現(xiàn)代戰(zhàn)爭對航天信息的綜合處理提出了更高水平的需求,要求衛(wèi)星測控?cái)?shù)傳設(shè)備必須在具備強(qiáng)大的環(huán)境適應(yīng)能力的基礎(chǔ)上盡量少的占用系統(tǒng)資源,在寸土寸金的航天器上,合理整合系統(tǒng)資源顯得尤為重要,為了滿足這種需求,不僅要對測控?cái)?shù)傳終端的空間環(huán)境適應(yīng)能力進(jìn)行技術(shù)研究,還需要進(jìn)一步對小型化設(shè)計(jì)做出詳細(xì)研究。目前,大多數(shù)測控終端采用獨(dú)立的射頻通道和基帶模塊,就導(dǎo)致設(shè)備組成復(fù)雜,體積龐大,并且空間環(huán)境適應(yīng)能力差,抗輻照能力弱。隨著微波元器件、組件工藝水平的不斷提高,高速A/D、D/A器件的發(fā)展及DSP、FPGA等處理器在無線電平臺(tái)中的大量使用,為軟件無線電在航空航天電子設(shè)備中的應(yīng)用積累了大量經(jīng)驗(yàn),使得具備強(qiáng)環(huán)境適應(yīng)能力的小型化測控系統(tǒng)得以實(shí)現(xiàn),所以高集成度、強(qiáng)環(huán)境適應(yīng)能力的平臺(tái)產(chǎn)品應(yīng)運(yùn)而生,通過小型化、抗輻照的設(shè)計(jì),可以有效地整合系統(tǒng)資源,降低終端復(fù)雜度,使設(shè)備功能多樣,體積減小,空間適應(yīng)能力加強(qiáng)。本文針對測控?cái)?shù)傳終端的小型化、強(qiáng)空間環(huán)境適應(yīng)能力需求的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。(1)針對航天測控?cái)?shù)傳終端小型化需求,首先介紹了抗輻照小型化平臺(tái)搭建的關(guān)鍵技術(shù),然后進(jìn)行小型化平臺(tái)硬件電路設(shè)計(jì),以AD9361無線收發(fā)器和ZYNQ系列平臺(tái)為核心構(gòu)建小型化軟件無線電平臺(tái),將抗輻照小型化平臺(tái)的重量體積減小為過去終端的一半,提高了抗輻照終端的小型化水平。(2)針對小型化終端增強(qiáng)空間環(huán)境適應(yīng)能力的需求,分析了抗輻照小型化終端工作的空間環(huán)境以及可能受到的輻照影響,介紹元器件的空間失效因素以及目前主流的抗輻照加固方法,創(chuàng)新的提出新型抗輻照加固策略,并對主要電路做了硬件抗輻照措施,增強(qiáng)了小型化終端的抗輻照水平。(3)針對小型化終端的通信傳輸抗輻照需求,設(shè)計(jì)了本終端的抗輻照軟件算法,采取二維快速捕獲算法來加快信號(hào)的捕獲,并采取并行跟蹤的方式進(jìn)一步加快跟蹤的速度,最大程度的減少信號(hào)受輻照影響的時(shí)間;創(chuàng)新的設(shè)計(jì)了抗輻照加固算法,在終端正常工作時(shí)對其進(jìn)行定時(shí)刷新,及時(shí)清除受到的輻照影響,提高系統(tǒng)的可靠性;當(dāng)終端受到輻照影響不能正常工作時(shí),加固算法對其進(jìn)行全局配置,在最短時(shí)間內(nèi)完成重新配置加載,使其恢復(fù)正常;通過多種軟件算法策略共同配合,最終提高終端的抗輻照能力,從而保障衛(wèi)星的正常工作。(4)本文針對航天設(shè)備功能集約化、應(yīng)用廣泛化的發(fā)展需求,設(shè)計(jì)了抗輻照小型化軟件無線電平臺(tái),達(dá)到終端的多功能集成目的,大幅度改善空間適應(yīng)能力。最終研制出原理樣機(jī)并進(jìn)行系統(tǒng)測試,該抗輻照小型化終端在宇宙空間環(huán)境中能夠?qū)崿F(xiàn)大多普勒頻偏條件下的信號(hào)快速準(zhǔn)確捕獲,滿足衛(wèi)星正常通信傳輸要求,達(dá)到設(shè)計(jì)目的。
【學(xué)位單位】：魯東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：V443
【部分圖文】：

