工作点对氮化镓微波功率器件交调特性影响研究

氮化镓微波功率器件非常适用于卫星通信，而交调特性是通信载荷最重要的指标之一。文章首先结合器件输出特性测试结果，选取不同工作状态下的偏置点对氮化镓微波功率器件进行交调特性测试。测试结果表明，在不同的栅压范围内，器件交调特性呈现不同的变化趋势。其次，通过对器件进行跨导测试，研究交调特性与器件跨导特性的关系，并通过分析在不同偏置条件下器件跨导随射频输入信号的变化规律，对器件在不同工作状态下的交调特性进行解释。最后，通过氮化镓微波功率器件能带结构分析，研究了器件跨导随栅极电压变化的物理机制。文章的研究成果对氮化镓微波功率器件在卫星通信领域的应用具有指导意义。     

基于软件定义的航天器分布式电源系统设计

针对电源系统架构灵活性的需求,提出了一种基于软件定义智能功率单元的可重构航天器分布式电源系统设计。给出了系统的分布式架构,采用了一种可软件定义的标准功率单元实现所有发电单元、储能单元的分布式接入。智能功率单元可以通过星载计算机软件定义工作模式,满足不同单元的接入需求。通过搭建分布式电源系统仿真模型,对不同故障情况进行了验证,结果表明:分布式电源系统的可重构控制策略,实现了电源系统高可靠运行。最后,对提出电源系统设计的优势进行了总结。     

推进剂泄漏自动检测

目前正在研制一种应用于地球至轨道的火箭发动机的氢泄漏自动检测系统。该系统由三个部分组成:一个传感器阵列,一个信号处理装置和一个诊断处理器。传感器阵列由放置在特殊的可能泄漏点和可能泄漏区域的独立的固态传感器组成。信号处理装置给传感器提供激励电源,并把传感器模拟信号转换为数字数据。诊断计算机对传感器的输出加以分析从而确定泄漏源和泄漏的量级。来自传感器网络的泄漏数据由软件知识进行解释并通过包含三维泄漏形象的图形用户接口显示出来。该系统的设计要求已被拓展到假定最终将应用于需要有大约72个测量点的航天飞机的主发动机。组装了一个实验性系统以验证该系统的工作性能。该系统包括实验性电子部件和数据处理运算软件。正在进行的一项试验,以评估在模拟发射前和飞行状态下该系统的工作情况。该实验系统由16个传感器的网络组成,这些传感器安装在模拟发动机部件试验台上。传感器的响应,定向及数据分析算法的性能用实验台中所产生的已校准的泄漏量来进行评估。一个飞行实验系统也正在研制之中,这个系统由8个传感器和能自主控制及记录数据的电子元件组成。     

一种深空探测器电源共用的方法

针对深空探测器重量约束苛刻的特点,提出了一种适合探测器A和B组合体的电源共用方法,充分利用探测器A和B电源控制器原有的功率模块,设计电源共用电路和一套逻辑控制指令,通过两器间的电接口实现电源共用,并对该方法的技术先进性进行了详细分析,可为深空探测器电源系统设计提供参考。     

立方星电源系统最大功率点跟踪优化控制方法

针对立方星在能量来源严重受限条件下如何提高太阳能利用率的难题,提出一种适用于立方星的集中供电式空间微电源架构(EPS),并设计基于改进粒子群优化算法的最大功率点跟踪(MPPT)控制策略来提升能量转换效率。首先,推导太阳电池阵列的数学模型,并根据太阳电池阵列的工作特性,提出电源系统最大功率点跟踪控制的物理系统实现结构。其次,设计基于改进粒子群优化(PSO)的最大功率点跟踪控制算法,并进行了数学仿真校验。最后,对所设计的电源系统架构进行了硬件实现和试验验证。地面试验结果表明,电源系统的太阳能最大转换效率可达95.5%。该电源系统成功应用于世界首颗12U立方星“翱翔之星”的飞行试验,在轨数据表明电源系统工作状态良好,为微纳卫星电源系统的设计提供了有益参考。     

FY-2卫星功率合成器低气压放电和微放电预防

阐述了星载无源大功率部件发生微放电和低气压放电的原因.讨论了提高风云二号(FY-2)卫星测控系统中功率合成器低气压放电阈值的方法,并提出增大内部间隙、提高器件内表面洁净度和改进调谐螺钉设计等措施.实验结果表明,功率合成器放电容量由4.5 W提高至9 W,从而大幅改善了其低气压临界工作状态.     

