航天電子技術(shù)精選(五篇)

序言：作為思想的載體和知識的探索者，寫作是一種獨(dú)特的藝術(shù)，我們?yōu)槟鷾?zhǔn)備了不同風(fēng)格的5篇航天電子技術(shù)，期待它們能激發(fā)您的靈感。

篇1

關(guān)鍵字： 鋁基板; 預(yù)熱板; 手工焊接; 熱補(bǔ)償

中圖分類號： TN710?34 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1004?373X（2015）06?0039?02

Research on welding technology for super thick aluminum substrate

TAN Xiao?peng

（Xi’an Institute of Navigation Technology， CETC， Xi’an 710068， China）

Abstract： The super thick aluminum substrate is a kind of special printed?circuit board， which has good performance in size stability and heat conduction， and has been gradually used in the fields of military equipment and high?tech civil product， but its good heat conduction brought about difficulty of welding. It means that the manual welding under the limitation of electric iron temperature （280～320℃） prescribed by the military standard， is unable to complete the welding. A new type of heating mode is adopted in the welding process to compensate heat loss of aluminum substrate， find the best process parameters by means of technological test， and solve the welding problem.

Keywords： aluminum substrate; preheat equipment; manual soldering; thermal compensation

隨著電子技術(shù)的發(fā)展，電子產(chǎn)品的多功能、高可靠性已成為必然趨勢。鋁基板就是以其優(yōu)異的導(dǎo)熱性、機(jī)械加工性和尺寸穩(wěn)定性以及電氣性能滿足一些大功率、高可靠的設(shè)備需要。特別是厚度大于4 mm的超厚鋁基印制板，近年來成為金屬印制板發(fā)展的一個(gè)新亮點(diǎn)，逐漸被應(yīng)用于軍用設(shè)備。我單位從事電子產(chǎn)品生產(chǎn)，超厚鋁基板的電裝已經(jīng)很普遍，而國軍標(biāo)《航天電子電氣產(chǎn)品焊接通用技術(shù)要求》QJ3011?98規(guī)定“手工焊接溫度一般應(yīng)設(shè)定在260～300 ℃”;《航天電子電氣產(chǎn)品手工焊接工藝技術(shù)要求》QJ3117?99規(guī)定“烙鐵頭部溫度為280 ℃，任何情況下不得超過320 ℃”，在滿足國軍標(biāo)焊接溫度260～320 ℃的前提下，采用普通的手工焊已經(jīng)無法完成元器件的焊接。對此，需要分析原因，采取措施、實(shí)驗(yàn)來解決生產(chǎn)中這一難題。

1 原因分析和解決措施

1.1 原因分析

雙面板、多層板的密度高、功率大，熱量的散發(fā)較為困難。常規(guī)的FR?4、CEM?3等印制板基材，皆為熱的不良導(dǎo)體，熱量不易散發(fā)，而金屬鋁基板解決了普通板材不易散熱的問題。正是由于金屬鋁基板散熱快的這一特性，導(dǎo)致烙鐵在焊接過程中局部熱損失快，其實(shí)際的焊接溫度已遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于烙鐵的設(shè)置溫度，焊錫熔化后無法充分流動進(jìn)行焊接，形成冷焊，而帶有大面積接地的鋁基板焊盤更加難易焊接，如圖1所示。

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圖1 鋁基板

1.2 解決措施

由于在焊接過程中的熱損失，操作人員不得不調(diào)高烙鐵焊接溫度至400 ℃左右，而長時(shí)間的高溫加熱勢必對鋁基板和元器件造成損害，要解決鋁基板在焊接時(shí)的熱損失，則需增加外界環(huán)境溫度，補(bǔ)償焊接時(shí)損失的熱量，而采取烘箱和預(yù)熱板對鋁基板進(jìn)行加熱均可以增加鋁基板的溫度：

方案一（采用烘箱）：經(jīng)過烘箱加熱后的鋁基板溫度升高，但沒有持續(xù)加熱源后鋁基板由于良好的散熱性很快就會回到常溫，所以此方案只適用于很小批量且分布了較少的元器件的鋁基板。

方案二（采用預(yù)熱板）：采用加熱源不斷的進(jìn)行加熱，溫度恒定，不用擔(dān)心鋁基板溫度下降，且預(yù)熱板預(yù)熱時(shí)間短，啟動速度快，操作更加方便。

經(jīng)過比較預(yù)熱板由于能夠持續(xù)加熱等一系列優(yōu)勢，更加適用于生產(chǎn)現(xiàn)場。

2 工藝試驗(yàn)

2.1 試驗(yàn)裝置

（1） 6 mm厚鋁基板，表貼電容，線圈，電阻，濾波器;

（2） Weller WHP3000預(yù)熱板;

（3） Weller wx2溫控烙鐵 + Weller wx2 120烙鐵頭、焊錫絲、酒精棉球;

（4） TES?1300數(shù)字測溫儀、高溫膠帶。

2.2 溫度測量

首先需要測量預(yù)熱板的設(shè)置溫度和待加熱鋁基板表面的實(shí)際溫度。鋁基板上從上到下，左右對稱選取6點(diǎn)，用高溫膠帶進(jìn)行測溫儀探點(diǎn)的固定，如圖2所示。

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圖2 測量裝置

預(yù)熱板設(shè)定溫度從80 ℃開始，將6個(gè)點(diǎn)全部測試完畢，間隔20 ℃遞增，如表1所示，當(dāng)設(shè)定溫度到達(dá)160 ℃時(shí)，鋁基板表面溫度已經(jīng)達(dá)到63.5 ℃左右，操作人員已無法長時(shí)間在此情況下焊接，在保證操作人員安全和后期生產(chǎn)可行性的情況下，預(yù)熱板的最高溫度只允許設(shè)置到140 ℃。

