星用小型化Ku频段8W固态功率放大器设计

为了满足卫星分系统对于固态功率放大器小型化的要求,提出了一种星用Ku频段8W固态功率放大器的设计方法。首先采用集成化设计技术,将所有射频功能集中在单个模块中,实现固态功率放大器整机的小型化;其次,通过优化整机热设计,使得微波功率单片满足结温降额要求,实现整机高可靠;最后,通过优化电源电路设计,提高电源的抗干扰能力,实现整机的高稳定。利用以上技术,实现了输出功率大于8W、效率高于22%、重量仅为770g的Ku频段星载固态功率放大器研制,相比传统的分立器件单机,体积缩小了近1/2。空间模拟环境试验结果表明,所研制的Ku频段8W固态功率放大器具有较高的可靠性,满足宇航应用要求,目前已实现在轨运行。该单机非常适用于我国“快、智、廉”卫星型号的应用,未来具有广阔的应用前景。     

星用C频段50W固态功率放大器设计

为了满足通信卫星对于固态功率放大器高功率、高效率、高集成的要求,文章提出了一种星用C频段固态功率放大器的设计方法。首先通过采用半导体单片集成电路芯片,对射频电路进行创新性设计,将电调衰减、数字增益控制、功率放大等功能集成在一个模块中,实现功率放大器的高集成;其次,通过整机热设计,并结合红外热像仪测试,优化高功率氮化镓器件的散热途径,在实现整机大功率输出的同时,保证整机的高可靠应用;最后,对电源电路进行优化设计,使得固放电源具备高效率、高稳定的特点,为射频电路提供稳定的供电。温度循环、热真空等试验结果表明,所研制的C频段50W固放性能稳定、可靠性高,满足星载应用要求。     

L频段20W固态功率放大器研制

文章着重介绍了一种L频段20W固态功率放大器。它的前级采用ALC电路,后级在饱和状态下工作,这样既保证了输出功率的恒定,又提供了过激励输入保护能力。另外,在后级场效应管的散热方面,采用载体焊的方式,有效降低了管壳的温升。最后的测试结果表明:整机能够提供57dB的增益,20W的输出功率,效率达到36%。     

航天器用固态功率放大器加速寿命试验方法研究

针对航天器电子产品的寿命预示问题,文章指出对航天器电子产品开展加速寿命试验(ALT)研究,首先要利用故障模式、机理及影响分析(FMMEA),确定产品的主要失效机理和敏感应力;然后利用理论分析或可靠性强化试验确定产品的工作极限;最后设计出完整的试验方案。针对航天器固态功率放大器进行试验,验证了加速寿命试验在航天器电子产品中的适用性。     

星载大功率GaN固态功放寿命评估方法

近年来大功率氮化镓（GaN）固态功放开始逐步星载应用,但产品可靠性仍未得到充分验证。文章提出利用加速寿命试验（ALT）和在轨工作情况相结合的方法进行大功率GaN固态功放寿命评估。首先利用故障模式、机理及影响分析（FMMEA）确定固态功放的薄弱环节和主要失效机理;然后基于阿仑尼乌斯（Arrhenius）模型研究加速寿命试验激活能和加速应力的取值方法,对产品进行75 ℃、10 000 h的加速寿命试验;最后综合加速寿命试验结果和在轨工作情况对GaN固态功放进行寿命评估。评估结果显示：该产品45 ℃条件下在轨工作时,平均无故障时间（MTTF）为1.26×106 h,失效率为7.93×10-7,15年工作可靠度为0.901。     

Ku波段10瓦固体功率放大器的研究

阐述了Ｋｕ频段固体放大器（ＳＳＰＡ）的原理方案，对固体功率放大器链和矩形谐振腔四路功分器／合成器进行了ＣＡＤ设计。研制的ＳＳＰＡ样机的主要技术指标为：中心频率１２ＧＨｚ，带宽１００ＭＨｚ，输出功率大于１０Ｗ，小信号增益５９ｄＢ，大信号增益５４ｄＢ，噪声系数小于３．５ｄＢ。     

星载功率放大器NPR测试方法研究

针对星载功率放大器噪声功率比(noise power ratio,NPR)指标缺乏考核方法的问题,根据多载波非线性工作原理,使用基于数字I/Q调制的方法在Matlab里编辑基带波形文件,形成具有陷波的宽带多载波信号,依据频谱仪采样的数字预处理方法校准宽带多载波信号的幅度平坦度,调节矢量信号源I/Q两路的功率偏置进而调整陷波的深度来生成满足条件的宽带多载波激励信号。通过输入放大器该校正后的激励信号、分析被测放大器件输出端频谱陷波内产生的互调失真分量的测试方法,设计了通过矢量信号源和频谱仪进行测试的方案。根据方案所搭建的测试系统,完成了某K频段行波管放大器（主载波频率为19800MHz,带宽为80MHz）的测试验证。研究结果表明,提出的NPR测试方法有效可行,为考核星载微波功率放大器NPR指标提供了具体的测试方法。     

星载软件可靠性设计方法

分析了星载软件及其可靠性的特点,针对空间环境对星载软件的影响,提出了软件工程化、模块化和容错设计、遥测遥控处理,以及异常检查等提高软件可靠性的设计措施,并说明了软件测试对提高可靠性的重要性。     

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。     

一种微波功率放大器的热设计与验证方法

大功率、高热流密度微波功率放大器是环境监测有效载荷中的关键设备,对整星的热设计影响很大.功率放大器的热设计的目的是满足温度需要,从而确保功率放大器的安全可靠工作.文章在完成热设计的基础上,确定热控设计方案,对功率放大器进行了热试验.试验结果表明,热设计可以满足要求.     