LEO卫星电源系统拓扑研究

基于30个近地轨道（LEO）卫星任务及其电源系统应用情况,在系统层面上对5种电源系统拓扑进行了分析比较,包括配置方式、控制原理、效率及器件等。针对功率调节性能和器件组成规模,选择配有最大功率点跟踪（MPPT）的升一降压调节器（B2R）作为多适用的电源系统拓扑。此系统适应LEO卫星需求,属于拓扑用途广泛的电源系统,可通过合理配置热备份的功率调节模块来实现功率组合及可靠性设计,具有较高的兼容性,能够满足中国LEO卫星任务需求。     

风云二号转发器系统电磁兼容问题研究

简要描述了风云二号转发器系统工作状态，介绍了该系统在部件级验收测试及系统联机过程中所遇到的电磁不兼容问题，给出了电磁兼容实验结果及初步理论分析，力图找准问题根源并寻求解决办法，最后对系统EMC设计提出几点建议性意见。     

一种基于sCMOS的商业天基望远镜成像电路

基于工业级sCMOS传感器Gsense400BSI研制了一种高集成度、低成本、低功耗和高可靠性的成像电路,电路采用FPGA作为主控芯片,采用双DDR3实现数据缓存,电路包络尺寸为70mm×70mm×20mm。与此同时,为降低成本,提高电路的能效比和稳定性,选用有飞行经历的工业级器件,对供电纹波要求的低功耗供电网络和大功率器件散热布局等方面进行多项优化。通过测试得到该成像电路功耗小于2W。在没有主动制冷模块的情况下,该电路在轨工作良好。在轨成像期间sCMOS传感器温升不超过0.1℃,在某些应用领域摆脱了对制冷措施的依赖。由于sCMOS传感器具有高集成度、低噪声和高量子效率的特征,可用于实现对微弱星光的识别,应用自动曝光算法可快速得到合适的曝光时间范围,因此该电路在商业天基天文观测领域具有广阔的应用前景。     

空间智能桁架作动器/传感器位置优化中的遗传算法应用

研究了空间智能桁架振动控制中的作动器／传感器位置优化问题。在对作动器／传感器进行动力学建模的基础上，推导出整个空间桁架机电耦合作动方程和传感方程。基于作动效率和观测效率，提出了不依赖于控制方法的位置优化准则，采用遗传算法对作动器／传感器位置进行了优化。最后针对空间智能桁架进行了位置优化仿真和模糊振动控制仿真，仿真结果验证了遗传算法优化此类问题的优越性、可信性。     

交通流特性参数的识别与测量

提出一种用于交通流管理控制系统中交通流特性参数自动检测的新办法 ,介绍该方法的基本原理、识别模型及据此方法研制成功的在线实时智能检测系统的实验结果。这个系统较好地应用了模式识别技术 ,故不仅能自动区分机动车与非机动车 ,判别车型 ,准确地检测出机动车流特性参数 ,而且能自动准确地检测出非机动车 (自行车 )群体流量。此系统样机现场连续运行 3年多 ,已获满意结果     

一种基于快速可恢复电机驱动电路的单粒子锁定防护设计方法及应用验证

随着航天器负载对功率需求的不断增大,产品设计中对电机驱动电路的可靠性提出了更高的要求,而选用一体化集成电路是电机驱动电路设计的一种成熟方案。文章针对商用现货器件MSK4351的空间应用需求,提出了一种应用快速、可恢复电机驱动电路的单粒子锁定防护设计方法,通过模拟试验验证了该防护电路能够自动探测和迅速解除单粒子锁定现象;并结合设备的在轨工况开展了器件空间应用的单粒子风险分析,结果表明器件的使用风险可接受。目前已应用的电机驱动电路在轨工作稳定,表明该防护设计方法具有一定的工程应用价值。     

一种基于脉冲前导的数字相控阵距离校零方法

数字相控阵设备使用了高速AD、FPGA等大量数字器件，每次设备上电重启后，数字器件频率参考时钟的初始相位存在随机性，由此带来的时延抖动导致设备距离零值发生变化。在工程应用中，一般会在每次设备上电重启后实施一次系统校零，以确保测距零值的正确性，但这一处理无疑增加了系统工作的复杂性。提出了一种通过添加前导脉冲控制实现固定传输时延的方法，采用该方法后无需每次上电重复实施系统校零，简化了设备使用模式。仿真测试结果和工程实践验证了方法的有效性。     