2.3 焊接試驗(yàn)

由于預(yù)熱板的加熱會使鋁基板表面溫度升高，為保證焊接時(shí)操作人員的安全，需要將溫控烙鐵調(diào)至國軍標(biāo)規(guī)定的溫度上限320 ℃，這樣就能降低預(yù)熱板所補(bǔ)償?shù)臒崃俊Ｊ紫葘X基板表面用酒精棉球進(jìn)行擦洗，增加其可焊性。啟動預(yù)熱板，設(shè)置溫度從80 ℃開始，由于鋁基板較厚，加熱15 min后到達(dá)穩(wěn)定的溫度，同樣間隔20 ℃遞增開始焊接不同的器件和不同的區(qū)域，焊接過程如表2所示。

表1 預(yù)熱板設(shè)定溫度與印制板表面實(shí)際溫度

表2 焊接過程

鋁基板上普通的焊點(diǎn)預(yù)熱板設(shè)置在100 ℃即可完成焊接，而帶有大面積接地的焊盤焊接過程中熱量損失更快，需要繼續(xù)補(bǔ)償溫度，從表2試驗(yàn)過程得到，預(yù)熱板需要將溫度調(diào)高至120～140 ℃才可以完成器件的焊接，而120 ℃時(shí)的鋁基板表面溫度為46.5 ℃，對操作人員來說是更加安全的溫度。圖3是在符合國軍標(biāo)焊接溫度的前提下試驗(yàn)焊接的鋁基板。

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圖3 鋁基板器件焊接

3 結(jié) 語

鋁基板由于具有良好的散熱性至使焊接需要更高的溫度，對于鋁基板上普通的焊盤不使用預(yù)熱板的情況下要完成焊接，溫度一般在360～370 ℃，而鋁基板上有接地點(diǎn)或者大面積接地點(diǎn)的區(qū)域，烙鐵的焊接溫度往往需要設(shè)置在400 ℃左右才能完成焊接，高溫度的焊接是烙鐵頭給印制板局部加熱，使烙鐵損失后的溫度能保證焊錫流動來保證焊接。而預(yù)熱板采用整體加熱，補(bǔ)償40～50 ℃即可，通過表1和試驗(yàn)得知，采用預(yù)熱板完成鋁基板焊接，預(yù)熱板的設(shè)置溫度在100～120 ℃即可。

參考文獻(xiàn)

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[2] 魏鋒.雙面鋁基板的層壓工藝[J].印制電路信息，2004（6）：43?44.

[3] 中國航天工業(yè)總公司.QJ3117?1999 航天電子電氣產(chǎn)品手工焊接工藝要求[S].北京：中國航天工業(yè)總公司，1999.

[4] 國防科學(xué)工業(yè)技術(shù)委員會.QJ3011?1998航天電子電氣產(chǎn)品焊接通用技術(shù)要求[S].北京：中國航天標(biāo)準(zhǔn)化研究所，1998.

篇2

煙臺，古時(shí)“烽火臺”。明朝洪武初年，為防備倭寇犯境，當(dāng)?shù)孛裨谂R海北山設(shè)立狼煙墩臺，發(fā)現(xiàn)敵情后晝則升煙、夜則舉火作為報(bào)警信號，簡稱“煙臺”。歲月更迭，滄桑巨變。煙臺已經(jīng)發(fā)展成為山東半島東北部、環(huán)渤海經(jīng)濟(jì)圈重要城市和全國文明城市。山東航天電子技術(shù)研究所，就座落在這里。

山東航天電子技術(shù)研究所，是我國載人航天工程的重要研制單位之一，先后參與我國從神舟一號到神舟十一號、天宮一號、天宮二號等航天工程型號的研制任務(wù)，為確保航天員生命安全和載人航天飛行圓滿成功發(fā)揮重要作用，榮獲“中國載人航天工程突出貢獻(xiàn)集體”。研制設(shè)備涉及環(huán)境控制和生命保障、熱控、數(shù)據(jù)管理、乘員服務(wù)、測控、結(jié)構(gòu)機(jī)構(gòu)等系統(tǒng)。在神舟七號任務(wù)中公司承擔(dān)航天員出艙通信子系統(tǒng)和艙外航天服中70%電子設(shè)備研制工作。在天宮一號任務(wù)中，公司承擔(dān)了醫(yī)監(jiān)醫(yī)保、儀表照明、空間實(shí)驗(yàn)等相關(guān)設(shè)備研制任務(wù)。天宮二號飛行器研制方面，承擔(dān)空間實(shí)驗(yàn)室熱控、數(shù)管、儀表照明、空間技術(shù)試驗(yàn)、環(huán)控生保、醫(yī)監(jiān)醫(yī)保、測控通信等系統(tǒng)60余臺套產(chǎn)品研制任務(wù)。在載人航天任務(wù)中，承擔(dān)的研制任務(wù)由最初的測控領(lǐng)域，到飛船環(huán)境控制和生命保障、熱控、數(shù)據(jù)管理、乘員服務(wù)、測控、結(jié)構(gòu)機(jī)構(gòu)等多個(gè)領(lǐng)域，并逐步拓展到艙外通信、航天服電子設(shè)備、醫(yī)監(jiān)醫(yī)保、儀表照明、空間實(shí)驗(yàn)等領(lǐng)域。

飛船發(fā)射前的遠(yuǎn)程體檢

――發(fā)射場測試無線轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)

飛船發(fā)射前需要與火箭對接組裝，然后，進(jìn)行綜合體檢才能發(fā)射升空。此前，航天器與發(fā)射火箭都是在總裝廠房組裝后進(jìn)行水平測試，在發(fā)射架豎起來后再次測試，如有問題就要再放倒拖回廠房維修。

