求。     

星载大功率固放组件中常用基板材料的 出气及其微波特性研究

随着星载大功率固放组件复杂度和输出功率的不断提高，因其内部材料出气而导致产品性能异常的情况时有发生。以大功率固放组件常用介质基板材料出气产生的水汽、氢气和氧气作为研究对象，研究了高功率微波信号作用下基板材料出气气体对大功率固放组件微波特性的影响；对出气的气体成分进行了定量测试试验验证，随后通过真空烘烤对基板进行除气处理；首次结合产品应用和环境试验进行了补充试验，通过增加长期和高温储存试验来模拟实际工况；试验结果表明除气措施可有效降低基板材料出气气体的含量，降幅超过79.1%；最后选取一组试验后的测试试验数据对基板除气的有效性进行了仿真验证，为星载大功率固放组件的进一步优化奠定了基础。     

典型星载螺旋天线的大功率微放电效应仿真分析及试验研究

为了对星载螺旋天线的微放电效应进行分析和研究,文章以典型星载双绕背射螺旋天线为例,首先采用HFSS软件对该天线进行微放电设计及阈值仿真分析,从设计上保证天线满足卫星微波系统50 W的功率容量要求;随后用前后向功率调零检测法对天线进行功率耐受和微放电试验,验证天线的功率耐受能力;为了研究天线放电现象及放电对天线性能的影响...     

基于多层PCB的基板射频信号传输性能研究

随着射频产品的小型化,特别是射频SIP（systems in package）产品的逐渐应用,基于多层PCB的基板射频组件等射频集成产品的应用越来越多,基板内射频信号传输性能的研究也越来越重要。通过对基于多层PCB的基板射频传输性能进行仿真测试,验证了DC-40GHz范围内射频基板传输性能,针对射频传输中极为关注的传输损耗问题,通过改进介质厚度或者铜箔材料实现基板射频传输损耗的优化,单位长度传输线射频传输损耗减小20%以上。同时针对星载等应用环境,通过深层充放电、总剂量试验,表明多层PCB的基板满足星载等航天应用。     

一种星载巴特勒矩阵微放电特性的分析与验证

作为星载雷达发射微波功率合成的关键部件，巴特勒矩阵的微放电性能直接决定了雷达载荷的功率容量。因此，有必要对其微放电特性进行分析与验证。针对该需求，提出了一种用于大功率动态合成网络的星载巴特勒矩阵，并对其在真空条件下的微放电特性进行了分析与验证。第一，提出了一款用于星载雷达的大功率巴特勒矩阵，对其功率合成性能进行了分析。第二，为了对巴特勒矩阵微放电性能进行详细研究，对提出的巴特勒矩阵进行了微放电功率阈值仿真和自由电子分布分析。第三，为了验证分析结果的正确性，对该巴特勒矩阵进行了峰值功率14kW的真空微放电试验，验证了其在大功率真空环境下的微波传输功率容量。提出的巴特勒矩阵性能优良，为未来的星载雷达大功率微波部件提供了理论方法和关键技术支持。     

基于相控阵天线的大尺寸微波基板与连接器一体化精密装焊技术研究

相控阵天线集成化、小型化的发展趋势要求其收发组件具备更高系统的集成度、更小的成本及体积.收发组件中功率分配与合成网络的小型化需要微波基板电路与机壳大面积接地互联,并使用规格更小的SMP连接器,实现电气连接和信号传输.针对某型号相控阵天线收发组件,使用的尺寸为145 mm×160 mm的RO4350B微波基板和39个SMP连接器焊接至铝镀银机壳上工艺进行研究.通过分析工艺指标难点,对基板焊接、SMP连接器焊接以及组合后一体化焊接中的各难点研究并给出相应措施,解决了焊接工艺中存在的空洞率、装焊精度、温度传输等问题,成功将基板与连接器进行一体化精密焊接,使基板与SMP连接器焊接指标均满足要求,有效焊接面积均可达85％,SMP连接器孔缝表面均填满95％以上,同轴度偏差<0.05 mm,且平面度落差<0.05 mm,装配精度和质量满足型号需求.     

