平板热管在发射机散热应用上的探讨

一、前言首次为电子设备研制的“平板型热管”,经过了传热性能实验,取得了明显的散热效果。它准备安装在航天遥测发射机上。 1.散热问题的提出要实现发射机小型化、一体化、耐环境高温和提高它的输出功率,在结构上遇到的障碍就是散热问题。功放中的射频功率管的壳温随着发射机工作时间增加而升高,发射机输出功率就下降。我们在常温下测量了不加散热板的某发射机输出功率与射频功率管壳温的关系:开始通电工作时,壳温为28℃,功放输出功率为26.2W;工作2小时后,壳温达95℃,输出功率为16.1W。     

反熔丝FPGA器件真空发热及散热措施

航天电子元器件工作于真空环境时,必须格外考虑其发热及散热问题.文章对某反熔丝FPGA器件工作于真空环境时温度与功耗的关系及散热措施进行研究.通过热真空试验得到该器件不同散热措施及PCB条件下的发热及散热情况数据,并依据数据分析给出其在真空环境下的散热措施建议.该器件采用了带热沉的陶瓷四侧扁平208引脚封装(CQFP20...     

航天用射频电缆组件质量控制方法研究

射频电缆组件是航天产品的重要组成部分,针对目前射频电缆组件研制周期长、产品鉴定覆盖性不足的问题,对比分析了射频连接器和射频电缆组件的设计流程和鉴定项目,总结了装联工艺对射频电缆组件可靠性的重要影响,阐明了射频电缆组件的质量控制关键点在其装联工艺。通过对不同类型射频电缆组件工艺流程和工艺方法的相似性分析,提出了以工艺鉴定方式推进射频电缆组件产品化以改进其质量控制方法的具体思路,并给出了相关实践。该种方式可以更好地为顾客提供解决方案、提升产品成熟度和实施产品质量改进。     

临近空间飞行器热管理及热设计方法

针对临近空间飞行器所处独特的空间热环境,对其空间外热流进行了分析,并结合飞行器载荷舱内能源与电子设备的功耗情况及热控要求,在载荷舱的散热措施中对辐射、对流两种热量传递方式的散热效果进行了分析和对比。结果表明：在临近空间飞行器所处的独特的空间热环境下,强制对流换热效果明显大于辐射换热,且在相同的热载荷工况下,对流散热系统的设备重量要远小于辐射散热系统的设备重量,对流散热系统受空间热环境的周期性变化影响较小,系统较为稳定。
     

基于石墨板的电子设备大功率器件散热方法研究

针对宇航电子设备大功率器件的散热路径进行了分析。对顶部散热的器件采用高导热石墨板、精确控制导热垫压缩量、增加导热路径等方式进行散热,对腹部散热的器件采用覆铜通孔等方式进行散热,并结合热仿真和温循试验,有效解决了大功率器件散热问题。     

空间无排放消耗散热概念及试验验证

空间任务中缺乏有效辐射散热通道情况下,消耗型散热是排散航天器废热必不可少的技术途径,但其存在长期应用中资源消耗量大的问题。针对未来长期空间任务,提出无工质排放的消耗型散热概念。首先通过微孔膜蒸发消耗型散热试验,评估该试验系统在不同真空压力下的散热能力;之后基于此设计柔性收集装置,开展微孔膜蒸发-水蒸气收集联合试验。试验结果表明,微孔膜蒸发可以在无工质排放条件下实现有效散热,散热量随流体进口温度升高而增加,随真空压力升高而线性减小;无排放消耗型散热系统中收集装置的水蒸气吸收速率不小于蒸发速率时,将不会削弱微孔膜蒸发的散热能力。     

空间无排放消耗散热概念及试验验证

空间任务中缺乏有效辐射散热通道情况下，消耗型散热是排散航天器废热必不可少的技术途径，但其存在长期应用中资源消耗量大的问题。针对未来长期空间任务，提出无工质排放的消耗型散热概念。首先通过微孔膜蒸发消耗型散热试验，评估该试验系统在不同真空压力下的散热能力；之后基于此设计柔性收集装置，开展微孔膜蒸发?水蒸气收集联合试验。试验结果表明，微孔膜蒸发可以在无工质排放条件下实现有效散热，散热量随流体进口温度升高而增加，随真空压力升高而线性减小；无排放消耗型散热系统中收集装置的水蒸气吸收速率不小于蒸发速率时，将不会削弱微孔膜蒸发的散热能力。     