從神舟一號飛船發(fā)射起，我國開始采用國際上先進(jìn)的“三垂一遠(yuǎn)”模式，即實(shí)現(xiàn)航天器與火箭垂直組裝、垂直測試、垂直轉(zhuǎn)運(yùn)和遠(yuǎn)程測試。在此過程中，火箭保持一個(gè)姿態(tài)不動，只要通過測試，運(yùn)轉(zhuǎn)過程不會有任何改變。而遠(yuǎn)距離測試發(fā)射控制模式則最大限度保持了火箭和飛船的狀態(tài)不變，極大地提高了測試發(fā)射可靠性和安全性。“三垂一遠(yuǎn)”測試發(fā)射模式為世界領(lǐng)先水平。研究所研制的“飛船發(fā)射場測試無線轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)”為實(shí)現(xiàn)“三垂一遠(yuǎn)”提供技術(shù)保證。系統(tǒng)中所采用的增益自調(diào)節(jié)、信道自分配、天線自跟蹤等技術(shù)，都達(dá)到國內(nèi)一流水平。

隨著我國載人航天工程的逐步深入，系統(tǒng)中增加了海事衛(wèi)星、中繼衛(wèi)星、GPS/GLONASS衛(wèi)星、北斗導(dǎo)航衛(wèi)星等作為飛船定位通信的輔助措施，神舟系列完成了國內(nèi)在軌航天器首次使用這些衛(wèi)星系統(tǒng)，為后續(xù)航天器定位通信提供了更多選擇。遠(yuǎn)距離測試無線轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)安裝于北京航天城和酒泉衛(wèi)星發(fā)射基地。先后參加了我國載人工程歷次神舟飛船和天宮一號目標(biāo)飛行器發(fā)射并圓滿完成了任務(wù)。

太空行走的保障――航天員出艙通信子系統(tǒng)

在神舟七號載人航天飛行任務(wù)中，研究所承擔(dān)航天員出艙通信子系統(tǒng)和航天服專項(xiàng)70%電子設(shè)備技術(shù)攻關(guān)研制任務(wù)。其中，航天員出艙通信子系統(tǒng)是在航天員進(jìn)行出艙活動試驗(yàn)時(shí)用于出艙活動航天員與輔助出艙航天員、艙內(nèi)航天員與地面人員間進(jìn)行語音通話和數(shù)據(jù)通信的設(shè)備。航天員出艙活動通信系統(tǒng)由通信天線、通信處理器及艙外航天服遙測通信機(jī)組成，實(shí)現(xiàn)艙內(nèi)外航天員之間、艙內(nèi)外航天員與地面人員之間語音通信及艙內(nèi)外航天員遙測參數(shù)下傳。該系統(tǒng)首次采用空間CDMA移動通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)空間近場復(fù)雜環(huán)境下的可靠無線語音數(shù)據(jù)通信。

在載人航天工程第二步任務(wù)中，研究所技術(shù)領(lǐng)域已經(jīng)拓展到醫(yī)監(jiān)醫(yī)保和空間試驗(yàn)領(lǐng)域，涉及領(lǐng)域廣、工作接口多、技術(shù)難度大，挑戰(zhàn)更加嚴(yán)峻。包括用于航天員監(jiān)測飛船運(yùn)行情況、顯示交會對接信息、接受地面郵件的儀表控制器；在交會對接中使用的主動標(biāo)志“天宮一號”目標(biāo)標(biāo)志器；用于空間醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)的失重生理效應(yīng)裝置Ⅰ和失重生理效應(yīng)裝置Ⅱ（細(xì)胞培養(yǎng)裝置）、無創(chuàng)心功能測量儀，以及被稱為“太空冰箱”的醫(yī)用冷儲箱等。

失重生理效應(yīng)試驗(yàn)控制――航天醫(yī)學(xué)空間實(shí)驗(yàn)設(shè)備

人一旦進(jìn)入失重環(huán)境，身體發(fā)生各種變化，會產(chǎn)生諸多的不適應(yīng)，這些變化被稱為失重生理效應(yīng)。在神舟九號任務(wù)中，航天員在空中進(jìn)行了多項(xiàng)失重生理效應(yīng)，用以研究人體在太空中會發(fā)生的變化，以便研究克服太空生活對人體帶來的不良影響。其中包括513所研制的用于研究腦血流、腦點(diǎn)、眼動的失重生理效應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置Ⅰ和進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)的失重生理效應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置Ⅱ，以及試驗(yàn)控制單元等設(shè)備。

在太空環(huán)境中，航天員的血液會重新分配，下肢血量減小，頭部血量增多，航天員的收縮壓將升高，平均動脈壓升高，靜脈壓也上升，舒張壓則下降。這些失重效應(yīng)會使得航天員的流體靜壓梯度消失，找不著方向感，所以在失重環(huán)境中，大多數(shù)航天員通常會發(fā)生前庭植物神經(jīng)反應(yīng)，引起航天運(yùn)動病和空間定向障礙，出現(xiàn)惡心、嘔吐、面色蒼白、暈眩等現(xiàn)象，從而影響航天員的工作能力。為了研究航天飛行對人體的前庭眼動、心血管及腦高級功能影響，同步檢測動脈脈搏波、靜脈脈搏、腦電和眼動，在天宮一號，我國首次研究了一種微重力環(huán)境下進(jìn)行的系統(tǒng)（人體）生理學(xué)研究實(shí)驗(yàn)航天醫(yī)學(xué)空間實(shí)驗(yàn)設(shè)備，這就是失重生理效應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置Ⅰ。

