星上大功率电缆发热对热设计的影响分析

在目前的整星热设计中,通常不考虑电缆发热的影响,但随着设计实践的深入,发现在一些特定场合下,电缆发热对设计结果的影响十分明显,有时甚至是决定性的。文章以“海洋二号”卫星某大功率电缆为例,通过电缆所在舱段内设备温度计算结果与在轨实测数据的对比,分析了电缆发热对其所在舱段热设计结果的影响。并以此为基础,研究了电缆发热量与其带来的设计偏差之间的关系,提出了热设计中估算电缆发热对设备温度影响的方法,以及热设计中能否忽略电缆发热影响的判据。     

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。     

全金属Fabry-Perot谐振腔天线

为实现远距离微波无线能量传输,发射天线应具有耐受大功率、高增益、低损耗和结构简单等优点。针对以上需求,文章设计了一款全金属结构的Fabry-Perot谐振腔天线。整个天线包含全金属腔体,波导馈口和双层金属栅格覆盖层。覆盖层的尺寸为3λ0 × 3λ0,λ0为对应的工作波长。每一层金属栅格都包含9 × 9个单元。所设计的双层覆盖层可以看作是一种电磁带隙结构,通过优化双层金属栅格单元的厚度和间距,实现了工作频段的宽带化,仿真结果表明其在9.72GHz~10.3GHz之间实现了插入损耗小于3dB的宽频带传输特性。通过电磁带隙结构对馈源辐射出来的微波进行幅度和相位的修正实现增益的提高,仿真结果表明：不加载双层覆盖层时该天线的增益为9.7dBi, 加上覆盖层之后增益提高到了17.76dBi。为了验证上述设计和仿真,加工制作了一款全金属结构Fabry-Perot谐振腔天线,实测结果表明：该谐振腔天线在10GHz实现了17.31dBi的高增益,同时在9.51GHz~11.42GHz之间获得了回波损耗大于10dB的阻抗带宽。     

高压大功率多电平技术研究

介绍了一种用于高压大功率条件下的升压型三电平变换器.给出了变换器的拓扑结构,以及4种工作模态.分析了电路开关管和二极管的电压应力,讨论了开关管和二极管分别发生短路失效时的等效电路,并用实验进行了电路应用的可行性验证.分析了高压大功率升压型三电平变换器工程化实现中的关键器件选型和电路单管失效模式下性能提升等有待解决的问题.     

真空温变环境下大功率测试系统的功率标校研究

真空环境下的大功率试验验证对空间大功率微波器件的安全稳定运行至关重要。文章针对大功率试验中的功率标校问题,从真空罐外的常压链路和真空罐内的真空链路两部分,分别分析了大功率热效应和温度变化对功率检测标校值的影响,并以2GHz同轴系统为例进行了试验研究。研究表明：常压链路加载大功率信号30分钟内,其标校值偏差为0.12dB~0.15dB;在-40℃~ 110℃温度范围内,真空链路标校值偏差为0.13dB。这两部分偏差会导致微波器件的功率加载不充分。文章得出的结论将为真空温变环境下的大功率试验提供重要参考。     

星载大功率复杂微波部件微放电效应数值模拟

随着航天器有效载荷技术向高功率、小型化持续发展,复杂结构微波部件微放电数值模拟与阈值分析成为影响微放电分析的基础瓶颈问题。基于电磁时域有限差分计算方法与粒子模拟技术,结合二次电子发射模拟,提出了微放电电磁粒子联合仿真方法,数值模型中考虑了真实电子间的库仑力以及电子运动产生的电荷和电流变化对电磁场的影响,解决了复杂结构微波部件微放电三维数值模拟技术难题。实现了在统一的三维空间网格与时间步进行电磁场值演变计算、电子运动状态变化推进计算与二次电子产额与能量分布计算,基于得到的二次电子数目随时间变化趋势实现了微放电阈值预判,通过微放电电子随时间演化获得了微放电过程具体物理图像及放电位置,并与实际器件微放电实验进行了对比验证。结果表明,所提出的三维电磁粒子数值模拟方法可对大功率微波部件微放电效应的物理过程与具体放电位置进行三维描述,预测的阈值与微放电实验测量值吻合良好,误差小于1.2dB,验证了该方法的有效性与准确性,对于深入研究微放电效应微观物理机制、提高大功率微波部件微放电设计与分析水平具有重要意义。     

载人航天器大功率智能配电单元电磁兼容性设计

大功率智能配电单元是载人航天器的核心设备,其原理复杂,电磁兼容问题突出。文章针对大功率智能配电单元的3个主要功能模块,分别采取吸收、滤波、元器件合理选择、印刷电路板设计和屏蔽设计等多种措施,有效抑制了大功率智能配电单元的电磁干扰,同时解决了多个大功率DC/DC变换器并联工作时干扰叠加的问题。经测试验证,优化改进后的大功率智能配电单元的电磁兼容性能无超标点,满足电磁兼容性设计要求。     

美国下一代干扰机取得实质性进展

在美国军方的电子战投资受预算削减的影响备受挫折之际,从诺斯罗普·格鲁门公司传来消息,他们为美国海军“下一代干扰机”（NGJ）项目研发的电子战原型吊舱已成功地在“湾流”G-III上进行了飞行试验,验证了NGJ项目关键技术瓶颈之一——大功率发电系统,并达到预期效果。此举标志着美国海军的NGJ计划向投入实际使用前进了一大步。     

X波段圆极化大功率整流天线研究

随着新时代能源互联网演进发展，传感器作为物联网中的最基础核心器件，对持续电源供给的需求与日俱增。采用无线能量传输可以实时便捷的为此传感器进行能量供给。现有成熟的整流天线设计多集中在5.8GHz以下，更高频段且大功率的整流设计鲜有涉及。本文重点研究一款工作在X波段的圆极化大功率整流天线，主要包括天线和整流电路优化设计2部分。天线采用圆极化设计，工作在9.6GHz频段，在0到45。的宽角度范围内都具有良好的圆极化轴比，可以灵敏的接收能量信号。整流电路基于双管并联结构和短路匹配支节进行设计，实测在1W的输入功率下可获得50%的整流效率。最后进行天线和电路的整合，并进行实测，300mW的发射功率下，在负载为40欧姆的情况下可获得1.25V的输出电压。实验结果表明，该结构可以有效的实现远距离能量传输。     

星载铷原子频标功耗研究

功耗是星载原子频标的主要指标之一。本文从振荡电路及其结构、恒温电路两方面进行实验研究,可将光谱灯功耗降低70％,提高了可靠性。