航天器热防护材料不同边界条件下的隔热性能试验研究

通过试验检测热防护材料或结构的隔热能力是航天器与高超声速飞行器安全可靠性设计中不可缺少的重要环节。为获知隔热性能试验中3种不同边界条件下(试验件竖直放置,水平放置散热面向下,水平放置散热面向上)平板试验件散热面温度的差异,建立3种热试验装置,对轻质隔热材料进行不同温度条件下的隔热性能试验测试(散热面敞开)。试验结果表明:试验件水平放置散热面向下时的散热面温度最高;水平放置散热面向上时的散热面温度最低。当热面温度为1000℃时,1800 s后,水平放置散热面向下比水平放置散热面向上时的散热面温度高19.7%;试验件竖直放置比水平放置散热面向下时的散热面温度低2.3%。数值模拟结果与试验结果一致性良好,验证了试验结果的可信性和正确性。研究结果可为航天器与高速飞行器热防护系统设计及试验方案的确定提供重要参考依据。     

六面体小微卫星散热面最优化设计

以散热面吸收外热流最小为目标函数,建立了基于六面体卫星的散热面最优化设计模型,并以某倾斜轨道六面体小微卫星为例、针对不同卫星热耗分别得出了最优化的散热面布局。计算结果表明:采用文章所述的最优化设计方法得到的散热面布局,可以有效降低由于卫星吸收外热流变化造成的整星温度的波动,可以为六面体卫星散热面的优化设计提供理论支持;进一步分析表明,不同热耗水平的卫星对应不同的最优化散热面布局。     

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。     

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.     

基于DBF的波束功率控制及优化设计技术

低轨卫星系统近年来得到了广泛的关注和发展,卫星的轨道高度低,具有传输延时短、路径损耗小的特点,可以为小型化用户终端提供服务,但也存在单星覆盖区内路径差异大、卫星业务分配不均和工作动态范围大的问题。针对这些问题提出了一种适用于低轨卫星的波束优化设计方法,采用地球匹配波束设计,来实现更好的链路质量和覆盖效率。在下行波束设计中,通过唯相位加权优化设计方法,在满足波束增益要求及波束间C/I的基础上,实现了单波束功率由0%~100%的调整能力。针对低轨卫星移动通信业务随时间变化,导致发射组件输出功率长时间工作于回退状态的特点,提出了一种通过卫星业务处理器实现业务量变化与功放的最佳效率供电电压匹配调整的星上自适应功放功率随动技术,使得功放平均效率有效提高,减少了天线的平均功耗和热耗。     

一种星载相机EMCCD高压驱动电路设计

介绍了一种星载相机电子倍增CCD（EMCCD）高压驱动电路的设计。该设计基于FPGA,采用直接数字频率合成技术实现正弦码数的发生,并能接收卫星指令信号进行在线调幅和调相;然后通过低压差分信号（LVDS）总线和高速大幅值运放技术,把正弦信号转化为EMCCD所需的高压倍增驱动信号。利用仿真与计算进行电路参数设定,并研制了实物样机。试验结果显示：电路生成的驱动信号相位调整步长为π／8,幅值调整精度优于0．01V。该设计可为国内后续EMC-CD卫星相机的研制提供参考。     

中继卫星系统仿真软件设计与应用*

设计开发中继卫星系统仿真软件,并针对理想信道条件、I/Q幅相不平衡、幅频特性、群时延、相位噪声、功放饱和条件、非线性信道条件这七种信道,仿真16QAM和16APSK的误码率性能,并对仿真结果进行分析。利用仿真平台得出的非线性信道条件下误码率需求与所需信噪比之间的关系,可以作为完善系统技术指标的重要依据,为中继卫星系统后续建设和应用提供重要参考。     

FY-2C星数传与云图广播转发器分系统

介绍了风云二号(FY-2)气象卫星数传与云图广播转发器分系统的功能、组成,以及频率配置、传输信号特性和增益与功率等主要技术指标.给出了C星分系统转发器的技术改进.阐明了采用的收发多工器、射电天文保护滤波器、固体功率放大器(SSPA)和功能转换开关等关键技术.测试结果和在轨运行状况表明,C星数传与云图广播转发器的性能符合设计任务书要求,在轨运行正常稳定.     