失重生理效應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置Ⅱ是我國研制的第一個(gè)正式上天的全自動細(xì)胞培養(yǎng)裝置。設(shè)備由失重生理效應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置Ⅱ本體和細(xì)胞培養(yǎng)子模塊兩部分組成，失重生理效應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置Ⅱ本體隨天宮一號發(fā)射升空，細(xì)胞培養(yǎng)子模塊跟隨神九發(fā)射，由宇航員攜帶進(jìn)入天宮一號并安裝在失重生理效應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置Ⅱ本體中開展醫(yī)學(xué)細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)。失重生理效應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置Ⅱ用于進(jìn)行失重生理效應(yīng)防護(hù)的細(xì)胞機(jī)制研究，主要功能是在空間飛行時(shí)提供維持細(xì)胞正常生長的環(huán)境，實(shí)現(xiàn)細(xì)胞的培養(yǎng)和固定，采集部分細(xì)胞生長圖像及生長環(huán)境參數(shù)；目的在于探索討論失重條件下，細(xì)胞因子對細(xì)胞的調(diào)節(jié)作用，將解決細(xì)胞培養(yǎng)回路中多種試劑時(shí)序加注難題，聚焦微重力對細(xì)胞形態(tài)、結(jié)構(gòu)、細(xì)胞骨架、基因表達(dá)和相關(guān)功能及其分子機(jī)制影響，為針對關(guān)鍵的細(xì)胞信號分子開發(fā)相關(guān)的靶標(biāo)藥物及制定防護(hù)措施奠定基礎(chǔ)。

航天員的健身器

――骨丟失對抗儀

在失重環(huán)境中，作用于人體腿骨、脊椎骨等承重骨壓力驟減，同時(shí)，肌肉運(yùn)動減少，對骨骼刺激相減弱，骨骼血液供應(yīng)也相應(yīng)減少，導(dǎo)致骨質(zhì)大量脫鈣并經(jīng)腎臟排出體外，這就是所謂的空間骨丟失。空間骨丟失，是最令航天醫(yī)學(xué)專家頭疼的航天員健康問題

研究所專門為航天員設(shè)計(jì)的“健身器”骨丟失對抗儀，也叫“對抗骨質(zhì)疏松的儀器”，是保證在太空飛行中的航天員身體健康的儀器之一。骨丟失對抗儀通過敲打人體小腿部位相應(yīng)穴位，刺激骨骼、改善血液循環(huán)，對抗骨質(zhì)疏松，保障骨骼健康。

目前，研究所已利用這項(xiàng)科研成果研制開發(fā)出一套民用級保健治療儀器，適用于不同人群。經(jīng)過試驗(yàn)，該儀器可促進(jìn)骨骼合成，有效抑制骨質(zhì)疏松發(fā)生，治療并抑制各種原因引起的骨質(zhì)疏松癥狀，同時(shí)加速血液循環(huán)，促進(jìn)新陳代謝，對消除疲勞有良好輔助作用。航天員的保健員――無創(chuàng)心功能測量儀

科學(xué)家通過對航天員的心血管功能測試采用連續(xù)、動態(tài)和無創(chuàng)記錄動、靜脈波信號的方法，采集左右心功能、體肺循環(huán)血液動力學(xué)和心血管調(diào)節(jié)變化數(shù)據(jù)，開展心血管系統(tǒng)功能的綜合研究。

513所研制的無創(chuàng)心功能監(jiān)測儀，主要通過無創(chuàng)檢測航天員的每搏血壓、每搏量和血氧飽和度等生理參數(shù)，定期監(jiān)測航天員的身體狀態(tài)，被稱為航天員的健康保健員。

當(dāng)航天員在太空工作生活的時(shí)候，地面的工作人員可以通過無創(chuàng)心功能檢測儀在第一時(shí)刻了解航天員的身體狀態(tài)，航天員可以通過儀器上的指示燈了解儀器的工作狀態(tài)。因?yàn)槊總€(gè)航天員的生理參數(shù)有差別，在地面時(shí)，科研人員就根據(jù)每個(gè)航天員的生理參數(shù)對儀器內(nèi)部的參數(shù)進(jìn)行了標(biāo)定，航天員操作對應(yīng)按鍵選擇檢測對象數(shù)據(jù)錄入，比如按鍵A代表景海鵬，按鍵B代表劉旺，按鍵c代表劉洋。每個(gè)航天員必須使用與他相對應(yīng)的按鍵，以保證測量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、可靠。

衛(wèi)星工程“最強(qiáng)大腦”

――星載計(jì)算機(jī)

計(jì)算機(jī)是一個(gè)系統(tǒng)的大腦，衛(wèi)星飛船也不例外。星載計(jì)算機(jī)產(chǎn)品作為研究所的“拳頭產(chǎn)品”，已成功應(yīng)用于我國載人航天、導(dǎo)航、遙感、通信等重點(diǎn)衛(wèi)星工程上。

在天宮一號和天宮二號上，研究所計(jì)算機(jī)產(chǎn)品應(yīng)用于熱控、儀表照明、空間技術(shù)試驗(yàn)等分系統(tǒng)，作為“最強(qiáng)大腦”，有力保證了各分系統(tǒng)正常運(yùn)行。其中，儀表控制器是我國第一款用于航天的PowerPc高性能計(jì)算機(jī)，是天宮二號目標(biāo)飛行器儀表照明分系統(tǒng)的核心計(jì)算機(jī)；熱控分系統(tǒng)控制單元、溫度控制器等設(shè)備是飛船“太空空調(diào)”的重要組成部分，相當(dāng)于熱控分系統(tǒng)的神經(jīng)中樞。

研究所研制的通用計(jì)算機(jī)是空間技術(shù)試驗(yàn)分系統(tǒng)的核心計(jì)算機(jī)，為后續(xù)空間站維修工作提供在軌驗(yàn)證和技術(shù)積累。