p-GaN/n-Ga2O3结终端延伸肖特基二极管结构仿真研究

由于缺少p型氧化镓,造成调制电场十分有效的pn结结终端延伸(junction terminal extension,JTE)结构无法使用,提出采用p-GaN与n-Ga2O3之间形成pn结JTE结构,有效解决了这一问题。同时为进一步提升氧化镓肖特基二极管击穿电压提供理论指导,运用Silvaco软件对p-GaN/n-Ga2O3结终端延伸肖特基二极管（schottky barrier diode,SBD）进行了仿真研究,通过与对照肖特基二极管对比发现采用p-GaN/n-Ga2O3 JTE结构的SBD击穿电压由880V增加到1349V,代价是器件正向导通电阻略微增加,由4.68mΩ·cm2增至5.62mΩ·cm2。探究了p-GaN深度对肖特基二极管特性的影响,发现p-GaN深度由0.3μm增加到1.2μm,器件击穿电压由1349V进一步提升到1685V,同时器件导通电阻基本不发生变化。通过仿真实验证明了p-GaN/n-Ga2O3 JTE结构提升SBD反向击穿特性的可行性。     

一种航天用固态功率控制器封装工艺及其可靠性评价研究

采用厚膜混合电路技术制造一种用于航天领域的混合集成电路产品——固态功率控制器,对再流焊接、粘接等关键工艺进行技术攻关,实现了批量化生产。根据产品的应用要求,按照《混合集成电路通用规范》（GJB 2438B—2017）H级产品的规定进行了筛选试验,筛选试验包括温度冲击、高温功率老炼、恒定加速度、密封检验和颗粒碰撞噪声等,筛选合格率达到98%以上。另外,筛选后的合格产品抽样进行了1000小时的高温寿命试验和内部水汽含量测试,结果均满足《微电子器件试验方法和程序》（GJB 548B—2005）的要求。     

NAND闪存固态硬盘空间环境效应分析及测试系统设计

文章针对航天领域广泛应用的固态硬盘（SSD）性能变化规律未知、可靠性数据缺乏的问题,以高效费比地使用低等级货架固态硬盘执行空间应用任务为需求背景,分析了NAND闪存SSD的空间环境效应,设计了一套可覆盖热循环、热真空、空间辐射等典型空间环境应力的固态硬盘测试系统。基于开源Iometer和SSDTS测试软件,实现参数自动监测,数据采集、处理、图形化显示、存储、回放等功能,可监测批量固态硬盘SATA接口供电电压、电流、平均读/写速率、实时读/写速率、平均读/写响应时间、写入数据量等性能参数,并定期检查记录SSD的磁盘容量情况,还能调节测试策略（读写比例、数据包大小、访问模式）,控制供电电压。     

东方红三号系列卫星在轨故障统计分析

迄今为止,东方红三号系列卫星累计运行时间已近30年,积累了相当可观的故障数据。文章在统计5颗卫星在轨故障信息的基础上,分析了该型卫星在轨故障随工作时间的总体变化规律,不同后果的故障和不同分系统的故障随工作时间的变化规律,以及卫星的可靠性增长。结论认为,该型早期卫星故障符合典型的浴盆曲线模型,早期故障较多,后期故障频繁;该型后期卫星同样存在早期失效,但特征不明显,除去空间干扰因素,卫星运行期间故障趋势相对平缓,卫星可靠性明显提高。     

相容非概率信息的可靠性理论与方法研究

介绍了相容非概率信息的可靠性研究进展和趋势,说明了在卫星可靠性工程中开展相容非概率信息研究的必要性和可行性。在总结分析现有主要可靠性量化分析理论与工具的原理、方法和特点的基础上,提出了实现相容非概率卫星可靠性信息量化的相关技术路径,并指出非概率信息在卫星可靠性工程中的应用将是改善卫星可靠度量化控制问题的一条途径。     

减少含硼推进剂残渣中氮化硼含量的研究

针对含硼推进剂燃烧残渣中存在较多氮化硼（BN）问题,采用氧弹法进行硼点火的模拟实验,并用热分析、X射线转靶衍射和元素分析等方法研究了BN的来源及其生成量与空气压强、包覆剂的关系。结果发现BN中氮元素主要来源于空气中氮气,其生成量随空气压强的上升而增加,并与包覆剂的含氧量有关。提出了抑制BN生成的有效途径。     

无线能量传输的核心功率器部件挑战与进展

微波无线能量传输系统中高功率微波发射、高效率微波整流是共性关键技术,其中高效率微波整流是区别于传统无线系统的专项技术。首先,从两类4种微波功率源国内外典型产品技术方案、成果水平开展论述;系统探讨了二极管、三极管及电真空器件整流技术发展现状及研究热点。其次,针对微波无线传能系统高效率、高动态、高集成、长寿命多功能公用传能建设等技术挑战,提出了应对策略和解决途径;最后,进一步凝练和规划了面向空间高功率微波无线能量传输系统的关键技术、核心产品,并对我国无线功率传输的核心器部件及系统构架做出展望。     

FY—1C卫星的应用与展望

介绍了我国独立自主研制的第一代太阳同步轨道气象卫星－FY－1的性能和主要功能,着重介绍了FY－1C星在气象遥感、海洋遥感、空间环境研究、地球环境监测、抗灾救灾和国民经济建设中的应用,以及对国际气象业务的贡献,并展望了我国下一代极轨气象卫星的发展。