航天继电器触点粘连故障机理分析及保护技术

文章针对卫星供配电系统功率继电器接通瞬间浪涌电流导致触点粘连故障进行研究,分析电路导致浪涌电流的机理,并对一种继电器触点浪涌抑制保护电路开展分析和试验测试,提出有效消除继电器触点粘连故障的方案。研究结果对帮助指导航天继电器的使用,提高航天继电器在轨应用的可靠性和安全性具有重要意义。     

固体姿轨控发动机燃气电磁阀快速驱动电路研究

提出了一种高压RC延时控制的高低压驱动电路,用于姿轨控发动机燃气阀控制。在闭合的启动阶段对线圈施加高电压提供大电流,加速电磁阀闭合;闭合的保持阶段施加低电压维持较小电流,保证线圈安全,降低功耗;开启阶段加速线圈电流泄放,提高开启速度,满足了发动机快速关断和开启的要求;信号电路和功率电路相互隔离;RC电路作为高电压延时器件,只需1路控制信号,电路得以简化。     

微小卫星用脉冲等离子体推力器电源处理单元设计

近年来,随着微纳米技术的迅速发展,以及星上探测器、数据处理和传输设备日趋小型化,使微小卫星的研究和应用成为航天技术发展的一股新潮流。针对应用于体积和功率有限的微小卫星的电推进系统,以脉冲等离子体推力器为研究对象,介绍了电源处理单元的组成和功能。为进一步提高脉冲等离子体推力器点火的可靠性和使用寿命,设计了应用于微小卫星电推进系统的脉冲等离子体推力器电源处理单元,并对整个电源处理单元的稳定可靠性进行研究。结果表明,充电电源采用恒功率充电方式,在母线电压6.8 V条件下,以5 W的输入功率可将储能电容器恒功率充电致1600 V;放电点火电路采用LC振荡电路,减小了开关器件的电流应力,在输入电压800 V时,点火电流的峰值可高达100～150 A,这种大电流放电有助于清除火花塞表面的积碳,增加了点火的可靠性。     

一种基于快速可恢复电机驱动电路的单粒子锁定防护设计方法及应用验证

随着航天器负载对功率需求的不断增大,产品设计中对电机驱动电路的可靠性提出了更高的要求,而选用一体化集成电路是电机驱动电路设计的一种成熟方案。文章针对商用现货器件MSK4351的空间应用需求,提出了一种应用快速、可恢复电机驱动电路的单粒子锁定防护设计方法,通过模拟试验验证了该防护电路能够自动探测和迅速解除单粒子锁定现象;并结合设备的在轨工况开展了器件空间应用的单粒子风险分析,结果表明器件的使用风险可接受。目前已应用的电机驱动电路在轨工作稳定,表明该防护设计方法具有一定的工程应用价值。     

遥测用固态微波脉冲功率放大器的CAD

介绍用微波计算机辅助设计软件优化设计大功率固态微波脉冲功率放大器的方法，重点描述了这种方法的几个关键技术和分析、设计过程，包括建立晶体管的模型，确定电路的拓扑结构和偏置电路的形式，仿真、优化、公差分析等等。用惠普公司的微波计算机辅助设计软件—ＨＰ－ＥＥＳＯＦ软件优化设计了一个输出功率为１１０Ｗ的脉冲功率放大器，并进行了安装、调试和测试，测试的结果完全符合设计的要求。     

实物标准电阻器智能输出系统的研究

针对实物电阻器输出阻值的改变只能通过手动方式实施的问题,设计了一套智能控制系统,实现实物电阻器阻值的数字化输出。将多只四端标准电阻器以一定的排列顺序串联连接,利用四端标准电阻器的原理特点,所有串联电阻共用一对电位端,在每只电阻器的左右分别都有一个电流输出端,电流输出端线路中接入继电器控制开关,以控制继电器的开通闭合,来实现电阻器的不同组合输出。本系统经试用,性能稳定、准确度高、实时性好、适用范围广、试运行情况良好。     

应用PTC电阻精确控温的实验研究

正温度系数（PTC）电阻是一种具有温度敏感性的半导体电阻,利用PTC电阻取代普通电阻加热材料,有可能成为航天器主动热控的一种新手段。文章建立了电加热主动控温的实验系统,对PTC电阻和普通电阻的热控性能进行了对比实验研究,研究结果表明：由于PTC电阻具有电阻随温度升高而快速增大的特性,与普通电阻热控系统相比,PTC电阻热控系统具有控温精度高、自适应能力强等优点。此文的研究结果对于利用PTC电阻实现精确温度控制具有一定的指导价值。     

D／A变换静态误差的机助分析

12位以下D/A变换的静态误差(包括线性误差和微分线性误差等)主要取决于其电阻网络的精度。根据要求的静态误差限制值来确定网络电阻的容差,或者由已知电阻网络来预测和分析D/A变换的静态误差,是D/A变换研制工作中的一项重要工作。本文提出用蒙特卡洛法来进行这项计算机辅助分析,并以10位D/A变换为例说明仿真过程。文中提供的方法和给出的结果可供有关工程技术人员参考和引用。     