天地對話一線牽――無線話音系統(tǒng)

在天宮二號飛行器上，還搭載513所自主研制的無線話音設(shè)備。神舟十號航天員王亞平正是全程通過無線話音設(shè)備與地面課堂師生進(jìn)行互動交流，全程40分鐘授課時(shí)間，通話質(zhì)量良好。該系統(tǒng)采用民用通信技術(shù)較為成熟的藍(lán)牙通信技術(shù)，在點(diǎn)對點(diǎn)傳播的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)航天員間無線通話及航天員與地面通話，并可同時(shí)使用無線語音設(shè)備進(jìn)行話音通信，解決了航天員在語音通信中無法在空間實(shí)驗(yàn)室內(nèi)任意活動，以及在飛船停靠期間航天員在軌道艙無法與地面通話等問題，提高了航天員在軌工作方便性。

篇3

為了滿足現(xiàn)代衛(wèi)星對數(shù)傳發(fā)射機(jī)更高的設(shè)計(jì)要求，得益于數(shù)字調(diào)制技術(shù)的不斷發(fā)展，本文闡述了星用X頻段數(shù)傳發(fā)射機(jī)的一體化、小型化設(shè)計(jì)，并與傳統(tǒng)數(shù)傳發(fā)射機(jī)設(shè)計(jì)進(jìn)行了比較，詳細(xì)介紹了X波段雙機(jī)一體化、小型化數(shù)傳發(fā)射機(jī)的組成原理、設(shè)計(jì)方案和實(shí)現(xiàn)方法，最后通過和傳統(tǒng)數(shù)傳發(fā)射機(jī)的性能進(jìn)行比較，并給出了測試結(jié)果。

【關(guān)鍵詞】數(shù)傳發(fā)射機(jī) X波段 數(shù)字調(diào)制

1 概述

隨著中國衛(wèi)星事業(yè)的蓬勃發(fā)展和現(xiàn)代通信技術(shù)的迅速發(fā)展，衛(wèi)星所承載的功能越來越多，星上的空間資源越來越緊張，對包括數(shù)傳發(fā)射機(jī)在內(nèi)的星上產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求也越來越高。產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，需要綜合實(shí)現(xiàn)高可靠性、小型化、輕量化和低功耗的要求。因此，研究高頻段、一體化、小型化的星載數(shù)傳發(fā)射機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)，對我國衛(wèi)星數(shù)傳系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展具有積極意義。

2 數(shù)傳發(fā)射機(jī)設(shè)計(jì)方案

數(shù)傳發(fā)射機(jī)是衛(wèi)星系統(tǒng)的重要組成部分，承擔(dān)衛(wèi)星星上業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)向地面?zhèn)鬏數(shù)墓δ堋鹘y(tǒng)的衛(wèi)星數(shù)傳發(fā)射機(jī)，采用“中頻調(diào)制+上變頻”設(shè)計(jì)技術(shù)，在變頻環(huán)節(jié)會產(chǎn)生非線性失真，從而影響產(chǎn)品性能。隨著微波直調(diào)以及微波合成技術(shù)的發(fā)展，本文闡述了采用直接射頻調(diào)制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了X波段一體化、小型化的數(shù)傳發(fā)射機(jī)設(shè)計(jì)。

X波段一體化、小型化發(fā)射機(jī)，按照前端輸入時(shí)鐘，接收前端輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行LDPC編碼，完成電平轉(zhuǎn)化后直接送入X波段QPSK調(diào)制器中進(jìn)行調(diào)制輸出。本地恒溫晶振產(chǎn)生基頻信號，經(jīng)過65次倍頻器倍頻到X波段，將X波段頻率信號作為QPSK調(diào)制的本地載波信號。已調(diào)QPSK數(shù)據(jù)信號，經(jīng)過匹配微帶板輸出到后級功放后，由天線發(fā)射出去，完成數(shù)據(jù)傳輸。目前方案采用雙機(jī)一體化設(shè)計(jì)，互為工作備份。

X波段一體化、小型化發(fā)射機(jī)采用QPSK直接調(diào)制符合CCSDS技術(shù)規(guī)范，QPSK調(diào)制是目前應(yīng)用較多的一種調(diào)制方式，廣泛用于1.2Gbps以下速率的編碼調(diào)制器中。在微波直接調(diào)制器的設(shè)計(jì)中，是兩路BPSK進(jìn)行合成，載波頻率經(jīng)過90°功分分成兩路分別與I、Q兩路數(shù)據(jù)進(jìn)行BPSK調(diào)制，兩路BPSK數(shù)據(jù)通過0°合成器進(jìn)行合成輸出。QPSK信號具有頻帶寬，隔離度好和抗干擾強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

設(shè)計(jì)方案中，微波器件采用微波集成電路模塊，提高了產(chǎn)品設(shè)計(jì)集成度和可靠性，同時(shí)減少了體積和重量。此外，采用了倍頻器直接倍頻技術(shù)，不僅避免了傳統(tǒng)倍頻方案帶來的非線性失真，同時(shí)改善了發(fā)射機(jī)輸出的頻譜特性。

3 測試結(jié)果

本文設(shè)計(jì)的X波段一體化、小型化數(shù)傳發(fā)射機(jī)方案，已經(jīng)成功應(yīng)用于某衛(wèi)星型號中，通過數(shù)傳發(fā)射機(jī)的硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)和調(diào)試后，對產(chǎn)品主要性能指標(biāo)進(jìn)行了測試，并與傳統(tǒng)數(shù)傳發(fā)射機(jī)設(shè)計(jì)進(jìn)行了比較，測試情況見表1所示。由表可見，測試指標(biāo)都是符合當(dāng)初的設(shè)計(jì)指標(biāo)的，比傳統(tǒng)的數(shù)傳發(fā)射機(jī)性能指標(biāo)更加優(yōu)良。

