星载大功率固放局部低气压放电的防控技术

文章介绍了星载大功率微波产品低气压放电的机理。选取典型大功率产品L频段850 W固放，对其低气压放电阈值进行计算，对导致产品内部电路低气压放电的因素进行了仿真分析，利用热真空试验验证了仿真计算的正确性。最后从设计、工艺方面提出了有效防控的措施。     

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。     

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。     

星用微波集成电路TaN薄膜电阻的功率耐受值研究

氮化钽(tantalum nitride, TaN)薄膜电阻电路是星载放大器、功分器等典型产品中必不可少的组成部分。在较大功率信号施加的条件下,TaN埋嵌电阻部位热效应较强,出现电路失效或烧毁的可能性也较其他部位大。星载微波单机应用环境条件恶劣,对于薄膜电阻的应用可靠性要求极高,常规侧重高温工况,热处理等条件下的氮化钽电阻功率耐受性研究无法得到实际星载应用工况中氮化钽电阻的功率特性,势必需要通过模拟实际应用工况和边界条件,通过设计制作氧化铝基板上不同尺寸TaN薄膜电阻样件,测量在施加不同电流的工况下电阻表面和电阻电极的温度,并根据电阻表面最大允许温升对应的电流,计算出可耐受的最大功率,完成了TaN薄膜电阻的功率耐受性研究。研究结果表明,在基板厚度一定时,随着电阻面积增大,薄膜电阻耐受功率呈增大趋势;较大尺寸薄膜电阻的功率耐受随着基板厚度的增加而降低。此研究结果对后续优化星用微波电路设计,提高宇航微波产品应用可靠性,减少不必要的设计冗余,有重要意义。     

航天器大功率微波部件微放电测试研究进展

微放电效应是由真空条件下的微波部件在电磁场驱动电子运动碰撞部件产生二次电子倍增引起,发生时将引起噪声电平抬高、部件表面损坏、微波传输系统驻波比增大、甚至导致微波部件永久性失效,成为星载大功率微波部件研制的瓶颈问题之一.因此大功率微波部件在随卫星发射之前需要进行严格的微放电试验验证.本文介绍了常用的微放电检测方法,包括近...     

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。     

高分三号卫星X频段固放寿命试验方案设计与验证

首先对X频段固态功率放大器(简称固放)的寿命进行了相关分析。针对高分三号(GF-3)卫星的在轨使用工况,分析出其寿命期内关键验证项目,并分别对设计试验进行验证。包含开关机电路的寿命分析及验证、大功率放大电路的寿命分析及验证、典型工艺的寿命分析及验证三个方面。其中大功率放大电路的寿命验证使用经典的Arrhenius模型,以热应力作为加速因子,进行加速验证。典型工艺选取导电胶粘接工艺,疲劳失效采用Confin-Manson模型进行分析验证。通过相关寿命试验验证,证明X频段10 W固放可以满足8年寿命要求。     

星载T/R组件自动组装关键工艺研究

随着相控阵天线在航天领域的应用,对星载T/R组件轻量化、幅相一致性和可靠性的要求越来越高,而传统手工组装效率相对较低,且难以满足一致性的要求,为此,基于数字化制造开发了微组装生产线自动组装技术,通过研究自动化组装设计工艺性要求,突破自动贴装和自动键合的关键技术,实现了星载T/R组件的精密自动组装.经过生产验证,自动组装的T/R组件免调试,满足性能一致性要求,产品组装效率显著提高,为星载微波产品数字化制造提供了技术基础.     

高纯氧化铝基板的制备要点与宇航应用验证实践

通过分析高纯氧化铝陶瓷基板的制备要点，梳理了制备关键工艺与基板特性指标之间的关系，梳理出星用高纯氧化铝陶瓷基板的验证需求，最终提出了高纯氧化铝基板的验证思路，即在将全部验证项目分为构件级和组件级两个大类的基础上，进一步建立起三级验证指标体系。就具体验证项目的设计与实践，进行了细致的分析讨论。得出结论，验证过程体现出的既基于已有标准框架和测试原理，又不拘泥于某一特定标准的原则与思路，不仅适合于构件级的批次稳定性与工艺适用性验证，同样也适用于组件级各验证项目和具体测试方法的确定。在确保构件级和组件级全面、准确验证的前提下，为确保较高的验证效率和较低的验证成本，需要结合标准、测试条件、应用工况三方面综合考虑和细化验证项目条件。     

真空热试验中材料放气的放气量及其导热问题

材料放气是真空热试验中常见的现象,文章分析了材料放气的过程和机理,给出了计算放气量的两种方法.对于平缓的材料出气过程,从气体扩散的角度,利用费克第二定律求解得到了平板材料模型的气体浓度分布,并由此计算出放气量;对于短时间内的剧烈放气过程,是根据放气后的抽气试验数据拟合出抽气曲线,以此反算放气量的大小.文章最后还分析了由于放气而引起的低压气体导热过程,为真空热试验中的相关问题提供了理论分析依据.     

超高真空设备的放气分析

文章介绍了超高真空设备放气的理论,并给出两种放气模型:schram吸附模型和吸附-扩散模型;对设备的放气理论值进行了计算,并通过四极质谱仪得出的残余气体质谱图分析出材料放气的成分. abstract： this paper discusses the outgassing theory and two outgassing models of materials,that is,schram adsorption model and the adsorption-diffusion model based on malev's theory.the values of outgassing are calculated and outgassing of materials is analyzed by the residual gas spectrum obtained from quadmpole mass spectrometer(qms).     