智能气囊的冲击主动控制原理实验研究

智能气囊是一种应用智能材料结构设计的智能缓冲构件。智能气囊能在缓冲过程中主动控制冲击过载，可使缓冲过程的冲击过载更为平缓，提高缓冲保护的有效性。本文首次对智能气囊的结构组成、缓冲原理进行了理论分析和实验研究，并对智能气囊的冲击主动控制原理进行了实验验证。其中驱动机构采用层叠电致伸缩驱动器设计，因电致伸缩材料具有执行力大、响应快、线性范围宽的特点。文中利用层叠电致伸缩驱动器设计了智能气囊排气装置，测试了其动态响应特性与缓冲驱动特性。研究结果表明，该排气装置具有良好的驱动性能，可以满足智能气囊的排气控制要求。控制采用了一维的模糊控制方法，提高了控制的速度。实验研究结果证实智能气囊缓冲器的原理是正确的。     

航天器器一地对应仪表显示系统软件的设计与实现

仪表显示系统作为航天器性能参数、导航参数显示及航天员人机交互的窗口,在航天飞行任务中发挥着重要作用.针对依据工程遥测源码值监视航天器状态的传统方法直观性差、不便于地面人员监控的特点,文章设计并开发了一套基于VC++和OpenGL的航天器器一地对应仪表显示系统软件,并对其实现进行了分析和说明.该软件仿真了多功能仪表显示器...     

航天器电源系统大功率智能配电技术

随着航天器功能的增多和容量的增大,对电源系统的配置、管理、故障检测与诊断以及可靠性和可维修性都提出了更高的要求,促使航天器配电技术向着大功率和智能化方向发展。文章介绍了“天宫一号”目标飞行器电源系统采用的大功率智能配电单元,并在此基础上提出了智能能源管理单元设计。通过采用智能数据处理、固态功率控制等改进技术,将大功率智能配电系统进一步提升和完善,拓展其应用领域,以满足未来载人航天和深空探测任务发展的需要。     

基于FPGA中CLB结构模型的内部进化及其容错

内部进化是研究在线可进化硬件的方法,可用于实现容错、自适应的航天器硬件系统.现场可编程门阵列(FPGA,Field Programmable Gate Array)是目前实现数字电路进化的主要可编程逻辑器件.本文分析了FPGA的结构特点,对其基本组成单元可配置逻辑块(CLB,Configurable Logic Block)的结构进行了简化,提出一种可编程逻辑器件模型,设计了一种基于该模型的内部进化方法,并实现了一个内部进化系统.采用故障注入的方法对内部进化的容错特性进行了研究,讨论了可进化硬件实现容错的条件.     

阳极层推力器的研究现状与发展趋势

通过对阳极层推力器的工作原理、特点、羽流特性以及国内外阳极层推力器的研究现状与发展趋势的介绍和分析,指出了阳极层推力器是目前应用前景最好的电推进器之一,并且阳极层推力器正朝着更高功率和/或更高比冲的方向发展。随着空间技术的飞速发展,对高功率和/或高比冲的阳极层推力器的需求将越来越迫切,世界各国在这上面的投入也将越来越大。     

100 kWe级空间快堆核电源系统仿真平台开发与应用

空间核反应堆电源作为一种具有竞争力的空间电源方案,正逐渐受到关注及应用。本文针对一个100 kWe级锂冷快堆耦合布雷顿循环的空间堆核动力系统方案,修改了RELAP5程序中的物性程序、换热模型,程序中的中子动力学模块使用蒙特卡洛方法计算快堆物理参数与堆芯控制调节参数,由此集成并建立一个空间快堆核动力系统综合仿真平台,应用该平台对100 kWe级空间堆核动力系统进行了稳态模拟与事故分析。结果表明:在瞬态发生后系统各参数变化符合预期,验证了各部件及控制系统的功能性及有效性;同时,还初步进行了仿真平台用于100 kWe级空间反应堆核动力系统设备的设计优化的实践,为空间快堆设计与安全分析提供了技术储备。     

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。