基于星载应用的低压大电流电源技术概述

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。     

一种高效率星载电源无线能量传输系统

无接触感应电能传输技术作为一种新型的电能传输技术,具有供电安全、方便灵活的优点。本文针对磁耦合谐振式无线能量传输技术进行研究,提出一种适用于星载电源的采用串联补偿拓扑的无线能量传输系统,具体介绍功率控制和转换电路及松耦合变压器的设计;设计了一种高效率无线能量转换电路,通过建立一个220 W原理样机对系统进行验证,实际测量在10 cm左右的传输距离,无线供电效率可达82%。该研究对卫星电源无线供能技术具有一定的参考意义。     

上面级直接入轨卫星星箭供电接口设计与验证

针对上面级直接入轨卫星转移轨道阶段用电需求如何解决的问题,文章根据上面级供电接口通用设计原则,从电源拓扑、箭内星用电池、供电安全等3个方面提出"一箭双星"上面级直接入轨卫星星箭电接口具体设计方法,并对其发射应用情况进行了总结。应用结果表明,该设计可以满足卫星与上面级分离前5h以上的用电需求,可以为各类型的上面级直接入轨卫星星箭供电接口设计提供参考,解决转移轨道段用电难题,提高卫星用电效率和可靠性。     

日本宣布ALOS对地观测卫星失效

据报道,日本宇航探索局（JAXA）在大地（DAICHI）先进对地观测卫星（ALOS）出现供电问题后,已用了约3周时间尝试与该卫星取得联系,但结果发现无法与其恢复通信,决定于日本标准时间2011年5月12日上午10：50发出结束该卫星运行的指令。JAXA将继续基于卫星获取的数据,调查导致卫星供电异常的原因。     

用于物联网中无线能量传输的电小尺寸惠更斯整流天线

随着下一代无线通信系统（5G）的快速发展，无线物联网（Internet of Things, IoT）技术将得以广泛应用，万物互联在不久的将来成为可能。由于无线物联网设备数量的飞速增长，无线能量传输将会成为未来物联网设备的主要供电形式，取代基于传统电池的现有物联网设备供电技术。然而，如何设计结构紧凑且高效率的无线能量传输整流天线具有很大挑战。基于该背景，本文将介绍三款用于无线物联网中的电小尺寸的惠更斯整流天线。其基本设计思路是将电小惠更斯天线与高效率整流电路有机结合。首先，介绍一款线极化的电小惠更斯整流天线。该惠更斯天线将两个由超材料启发的埃及斧天线与电容耦合环天线组合，产生定向的心形辐射方向图，并与一个高效率的整流电路无缝结合。其次，介绍一款圆极化的电小尺寸惠更斯整流天线。该整流天线可以有效消除在特定应用场景中的极化失配的问题。最后，介绍一种双功能的同时具有通信与无线能量传输的电小尺寸惠更斯系统。本文所设计天线具有结构紧凑，高效率，易加工的特点，十分适合广泛用在未来无线物联网系统中。     

一种直接入轨卫星变轨阶段的供电方案

相比传统的卫星自身变轨方式，直接入轨方式下卫星的主动段时间将延长到4～5h。为解决卫星直接入轨过程中由于主动段时间大大加长，导致卫星电能需求的增加，以及电源系统配置不必要的质量增加的问题，文章提出了一种在发射和变轨阶段通过运载火箭上面级向卫星供电的方案，即在上面级上增加了一套独立的一次性电源系统。该系统与卫星自身电源系统相结合，在发射和变轨期间优先使用，卫星自身电源根据负载用电情况自主介入，能很好地解决卫星直接入轨方式下主动段的电能需求问题。     

基于IR-UWB的无线总线实验研究

针对虚拟卫星需要通过无线媒介将卫星近距子终端可靠地联结成系统的应用需求,在研究IR-UWB技术和星载总线两者特点的基础上,提出基于IR-UWB的总线型无线网络的解决途径,结合1553B协议进行了可行性分析.并在现有条件下设计和搭建1553B点到点试验平台进行了实验研究,实验表明从功能上来看,IR-UWB具有作为设备间实时无线互连物理层的潜力,为进一步研究打下了基础.     

基于无线传感网络的能量有效路由算法的研究

针对无线传感网络节点不能够更换电池的一次性供电问题,延长整个无线传感网络的生命周期,本文提出了基于无线传感网络的能量有效路由算法,即基于部分能量水平的能量有效路由算法。它是将最小能量有效路由算法和能量均衡的路由算法有机的结合在一起,既能够延长网络的生命周期,又能够保证每个网络节点正常运行,对延长无线传感网络生存时间提供了很大的作用。     

一种直接入轨卫星变轨阶段的供电方案

相比传统的卫星自身变轨方式,直接入轨方式下卫星的主动段时间将延长到4~5h。为解决卫星直接入轨过程中由于主动段时间大大加长,导致卫星电能需求的增加,以及电源系统配置不必要的质量增加的问题,文章提出了一种在发射和变轨阶段通过运载火箭上面级向卫星供电的方案,即在上面级上增加了一套独立的一次性电源系统。该系统与卫星自身电源系统相结合,在发射和变轨期间优先使用,卫星自身电源根据负载用电情况自主介入,能很好地解决卫星直接入轨方式下主动段的电能需求问题。     

探测一号卫星热控设计与试验

双星计划两颗卫星的主要任务是近地空间磁层探测，轨道远地点高度超过6万km，因此需经历前所未有的180分钟的长地影，又由于卫星自旋稳定，太阳能电池的供电能力受到限制，给热控设计带来很大困难和挑战。本文介绍了利用卫星本身的构型和姿态特点，完成热控设计，以及进行的初样和正样热平衡试验，试验结果性能满足总体指标要求。     

