静电悬浮加速度计的地面测试与评定方法综述

本综述将静电悬浮加速度计性能指标项目归为五类,阐述了它们与需求的关系,强调了采样率为10SPS、相应的闭环传递函数带宽为3Hz的必要性。指出实验室标定会受到环境振动噪声的干扰,通常的标定方法均不适用,静态标定的首要困难在于准确测定失准角;用专用摆台作动态标定可以大致判断标度因数并观察两台加速度计模型方程各参数的一致性;为了在专用摆台上进行各项性能测试,加速度计检验质量需要在地面重力下悬浮;落塔试验的功用有限,并非加速度计性能指标的量化评定试验;射前检验加速度计噪声采用分析证实的方法,为了降低噪声,必须依靠详尽的理论分析和实验验证,一一找出各种影响因素及其影响程度,采取有力措施,切实加以改进。
     

高稳定13～18GHz GaAs FET介质振荡器

本文介绍一种Ku波段串联反馈式GaAsFET介质稳频振荡器(简称KuDRO)。该振荡器由一个Ku波段FET振荡电路及一个高Q、低耗的介质谐振器串联反馈电路组成。其性能指标:在13～18GHz频带内用不同尺寸的介质谐振器在一块MIC基片上分别制出5种点频率的高稳定振荡器,功率输出为10～20mW;室温频率稳定度达2×10~(-5);在-45℃～+70℃温度范围内频率温度系数达±2PPm/℃,功率温度系数为0.02dB/℃相位噪声达-75dBC/Hz;杂波抑制度小于-60dBC;体积为36×30×16mn~3;重量为35g。     

谐振式加速度计自激振荡电路性能评价方法的研究

针对谐振式加速度计成品率不高、精度低等问题，以石英振梁加速度计为例，采用引进标准信号，将谐振电路作为“黑盒子”，对其开展独立的评价。通过评价电路的驱动电压幅值稳定性、移相稳定性、全温幅值/相位对称性等指标，与加速度计实际指标建立了一一对应的关系，为加速度计研制与性能提升提供了有效依据。实际运用表明，电路噪声性能、温度性能大幅提升，产品成品率从70%提高到了约90%。     

阵列宽带集成光电收发模块

文章提出一种应用于光载无线通信系统的阵列集成宽带收发模块，具有宽频带、高线性度、低损耗等优良性能。重点介绍了光收发模块的整体结构设计，包括高频管壳结构设计、微波电路设计、光学结构设计等。基于三维微波电路结构，实现了四通道阵列收发模块的混合集成研制，其级联-3dB带宽均达到18GHz以上，在DC-18GHz带宽内反射损耗均在-10dB以下，输入1dB压缩点达19dBm，无杂散动态范围为110dB·Hz2/3。     

高性能晶振倍频链

介绍晶振倍频链的设计原理、组成.测试表明,已研制的各频段晶振倍频链的各项指标,尤其是输出信号的单边带相位噪声较优良.分析表明,因倍频链引起的相位噪声变坏度达到理论值.用HP3048A相位噪声测试仪测量各频段的晶振倍频链分别是:当偏离载频1kHz处,输出信号分别为2.2GHz、10GHz和2cm时,相应的边带相位噪声分别为-110dBC/Hz、-98dBC/Hz和-95dBC/Hz.这些指标均达到80年代国际先进水平.带宽为3%—4%的晶振倍频链已在整机或仪器上使用,效果良好.     

星载二维转台减振驱动控制设计

星载二维转台伺服机构是一种高精度指向调节机构，目前在轨运动应用频带在1Hz~300Hz范围，步进电机在低频旋转时存在振荡问题。为了解决此问题，文章基于正弦脉冲宽度调制（sine pulse width modulation,SPWM）提出了一种控制步进电机细分设计方法。系统以FPGA为控制核心，以LMD18200为电机驱动输出，构成了一个完整的运动控制平台，实现SPWM步进电机的细分控制。通过ModelSim软件仿真和实践表明，电机在低频时能运行平稳，有效降低了电机运行中的噪声和启动、停止时的振动，转台转动过程中抖动明显减小。     

基于鲁棒估计的捕获段面目标图像处理

深空探测捕获段导航图像为含轮廓面目标图像，目标质心与光心并不重合，传统加权质心方法无法有效提取目标视线。文章通过最小平方中值法对提取的面目标导航图像真实边缘轮廓进行椭圆鲁棒拟合，该方法能够有效估计出目标中心视线，同时能够抑制由于目标表面坑洞等纹理特征引起的误差，对伪边缘、拍摄噪声均不敏感。最后，通过大量仿真与真实图像处理，对算法进行验证。结果表明，用文中方法估计的目标中心投影点坐标精度优于0.1个像素，视线误差优于1×10-4rad，方法具有极高的鲁棒性，对捕获段图像处理有一定的参考价值。     