基于交错带状线3 dB电桥的大功率功放技术

在现今的军用电子系统中，功率放大器起着举足轻重的作用。功率合成器件作为功率放大器的重要组成部分，需要满足高合成效率、高功率耐受能力和小型化的特性要求。基于交错耦合带状线定向耦合器，通过宽带匹配级联设计了一款8 GHz~12 GHz的四路功率合路器。测试结果显示：四路功率合路器的隔离度<-15 dB，回波损耗<-19 dB，合成效率>78.7%。基于该四路功率合成模块研制了一款X频段功率放大器，样机尺寸为52 mm×38 mm×5.5 mm，放大器在8 GHz~12 GHz的最大输出功率为52.2 dBm（40%占空比），插入损耗<1.4 dB。与传统的平面结构相比，基于这种功率合成器的结构更紧凑，合成效率更高，隔离度更好，功率耐受能力更强，适用于卫星通信、雷达和电子对抗等领域。     

卫星通信地面终端射频一致性测试及仿真分析

介绍了卫星通信系统体制、地面终端的基带处理过程,以及发射机射频指标和测试算法,利用MATLAB和ADS软件搭建了基带信号生成模块、发射机模块,对终端发射机的发射功率、误差矢量幅度、占用带宽、邻道干扰进行了仿真。仿真结果表明,上变频器的射频带宽过小会使调制信号的误差矢量幅度增大,放大器工作在非线性区会对占用带宽和邻道干扰有较大影响,使发射机不满足射频一致性要求。本文的研究结果对设计卫星通信地面终端具有一定的借鉴意义。     

星载TWTA备份环开关切换的遗传算法研究

通信卫星在轨运行时,行波管放大器发生故障,如何准确快速切换到备份放大器是卫星运营商十分关注的问题。文章提出了一种基于遗传算法的星载功率放大器的备份环开关切换方案,通过编码将开关及其位置信息融入染色体中,根据设计的适应度值计算来判断染色体即开关切换方案的优劣,采用选择-交叉-变异的循环来模拟生物种群的繁殖、竞争、淘汰、平...     

一种基于共面线的毫米波宽带预失真线性化技术

针对毫米波卫星通信前端发射系统中固态功率放大器的非线性失真问题,提出了一种新型毫米波模拟预失真线性化技术。该技术采用毫米波共面线集成非线性器件,与传统的基于微带线集成非线性二极管器件的方法相比,避免了接地电感等不连续性干扰,提高了工作频率,拓展了工作带宽,在毫米波频段实现了宽带预失真非线性补偿。试验结果表明:在Ka波段13GHz(25~38GHz)频率范围内,由该技术实现的预失真线性化电路在输入功率15dB变化范围内,实现了3dB左右的增益幅度扩张和20°左右的相位压缩。将该预失真线性化技术应用于改善一型工作频率为29.6~30GHz,输出功率为5 W的毫米波功率放大器的线性性能。双音信号测试结果表明:功放在1dB压缩点回退7dB的条件下,三阶交调失真改善度高于10dB,并在29.8GHz时达到19dB。该技术可用于满足现代大容量、高速无线通信,特别是毫米波卫星通信前端系统的需求,实现高质量、低误码率的数据无线传输链接。     

FY-2C星应答机子系统技术改进

阐述了风云二号(FY-2)C星测控分系统应答机子系统的功能,以及载频中心频率、工作体制、接收机输入信号电平、馈线损耗、发射性能和功耗等主要技术指标.给出了子系统的组成和工作原理.介绍了C星应答机的倍频链电路、调制器、选用固态功率放大器(SSPA),以及功率合成器放电余量增大等设计改进.试验验证及在轨运行状况表明,C星应答机工作正常,所作技术改进正确有效.