由表1以及圖2、圖3可以看出，該方案完成了X波段雙機(jī)一體化、小型化數(shù)傳發(fā)射機(jī)的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了一體化、小型化和輕量化的設(shè)計(jì)目標(biāo)，相比傳統(tǒng)產(chǎn)品，數(shù)傳發(fā)射機(jī)的調(diào)制性能和信道傳輸特性有了較大提升和改進(jìn)。

4 結(jié)論

本文設(shè)計(jì)的X波段一體化、小型化數(shù)傳發(fā)射機(jī)方案，已經(jīng)成功應(yīng)用于某衛(wèi)星型號中，所設(shè)計(jì)的數(shù)傳發(fā)射機(jī)，在性能指標(biāo)上優(yōu)于傳統(tǒng)產(chǎn)品，在產(chǎn)品重量、體積和功耗等方面獲得了較大提升，對今后星上產(chǎn)品的小型化、輕量化設(shè)計(jì)工作具有積極意義。

參考文獻(xiàn)

[1]姜亞祥，謝春堅(jiān).S波段輕、小型化數(shù)傳發(fā)射機(jī)設(shè)計(jì)[A].中國空間科學(xué)學(xué)會空間探測專業(yè)委員會第十九次學(xué)術(shù)會議論文集（下冊），2006，596-600.

[2]張倩，李剛，唐浩.高速數(shù)傳X波段發(fā)射機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].空間電子技術(shù)，2003（4）：52-57.

[3]錢澄.微波.QPSK調(diào)制器的性能分析[J].微波與衛(wèi)星通信.1997，55-59.

作者簡介

李廣才（1980-），男。碩士研究生學(xué)歷。現(xiàn)為上海航天電子技術(shù)研究所工程師。研究方向?yàn)樾l(wèi)星通信、數(shù)傳通信。

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關(guān)鍵詞：電氣工程及其自動化 專業(yè) 簡介 發(fā)展

中圖分類號： F407 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

正是因?yàn)殡姎夤こ痰陌l(fā)展，才有今天龐大的電力工業(yè)，人類才不可逆轉(zhuǎn)地進(jìn)入偉大的電氣化時(shí)代。人類發(fā)展到任何時(shí)候也離不開能源，而能源是人類永恒的研究對象，而電能是利用最為方便的能源形式，以電能為研究對象的電氣工程及其自動化專業(yè)有著十分強(qiáng)大的生命力。

一、專業(yè)內(nèi)容介紹

電氣工程及其自動化涉及電力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、電機(jī)電器技術(shù)信息與網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)、機(jī)電一體化技術(shù)等諸多領(lǐng)域，是一門綜合性較強(qiáng)的學(xué)科。電氣工程及其自動化的專業(yè)范圍主要包括電工基礎(chǔ)理論、電氣裝備制造和應(yīng)用、電力系統(tǒng)運(yùn)行和控制三個(gè)部分。電氣工程及其自動化專業(yè)的基礎(chǔ)性也決定了它具有很強(qiáng)的學(xué)科交叉和融合能力。

培養(yǎng)要求：該專業(yè)培養(yǎng)能夠從事與電氣工程有關(guān)的系統(tǒng)運(yùn)行、自動控制、電力電子技術(shù)、信息處理、試驗(yàn)分析、研制開發(fā)、經(jīng)濟(jì)管理以及電子與計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用等領(lǐng)域的“高素質(zhì)、強(qiáng)能力、應(yīng)用型”高級工程技術(shù)人才。學(xué)生主要學(xué)習(xí)電工技術(shù)、電子技術(shù)、信息控制、計(jì)算機(jī)技術(shù)等方面較寬廣的工程技術(shù)基礎(chǔ)和一定的專業(yè)知識。本專業(yè)主要特點(diǎn)是強(qiáng)弱電結(jié)合、電工技術(shù)與電子技術(shù)相結(jié)合、軟件與硬件結(jié)合、元件與系統(tǒng)結(jié)合，學(xué)生受到電工電子、信息控制及計(jì)算機(jī)技術(shù)方面的基本訓(xùn)練，具有解決電氣工程技術(shù)分析與控制技術(shù)問題的基本能力。

主干學(xué)科：電氣工程、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、控制科學(xué)與工程。

主要課程：電路原理、電子技術(shù)基礎(chǔ)、電機(jī)學(xué)、電力電子技術(shù)、電力拖動與控制、計(jì)算機(jī)技術(shù)（語言、軟件基礎(chǔ)、硬件基礎(chǔ)、單片機(jī)等）、信號與系統(tǒng)、控制理論等。