高倍频程火山烟雾超宽带平板天线

在3m×1.5m×0.2m的尺寸限制下，基于电阻加载技术设计了一种新颖的高倍频程火山烟雾超宽带平板天线。该天线采用同轴馈电，通过扫参仿真优化低频匹配电路，实现了从标准的传输线阻抗（50Ω）到自由空间波阻抗（377Ω）的完美渐变，获得了最佳的低频拓展辐射性能。仿真结果表明天线在300kHz~300MHz的频带范围内驻波比（VSWR）小于2.5（S11<-7.2dB），首次实现了1000倍频程超宽带辐射，远场辐射方向图表明天线在前向实现了近似均匀场辐射。研制了实物天线，并开展了实验测量，实验结果表明天线在前向实现了近似均匀场辐射，天线的波形保真特性良好，天线背向辐射小于5%。     

基于光频率梳的宽带微波光子镜像抑制下变频

文章提出了一种基于微波光子技术的宽带镜像抑制下变频方案。在本方案中，利用两个强度调制器（intensity modulators,IM）构成梳线间隔为3 GHz的光频率梳，可以将2GHz~40GHz的微波信号下变频为0~1.5GHz的中频(IF,Intermediate Frequency)信号。基于90° 光耦合器构成的Hartley 结构，本方案实现镜像抑制下变频。仿真验证了此方案的有效性，在2GHz~40GHz的频率调谐范围内，镜像抑制比可以达到67 dB，动态范围为100 dB·Hz2/3。     

星载C频段100W脉冲固态功率放大器设计

为了满足卫星系统对星载固放产品的小型化、高集成的要求，文章应用国产氮化镓高电子迁移率晶体管（GaN high electron mobility transistors, GaN HEMT），设计实现了一款星载C频段100W脉冲固态功率放大器（Solid state power amplifier, SSPA）。针对系统对固放性能的要求，采用阶梯阻抗变换匹配的方法，应用ADS电路设计软件，对功率放大模块中输入/输出匹配电路进行了精确仿真及性能验证，以保证功率放大电路在稳定工作的前提下，其输出功率和效率均能满足指标要求，最后给出了固放整机的实际测试数据。该固放在40MHz工作频带、脉宽1.8ms、占空比18.7%的条件下，输出功率大于108W，发射链路增益大于57dB，整机直流功耗小于60W，实现了C频段星载大功率脉冲发射机的固态化。经环境试验考核和系统联试验证，在工作温度范围内，固放的输出功率大于100W，变化小于0.3dB，表明该固放可完全满足卫星雷达系统的使用要求和可靠性要求。     

基于BG算法的微波成像仪图像重建技术研究

基于用FY-3气象卫星微波成像仪(MWRI)的有效视场(EFOV),用BG算法对MWRI的空间分辨率重构进行了研究。给出了重建原理,引入折中参数控制分辨率与噪声的比例。对MERI的10.65GHz V通道进行了分辨率重构,在有效扫描角±45°区域内使用重构采样算法,确定重采样分辨率60km、折中参数为1×10-6,并获得了此条件下各探测通道最优重构分辨率及重构后的性能指标。结果表明:MWRI统一探测分辨率60km时,18.7,23.8,36.5,89GHz通道的噪声被大幅抑制,合成足迹的噪声为原始噪声的约10%,插值误差均小于5%,MWRI所有通道可很好地工作于匹配分辨率60km。     

晨昏轨道卫星三结砷化镓太阳电池阵功率衰减估计

文章针对空间环境对于GaInP2/InGaAs/Ge太阳电池输出功率衰减影响，以运行轨道高度接近1000km的某晨昏轨道卫星为对象，在分析轨道半长轴与倾角摄动、光照角变化、降交点地方时漂移、日地距离波动等因素的基础上，首先讨论了电池工作温度和输出电流变化，建立太阳电池输出电流拟合模型；提出了发展拟合电流的归一化处理新方法，进行光照角、温度、地球反照归一化，重点减小太阳光源功率波动的影响；最后，利用实际在轨数据进行检验。结果表明，利用新方法得到的电流数据衰减特征明显，一致性较好；太阳电池功率衰减因子约为-1.02×10-5/d，年衰减率约为0.372%；在轨15.5年后，输出功率衰减预测约为6.6%；GaInP2/InGaAs/Ge太阳电池抗辐照性较好，适宜于近地空间长寿命应用场合。该方法可应用于在轨卫星长期测控与管理中的遥测诊断、能源估计与预测、器件健康状态评估等方面。     