飞行器出气凝结测试的非标准装置与测试方法

介绍了一种新的用作飞行器材料出气凝结测试的非标准装置的结构设置、测试方法及相应的测试数据和分析。     

星用非金属材料出气物成分及污染光学测试分析

文章利用新研制的分子污染出气物成分检测分析设备,对空间辐射致冷器用的几种星用非金属材料的出气污染物进行测试,分析鉴定材料出气物的成分,确定材料在真空烘烤过程中观察到的各种物质源。利用试验获得的材料出气污染物对光学参数的影响数据,并结合光学效应试验研究结果,进一步得到材料出气引起透镜光学参数变化的结果,为型号设计师提供直接的污染控制依据。     

星用材料出气加速规律扩散模型

基于扩散理论分析获得了星用材料在一定温度范围内出气加速过程遵循的规律，给出了加速系数与扩散系数，加速系数与出气过程等当时间及与温度之间的函数关系，并经实验测试证明，理论分析结果克能良好反映材料出气加速过程所遵循的规律。     

载人航天器密封舱非金属材料低压脱出有害气体试验研究

载人航天器舱内使用的大量非金属材料在密封环境条件下会缓慢脱出有害气体。文章通过选取舱内典型的非金属材料,进行了材料在低压环境下脱出有害气体的试验,获得了低压环境对材料脱气速度和质量分数的影响,研究结果可为航天器舱内环境控制提供参考。     

同轴谐振器低气压放电击穿瞬态电学行为研究

气体微波电离引起的低气压放电效应是限制微波部件功率容量的可靠性问题之一,而击穿瞬态电学行为的研究有助于诊断系统响应。目前大功率微波部件的击穿诊断与电路系统联系不够紧密,而探究放电所产生的等离子体对系统的影响能够改善这一现状。以TEM模式下谐振频率为2.6GHz的同轴谐振器为研究对象开展低气压放电实验,获得了100~1000Pa气压范围内谐振器的击穿功率阈值随气压的变化关系实验曲线,并通过正反向调零模块中功率计记录气体电离击穿前后的S11值。结合谐振器内部放电后的烧蚀痕迹将气体电离击穿后所产生的等离子体等效为圆柱型介质块,进行建模仿真获取放电发生后S11与谐振频率随气压变化的关系曲线,分析并发现局部阻抗的负载状态随着气压的升高是逐渐由容性向感性转变。最后基于测试系统的调零模块计算得到电离击穿前后谐振器局部阻抗的变化量与气压的实验关系曲线,验证了建模仿真结果。     

利用S变换的X射线脉冲星信号恒虚警率检测算法

针对传统的X射线脉冲星信号检测算法计算量大及在低信噪比下检测性能差的问题,提出了一种结合S变换的恒虚警率检测算法。首先,根据高斯白噪声的S变换域功率谱分布特性对累积信号的时频功率谱进行阀值滤波;然后累加阀值滤波后的信号功率谱作为检测统计量,从理论上对检测统计量的分布特性进行分析,得出检测统计量服从高斯分布,并用蒙特卡罗方法进行了验证。在此基础上,利用检测统计量的概率密度函数计算判决门限,从而实现了恒虚警率检测。理论分析和实验结果表明,本文算法的检测性能优于同类基于高斯分布的恒虚警率检测算法,并且具有较低的复杂度。     

航天器表面环境散射返回流污染数值模拟和影响因素分析

针对航天器表面出气分子形成的环境散射返回流污染问题,利用试验粒子Monte Carlo方法对圆球和圆柱体简化航天器表面环境散射返回流进行数值模拟。其中,圆球出气表面的计算结果与已有的DSMC(Direct Simulation Monte Carlo)方法计算结果一致,验证了该方法的正确性。此外,对不同长径比的圆柱表面环境散射进行了计算和分析,结果表明:来流方向垂直于圆柱对称轴时,返回分子主要分布在圆柱体侧面的迎风部位;返回通量比随来流与出气分子质量之比的增加逐渐减小,随来流与出气表面温度之比、来流分子速度比和数密度的增加而增大;不同长径比条件下返回通量比相对于上述4个参数的变化具有相似性和递变性,短粗体的返回通量比最小,长细体的最大,正常圆柱体的则居中;返回通量比相对来流攻角的变化在不同长径比条件下不再具有相似性,而是取决于有效迎风面积。     

某型号卫星微振动试验研究及验证

某型号卫星地面像元分辨率优于1 m,对成像质量要求很高。微振动成为制约该型号成像质量提升的关键因素之一。在完成微振动对成像质量影响的仿真分析后,对仿真分析的有效性和正确性进行了试验验证。该卫星微振动试验按照单机、分系统、系统和大系统4个层次展开:单机级试验主要通过六分量力测量微振动源的动态特性;分系统级试验主要通过结构加速度响应测量解决微振动传递特性是否正确的问题;系统级试验主要通过成像质量来验证微振动对光学系统影响的分析方法;大系统级试验主要通过在轨图像分析验证相关结论。上述试验对微振动从产生、传递到影响的各个环节进行了测试和验证。最终试验结果表明微振动相关工作达到预期目的,图像质量得到保证。