MEO卫星太阳电池在轨衰降特性分析

通过MEO卫星在轨遥测数据的统计,从太阳电池阵输出总功率、输出总电流,太阳电池的短路电流、开路电压等方面,对我国发射入轨的第一颗MEO卫星的硅太阳电池阵在轨衰降特性进行了分析,结果表明:输出总功率、总电流与短路电流在第一个周期衰降率较大,开路电压衰降呈线性趋势。文章的分析结果可为后续MEO卫星太阳电池阵设计提供参考。     

遥控指令锁定电路的安全裕度分析

为提高遥控指令锁定电路的可靠性与安全性,结合卫星产品的研制流程与技术特性,提出一种卫星关键电路的可靠性分析流程。针对某型号遥控指令锁定电路在温度环境试验中的不稳定问题,定量分析了不同参数条件下的电路稳定性,利用电路重要参数的设计裕度范围确定了最佳的电路设计参数,保证了电路在可接受的最差应用条件下至少有67%的安全裕度。实际最坏情况下的试验表明,电路的各项参数与设计的容差范围一致,可靠性和安全性得到充分保证。     

Early commercial demonstration of space solar power using ultra-lightweight arrays

Space solar power shows great promise for future energy sources worldwide. Most central power stations operate with power capacity of 1000 MW or greater. Due to launch size limitations and specific power of current, rigid solar arrays, the largest solar arrays that have flown in space are around 50 kW. Thin-film arrays offer the promise of much higher specific power and deployment of array sizes up to several MW with current launch vehicles. An approach to early commercial applications for space solar power to distribute power to charge hand-held, mobile battery systems by wireless power transmission (WPT) from thin-film solar arrays in quasi-stationary orbits will be presented. Four key elements to this prototype will be discussed: (1) Space and near-space testing of prototype wireless power transmission by laser and microwave components including WPT space to space and WPT space to near-space HAA transmission demonstrations; (2) distributed power source for recharging hand-held batteries by wireless power transmission from MW space solar power systems; (3) use of quasi-geostationary satellites to generate electricity and distribute it to targeted areas; and (4) architecture and technology for ultra-lightweight thin-film solar arrays with specific energy exceeding 1 kW/kg. This approach would yield flight demonstration of space solar power and wireless power transmission of 1.2 MW. This prototype system will be described, and a roadmap will be presented that will lead to still higher power levels.     

基于线聚焦菲涅耳透镜的空间聚光光伏系统特性的实验研究

对线聚焦菲涅耳透镜的空间聚光光伏系统的特性开展了实验研究,以期解决工程设计时多参数合理匹配和选择的问题。通过研制由菲涅耳透镜—单晶硅太阳电池光伏组件、太阳模拟器和测试设备组成的实验装置,开展了菲涅耳透镜失焦距离、聚光比和太阳电池短路电流、开路电压、最佳功率、填充因子、效率、温度等之间的关系以及不同失焦距离和不同太阳光线横向偏角对聚焦宽度的影响的实验测试和实验分析工作。研究结果表明：聚光太阳电池性能随短路电流和最佳功率的提高而提高,短路电流和最佳功率分别随聚光比的增加而近似呈线性增大,开路电压基本不随聚光比变化;失焦距离变化引起透镜聚焦宽度变化,进而影响电池表面辐射强度和有效聚光比,应控制失焦距离在可允许范围内;太阳电池串联电阻对聚光太阳电池工作性能存在不利影响,需尽可能选择低串联内阻、高填充因子的太阳电池;应保证聚光太阳电池具有良好的散热条件;太阳光线横向偏角会导致聚焦宽度变大、聚光比减小,并使聚焦光线偏离太阳电池,应控制横向偏角在规定范围内。研究结果为线聚焦菲涅耳透镜空间聚光光伏系统工程设计提供了技术支持。     

实现给定传递函数的模拟电路中的静态问题

实现给定传递函数的模拟电路一般包含若干个运算放大器及电阻、电容等元器件。为了使电路正常工作,就要使运算放大器在输入信号的整个变化范围内,始终处于线性状态。本文从理论上对这一问题进行了分析,经实验证实是正确的,这一方法对于工程设计具有指导意义。     

带集中热源的散热器温度场的数值分析

随着大规模集成电路的发展,电子设备的封装体积越来越小,功率却越来越大,这就使电子设备的温度日益增高,而电子设备的可靠性又与温度密切相关,良好的散热是电子设备应用中重要的一环。本文以通用的矩形翅片式散热器来对比带集中热源和带平均热源的散热器的温度差异,提出以嵌入热管的方法来解决带集中热源散热器的散热难题,并运用ICEPEK软件对其可行性进行了验证。