NAND Flash存储器单粒子效应试验研究

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-7cm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。     

新型超声波马达的实验研究

改进了扭转耦合型超声马达的结构、超声换能器的粘接工艺以及超声驱动电路并进行了实验数据的分析。所设计的扭转耦合型超声马达的主要参数为：在输入电压为50V，频率为32.83kHz时、无载转速为160r／min，在1．5N．cm负载转矩下，转速为90r／min，此时马达的输入功率、输出功率分别为1．2W和0．14W。     

V 频段卫星通信天线捕获跟踪系统研究

随着卫星通信向大容量、网络化发展,Q/ V 频段逐渐应用于卫星通信的星地馈电链路和星间链路。为了掌握Q/ V 频段卫星通信技术,课题开展了频率较高的V 频段卫星通信天线捕跟系统研究和关键单机研制。由于V 频段天线波束窄,天线指向精度要求高,课题选择了程控+自动跟踪的天线指向控制方法,天线捕获跟踪采用单通道单脉冲体制方案。针对V 频段1. 8m 天线,解决了反射面赋性设计、精加工和形面精度测试,馈源小型化、精加工和装配,以及天线增益测试等难题。解决了V 频段单通道调制器芯片电路稳定工作和参数优化方法,实现了低噪声、高增益和高的和差通道隔离特性。在单机研制基础上,搭建了V 频段天线捕跟系统,通过外场捕获跟踪试验,获取了V 频段卫星通信天线捕跟系统关键参数:天线增益大于56dBi,低噪放噪声系数小于4. 2dB,自跟精度优于0. 05°。通过课题研究,验证了天线捕跟系统优良的跟踪性能,突破了V 频段关键单机设备研制技术,为后续型号应用积累了工程经验。     

高冲击试验测试装置及校准技术研究

研制出Hopkinson杆（霍普金森杆）高冲击加载装置，搭建起高冲击测试校准系统，基于LabVIEW和Matlab软件开发环境，编写系统控制程序，数据分析与处理程序，以高冲击MEMS加速度传感器为被测对象，开展冲击测试与校准技术研究，解算出传感器冲击灵敏度和频率响应指标。试验结果表明：利用该试验测试装置对冲击传感器进行测试校准，满足传感器主要静态指标测试要求；对传感器频响指标进行测试校准，得到传感器幅频特性和相频特性曲线，满足传感器动态特性测试要求。该Hopkinson杆冲击试验测试校准装置及测控系统能够实现冲击加速度传感器主要静态特性和动态特特指标的测试校准要求，平均灵敏度为0.657 548 μV/g，不确定度优于4%，幅值线性度偏差≤±5%的工作频带为12.5 kHz。本研究对高冲击试验测试的应用提供一定借鉴和参考。     

一种新型星载QPSK调制模块的设计

调制模块是光学遥感卫星、微波遥感卫星及载人航天数据传输系统中必不可少的一部分，同时QPSK调制也是星载输出传输系统中最常用的调制方式。文章介绍的新型QPSK调制模块创新点在于：1)使用微带到槽线的过渡结构实现巴伦的功能及调制的功能，使调制模块达到更优的幅相指标；2)采用基带数据通过微带线通孔传输数据的方式代替金带压焊的方式，避免了金带压焊环节带来的人为风险；3)采用1/4波长电桥的设计方法替代Lange桥实现载波相位相差90°功分的功能，解决了Lange桥电装过程中金带压焊困难的问题。在设计过程中，采用场路联合的仿真设计方法，从阻抗匹配和场模式两方面对该结构进行了分析，应用Advanced Design System和Computer Simulation Technology联合仿真对电性能进行仿真优化，实现了QPSK调制电路良好的幅相特性和匹配特性。目前，该创新型设计方法已应用于工程化的调制模块设计中，在提升调制模块模块的性能的同时降低了生产制造难度。     

一种Ka频段宽带宽角扫描微带天线

针对低剖面微带天线带宽窄的问题，设计了一种高度仅为0.11λ0的双层贴片开槽微带天线，通过双贴片同时馈电的方式，展宽了微带天线的带宽，实现了驻波带宽达到17.9%。经过HFSS（High Frequency Structure Simulator，高频结构仿真器）设计仿真结果表明：该天线单元具有良好的阻抗匹配特性，驻波带宽在17.9%，增益为5.89 dB，符合宽带天线的标准。将该天线单元组成6×6阵列，通过仿真分析得出，天线在31.0 GHz~36.5 GHz频带范围内VSWR（电压驻波比）≤2，相对带宽达到16.4%，增益达到20.28 dB，-60°~60°扫描范围内具有良好辐射特性。该天线具有小型化、易于集成、制造简单等优点，可用于多种通信系统中，应用前景良好。