圖 2.3 宇宙空間環(huán)境環(huán)境中最主要的是太陽輻射因素，[30]太陽活動(dòng)非常活躍，陽活動(dòng)的周期為9年~13年，平均為11年，太陽耀斑等爆子流的能量大、速度快，速度可高達(dá)2000 km/s 以上，瞬，對于航天器的短時(shí)沖擊非常大，造成的損失往往非常巨1]所以航天器的在軌運(yùn)行要避開爆發(fā)性太陽活動(dòng)，盡量減少種粒子流速度相比爆發(fā)型太陽活動(dòng)更緩，一般在300 km/s～ 續(xù)時(shí)間更長，對于航天器造成的輻照累積效應(yīng)更大。[32]軌星面臨的外熱流及太陽電池發(fā)電效率等密切相關(guān)，其它輻通信、光學(xué)敏感器、光學(xué)相機(jī)等的背景噪聲及雜散光干擾問題一直都是航天器安全運(yùn)行的研究重點(diǎn)。所含能量高、擊穿能力強(qiáng)，其主要是由83%的高能量粒子層軌道飛行時(shí)受到的射線影響是特別嚴(yán)重的，缺少了大氣

物理隔絕的方式盡量減少高能粒子入射元器優(yōu)化設(shè)計(jì)，使入射后的高能粒子盡量少的作的器件進(jìn)行復(fù)位、配置刷新或重新加載配置，整體屏蔽的方法，保證具有一定的輻射設(shè)計(jì)的小型化設(shè)計(jì)。方式是當(dāng)前航天行業(yè)中進(jìn)行抗輻照加固應(yīng)用最廣對航天器在軌運(yùn)行期間所處的空間輻射環(huán)境蔽效果的衡量標(biāo)準(zhǔn)，重點(diǎn)對該設(shè)備內(nèi)部電路并且在關(guān)鍵器件外部增加鉭殼保護(hù)�；脚_(tái)采用模塊式結(jié)構(gòu)形式，各模塊止口搭螺釘緊固成一體，可減小各模塊接觸電阻，本壁厚僅為2.5mm，設(shè)計(jì)中避免了尖銳角，硬件強(qiáng)度�？馆椪招⌒突脚_(tái)結(jié)構(gòu)外形如下

10本文采用如下分析模型對抗輻照測控終端的各模塊電路板的元器件所在位置所受輻射劑量進(jìn)行分析，簡化模型如圖2.5所示。ALBLA方向屏蔽B方向屏蔽關(guān)鍵元器件圖 2.5 輻照屏蔽分析模型對于抗輻照小型化平臺(tái)的物理隔離通過等效鋁厚度得到，計(jì)算抗輻照平臺(tái)A方向的隔離厚度為AL ， B 方向隔離厚度為BL 。對于整個(gè)設(shè)備來說，整機(jī)機(jī)殼等效鋁厚度JL 不小于 2.5mmAl ，航天器外殼WL 等效鋁厚度為 2.27mmAl ，考慮到多層PCB板的一般特性，對于抗輻照平臺(tái)的PCB等效鋁厚度JL 統(tǒng)一為1.4mmAl 。抗輻照平臺(tái)在兩個(gè)方向上的隔離厚度分別計(jì)算如下：2.5 2.27 4.77mmAlA J WL = L +L= + =(2.2)22.5 2 1.4 2.27 7.57mmAlB J L WL = L + ′ L +L= + ′ + =(2.3)當(dāng)屏蔽厚度為 4.5mmAl 時(shí)，空間環(huán)境輻照劑量為41.36 ′ 10 rad(Si)
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2880807