车载无线传输系统设计

随着单片机技术以及定位技术的发展,本文设计了一种将GPRS无线传输技术与北斗卫星导航系统相结合的车载无线定位系统。此系统中以ARM32位的STM32F10CBT6为中心控制器,接收北斗导航模块UM220的定位数据,并通过无线模块M35传到用户的手机或监控中心,实现了远程监控功能。此系统还具有打火报警的功能,通过对车内电压变化的检测,用户可实时了解自己汽车的状态,以防丢失。     

航天器间微波无线能量传输技术研究

微波无线能量传输技术在宇航领域具有广阔的应用前景,利用该技术可以将能量传递到各模块航天器,解决能源问题对卫星功能和性能的限制。在理论分析微波无线能量传输技术的基础上,提出系统设计方案,突破能量传输总体设计技术,探索影响能量传输效率的关键因素,寻求提高能量传输效率的有效方法,为航天器间无线能量传输技术逐步从理论研究转变为实际应用奠定基础。     

采用无线传感器网络技术的新型无线报警网络

本文提出一种采用无线传感器网络技术的新型无线报警网络，通过设计报警网络的节点，制定数据路由算法，完成防灾报警功能。同有线报警相比，无线报警具有安装方便，无需大量布线，不损坏室内装潢，安全、价廉，网络冗余度高和误报率低的特点。     

空间太阳能电站高低压混合供电系统设计

在调研美国NASA空间太阳能电站(SPS)供配电相关方案的基础上,针对空间太阳能电站平台设备和有效载荷设备两种不同的供电特性要求,提出将高低压混合供电技术应用于空间太阳能电站的供电系统设计。该设计在满足高效对地供电传输要求的同时,能够确保航天器平台自身的稳定、可靠运行。文章介绍了高低压混合供电技术的原理和系统构成;针对系统高于目前在轨卫星6个数量级的超高压需求,分析了高压电缆和高压继电器研制的可行性,得出高压电缆的重点研究方向,即通过材料及结构优化来减小质量、增加散热、减小弯曲半径等,高压继电器的研究方向为研制高压混合继电器(EMPC)中适用于航天任务的高压固态功率管;调研分析了目前常用的空间等离子体被动防护技术和主动防护技术,通过比较,说明主动防护技术更适用于空间太阳能电站的超高压系统,可为我国建设超大功率空间太阳能电站提供技术参考。     

直流电源供电系统的发展方向

分析了当前直流电源系统集中供电存在的问题 ,介绍了国外分散直流电源系统供电体制的分设方法及推广应用的必要性 ,探讨了向分散式供电体制过渡实施的技术方案。     

火工品控制电流和潜电流的自动化测试

火工品供电线路一直是火箭可靠性与安全性设计的重点，在控制系统的综合试验中都要对供电电流作专项测试。本文提出了一种替代传统手工测试的自动化测量方案，从软硬件的设计、试验的情况、效率、通用性以及扩展性等几个方面进行了探讨。     

一种适应箭载电磁环境的无线电能传输系统屏蔽优化方法

对SS型拓扑结构的磁场耦合谐振式无线供电系统进行了建模与分析,利用交流阻抗分析法建模,着重分析自感、互感参数对系统传输功率和传输效率的影响;对应用在箭上的无线电能传输系统,考虑其电磁兼容性,分别使用铁磁性金属与非铁磁性金属对谐振器进行屏蔽,分析其对传输性能的影响;针对特定条件下的参数,提出了基于互感耦合参数的性能优化指标,为达到此指标设计相应的电磁屏蔽方案;并分析屏蔽优化后的其他指标,进行实物实验验证。     

毫米波高频段无线能量传输技术发展及其空间应用研究初步设想

随着我国航天事业的发展,空间任务也越来越复杂,能源供给是航天器面临的首要共性问题,航天器间的无线能量传输也显得愈发重要。由于航天器在体积重量和功耗上的限制,为了保证有效的无线能量传输,需要采用毫米波高频段,同时还要解决如何在有限的发射功率和发射天线口径情况下提高接收功率等技术难题。在回顾毫米波高频段无线能量传输技术发展的基础上,提出探索基于慢衰减电磁波产生和准无衍射波束形成的远距离时空聚焦微波能量传输理论与方法,并开展毫米波高频段整流器件建模研究和高效整流天线集成设计工作,建立航天器间毫米波无线能量传输缩比简化原理验证系统的研究设想,有望为航天器间无线能量传输效率提升提供技术基础和技术途径,也将推动无线能量传输在无人机无线输能、地面特殊场合供电等远距离无线输能应用系统的发展。     

卫星舱内无线传输技术的应用探索

针对传统有线连接的整星电缆网其灵活性差、通用性差及操作性差等问题,提出了利用无线网络通信技术解决卫星舱内有线连接在整星布局、装配、集成和测试等方面的不利影响,进行了基于卫星舱内使用的无线传输网络设计和探索,包括无线网络拓扑结构、网络频率配置及通信抗干扰等内容。通过基于某型号卫星的数据传输应用场景进行了方案设计和试验测试,验证了卫星舱内无线传输技术的可行性,为解决卫星平台和有效载荷之间的数据交换和平台自身管理提供了一个高可靠、高效率的实现途径。     

一种大功率SAR卫星电源系统设计

SAR卫星电源系统具有大功率脉冲供电、响应速度快的特点。文章分析和总结了国外SAR卫星供电拓扑结构,提出了一种具有并网供电功能的双母线SAR卫星供电拓扑结构。通过在平台母线和SAR载荷母线之间的并网控制器,实现故障时SAR载荷母线对平台负载并网供电,提高了供电可靠性。文章还给出了并网控制器在轨使用策略,地面和在轨测试验证了电源系统设计的正确性,可为我国后续大功率SAR卫星电源系统设计提供参考。