電氣工程一般分為電力系統(tǒng)和應(yīng)用電子（也就是電力電子）。

二、專業(yè)發(fā)展前景

電氣工程學(xué)科涉及工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸、國防及人民生活等各領(lǐng)域，與電子科學(xué)與技術(shù)、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、控制科學(xué)與工程、信息與通信工程、環(huán)境科學(xué)與工程、生物醫(yī)學(xué)等學(xué)科交叉滲透，拓寬了電氣工程學(xué)科的內(nèi)涵與外延。隨著科技的發(fā)展，電氣工程的學(xué)科結(jié)構(gòu)、研究領(lǐng)域、技術(shù)領(lǐng)域發(fā)生了很大變化。電氣工程愈來愈多地應(yīng)用信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、電力電子技術(shù)和自動化技術(shù)，電氣工程及其自動化專業(yè)內(nèi)涵也發(fā)展演變?yōu)閺?qiáng)電和弱電結(jié)合、電工技術(shù)和電子技術(shù)結(jié)合、軟件和硬件結(jié)合、元件和系統(tǒng)結(jié)合。例如“電氣工程”和“電子技術(shù)”以及“控制科學(xué)”交叉融合產(chǎn)生了“電力電子技術(shù)”； “電氣工程”與“材料科學(xué)”的交叉融合產(chǎn)生了“超導(dǎo)電工技術(shù)”和“納米電工技術(shù)”； “ 電氣工程”與“機(jī)械工程”及“計(jì)算機(jī)學(xué)科” 的交叉融合產(chǎn)生了“機(jī)電一體化”新學(xué)科，已形成了以“機(jī)械”為主體、電氣工程和計(jì)算機(jī)控制為技術(shù)核心、“機(jī)械+電氣+計(jì)算機(jī)”的有機(jī)融合，“機(jī)電一體化”技術(shù)實(shí)際上就是電氣自動化技術(shù)高度發(fā)展的一個(gè)階段的必然產(chǎn)物，它是電氣自動化領(lǐng)域中機(jī)械技術(shù)與電子技術(shù)有機(jī)結(jié)合的一種高新技術(shù)，也可以說隸屬于“電氣工程及其自動化”的專業(yè)范疇。隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，電力成為國民經(jīng)濟(jì)中重要的生產(chǎn)資料及人民生活中必不可少的生活資料。當(dāng)今，電氣化水平的提高使得各種經(jīng)濟(jì)活動都離不開電（用油的交通工具除外），我國電能占終端能源消費(fèi)的比重已接近20%，高于世界平均水平。我國的電氣化水平也決定了電力數(shù)據(jù)具有大范圍的覆蓋性。有專家表示，電力工業(yè)的發(fā)展方向是智能電力系統(tǒng)，或者是堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)或者是智能電網(wǎng)。智能電力系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)電力工業(yè)發(fā)展價(jià)值特征的最有效途徑，也是現(xiàn)代電力工業(yè)的發(fā)展方向，發(fā)展智能電力系統(tǒng)能夠確保更安全、更經(jīng)濟(jì)、更綠色、更和諧，同時(shí)智能電力系統(tǒng)是一個(gè)廣義的堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)，能夠有效地破解未來發(fā)展的挑戰(zhàn)。

三、專業(yè)應(yīng)用與就業(yè)方向

電氣工程及其自動化的幾個(gè)方向：

1.電力系統(tǒng)方向

電力系統(tǒng)專業(yè)方向是電氣工程及其自動化專業(yè)中最具有優(yōu)勢和特色的專業(yè)方向，為國家級一類特色專業(yè)的重要組成部分，主要培養(yǎng)從事高壓電器設(shè)備設(shè)計(jì)、制造和運(yùn)行維護(hù)等方面的高級工程技術(shù)人才。該專業(yè)方向依托電氣工程一級博士學(xué)位授權(quán)學(xué)科和博士后科研流動站，覆蓋了高電壓與絕緣技術(shù)和電介質(zhì)工程2個(gè)二級博士、碩士學(xué)位授權(quán)學(xué)科，電力系統(tǒng)為國家級重點(diǎn)學(xué)科。同時(shí)，該專業(yè)方向設(shè)置高電壓絕緣技術(shù)和電氣絕緣與電纜兩個(gè)專業(yè)模塊。

就業(yè)方向：可在電力設(shè)備制造行業(yè)從事高電壓設(shè)備的設(shè)計(jì)、開發(fā)、生產(chǎn)和管理等工作，可在電力系統(tǒng)從事高壓設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)方面的技術(shù)工作和管理工作，就業(yè)于電業(yè)局、供電局、發(fā)電廠，也可在科研院所從事教學(xué)和科研工作。

2.電氣技術(shù)方向

電氣技術(shù)是電氣工程及其自動化專業(yè)的一個(gè)方向。該專業(yè)是重點(diǎn)專業(yè)，具有電氣工程一級學(xué)位博士學(xué)位授予權(quán)，電氣工程領(lǐng)域擁有博士后流動站，在高電壓與絕緣技術(shù)、電機(jī)與電氣和電力電子與電力信息處理學(xué)科具有工學(xué)碩士授予權(quán)。

就業(yè)方向：電氣技術(shù)方向主要培養(yǎng)電氣測量與控制技術(shù)方面的高級電氣工程技術(shù)人才，從事電參量和磁參信息獲取與處理技術(shù)研究工作，以及電氣技術(shù)自動化控制領(lǐng)域的裝置與系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開發(fā)與應(yīng)用研究工作。學(xué)位獲得后，可在電氣工程技術(shù)領(lǐng)域的企業(yè)、承擔(dān)理論研究、技術(shù)開發(fā)、運(yùn)行管理等技術(shù)工作，也可以在研究機(jī)構(gòu)和高等學(xué)校從事研究與教學(xué)工作。

3.電機(jī)與電氣方向

電機(jī)與電氣學(xué)科在一體化電機(jī)的理論與技術(shù)方面，主要研究了步進(jìn)電機(jī)、無刷直流電機(jī)、感應(yīng)同步器等。在電機(jī)的電力電子驅(qū)動技術(shù)方面，研究了電動車、電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與控制策略，變頻電源諧波抑制技術(shù)。在高環(huán)境、高可靠電機(jī)與電器方面，研究了高環(huán)境電器可靠性理論與技術(shù)航天電器的理論與技術(shù)、衛(wèi)星姿控用飛輪的可靠性設(shè)計(jì)。在新型電磁機(jī)構(gòu)的理論與應(yīng)用方面，研究了特種電機(jī)、磁性流體密封、旋轉(zhuǎn)軸的在線平衡、電磁成型技術(shù)。其中在步進(jìn)電機(jī)和無刷直流電機(jī)等特種電機(jī)及航天電器方面具有較大的影響。

就業(yè)方向：可在電力、電子、通信、機(jī)械、交通、建筑等行業(yè)從事電子領(lǐng)域的研究、設(shè)計(jì)、開發(fā)、運(yùn)行及管理等工作，也可以在研究機(jī)構(gòu)和高等學(xué)校從事研究與教學(xué)工作。

4.應(yīng)用電子技術(shù)方向

應(yīng)用電子技術(shù)方向是電氣工程及其自動化專業(yè)的一個(gè)特色專業(yè)方向，特點(diǎn)是電氣與電子兼?zhèn)洌娏﹄娮优c信息電子相融。培養(yǎng)從事電氣工程、電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、自動控制、信號變換與處理等方面工作的寬口徑、復(fù)合型高級工程技術(shù)人才。

就業(yè)方向：可在電力、電子、通信、機(jī)械、交通、建筑等行業(yè)從事應(yīng)用電子技術(shù)領(lǐng)域的研究、設(shè)計(jì)、開發(fā)、運(yùn)行及管理等工作，也可以在研究機(jī)構(gòu)和高等學(xué)校從事研究與教學(xué)工作。

結(jié)束語

總之，隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)也在不斷進(jìn)步，通過計(jì)算機(jī)軟硬件控制，實(shí)現(xiàn)電氣化已成為現(xiàn)實(shí)。計(jì)算機(jī)模擬操作，更為現(xiàn)實(shí)電力系統(tǒng)運(yùn)行狀況提供了方便快捷的監(jiān)視和判斷功能。PC和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)在工商管理中得到普及。在電氣自動化領(lǐng)域，基于PC的人機(jī)界面普遍被采用，并以其直觀性、靈活性和易于集成等特點(diǎn)備受用戶青睞。選擇了電氣工程及其自動化專業(yè)，就應(yīng)該立志成為一位優(yōu)秀的電氣工程人才，讓我國的電力工業(yè)不落后于國際先進(jìn)水平，推動社會主義現(xiàn)代工業(yè)化進(jìn)程。

參考文獻(xiàn) ：

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[2]張禮崇，郜祥，王焱，李興。電氣自動化工程控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢［J］。技術(shù)與市場，2012，（1）．

[3]朱仲海.分析電氣工程及其自動化的建設(shè)與發(fā)展[J].城市建設(shè)理論研究，2012.（12）.

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Powered Flight

The Engineering of Aerospace Propulsion

2012，519p

Hardcover

ISBN9781447124849

大部分航空、航天動力推進(jìn)領(lǐng)域的書籍主要致力于燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)，往往很少覆蓋如螺旋槳、直升機(jī)旋翼或火箭發(fā)動機(jī)推進(jìn)系統(tǒng)及設(shè)備。本書采取一個(gè)更廣泛的觀察視角，旨在為航空、航天動力推進(jìn)工程技術(shù)提供一個(gè)更廣闊的知識背景，這本書并不只是介紹一個(gè)單獨(dú)的系統(tǒng)，而是對多個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行觀察和比較，將航空航天推進(jìn)領(lǐng)域在科學(xué)研究和工程中的每一步進(jìn)展呈現(xiàn)給讀者。

這本書記錄了從早期比較簡單的推進(jìn)系統(tǒng)到今日飛速發(fā)展的航空航天推進(jìn)工程系統(tǒng)，讀者可從本書中學(xué)習(xí)并了解到在航空航天動力推進(jìn)工程學(xué)中更為深入的數(shù)學(xué)知識、物理原理和歷史發(fā)展。本書共14章，分為兩個(gè)部分，包含兩個(gè)通用類別：飛機(jī)推進(jìn)系統(tǒng)和火箭推進(jìn)系統(tǒng)。第1-8章介紹飛機(jī)推進(jìn)系統(tǒng)，第9-14章介紹火箭推進(jìn)系統(tǒng)。本書選擇的內(nèi)容非常明確并具有代表性，書中關(guān)于航空航天動力學(xué)及工程的一些相關(guān)材料是非常全面而詳細(xì)的，包括固體和混合火箭發(fā)動機(jī)內(nèi)彈道等內(nèi)容，并進(jìn)行了詳盡的分析說明。本書并未著重介紹某個(gè)單一的動力推進(jìn)系統(tǒng)，而是提供了更廣泛的參考背景，比較了被大部分教材忽略的其他飛行推進(jìn)系統(tǒng)的相同點(diǎn)和不同點(diǎn)。這本書的主題內(nèi)容覆蓋范圍較廣，提供了更多直觀的內(nèi)容給讀者，包括一系列相關(guān)的圖表和照片，比如具體的推進(jìn)器的性能圖表。這些文字和材料為本科生和研究生提供了很好的支持，有利于學(xué)生和專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行相關(guān)項(xiàng)目的工作。

這本書主要來源于作者在瑞爾森大學(xué)（Ryerson University）任教的教學(xué)筆記。作者教授本科生和研究生的航空航天工程課程多年，包含飛行力學(xué)、飛機(jī)性能和氣動力學(xué)等相關(guān)內(nèi)容。在1993年進(jìn)入瑞爾森大學(xué)之前，作者曾在加拿大的大學(xué)和航空航天研究部門工作數(shù)年，目前作者是AIAA（American Institute of Aeronautics and Astronautics）固體火箭技術(shù)委員會的國際成員，并在北美和歐洲的動力飛行會議上發(fā)表了多篇重要學(xué)術(shù)論文。

本書適合用作相關(guān)專業(yè)大學(xué)課程的教材或者專業(yè)技術(shù)人員的參考用書。

徐旻，博士，工程師

（中國航天電子技術(shù)研究院）