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小卫星SAR的天线、数据储存与上行时延-伟德BETVICTOR_BETVlCTOR伟德_伟德体育

下面是之前这篇《 100kg级小卫星的X波段SAR体系》的后半部分,该体系SAR功能指标为单极化SAR,轨迹高度3梁光烈与重庆事情50 km时地上分辨率为1m,轨迹高度600km时地上分辨率为3m。假设有一颗卫星质量为130kg,在火箭上的尺度为0.7m x 0.8m x 0.9m。

天线打开时尺度为4.9mx0.7m,1个线性调频发射信号通过波导谐振腔中6组GaN HEMT 200W扩大器模块扩大。该天线体系体积小,是一种可打开的平面天线。研制了一种新美丽爸爸型的平行板槽阵列天线,并进行了紧缩场实验,近场测验了一个2.8m x 0.7m尺度的天线翼。丈量的峰值孔径功率大于50%。

可打开的平面天线

在轨SAR体系需求一个几米长的天线,关于小型运载火箭,火箭中卫星火星文的装载尺度应小于0.70.70.7。最可行的备选计划之一是,选用缝隙天线阵列的无源可打开的蜂窝面板天线。该天线结构与平面蜂窝结构兼容,孔径功率较高。

下图显现了天线面板的结构。它的尺度大约是70cm70cm0.6cm。波导嵌在反面的中心,通过耦合上海浦东机场缝隙天线将射频馈电到天线面板。

天线面板由一个电介质蜂窝芯和金属外壳组成,用于射频的平行板指示作业。正面有辐射缝隙天线的二维阵列,作为垂直极化SAR形式的天线辐射器。为了到达1m的地上分辨率,天线带宽应该在300MHz左右。这种天线是行波阵天线。因而,阵列的长度应该小于30cm。

为了使天线丈量愈加简略,TX和RX仪器都设备在卫星里边。因而,射频应从卫星馈电到每个等电长度的面板。上图为天线翼波导馈电网络。0号面板坐落卫星内部,另一翼是对称结构。下图为3号天线板(70cm70cm)的工程模型相片。

射频馈线

下一个问题是将射频输入到可打开铰链处的每个天线面板。可打开天线有几种传统的射频馈电方法,比方柔性电缆、柔性波导和旋转接头。不过,缺点是射频损耗大、阻力矩大、结构杂乱。

针对这个问题,咱们选用波导扼流法兰,完成通过非触摸式波导法小卫星SAR的天线、数据贮存与上行时延-伟德BETVICTOR_BETVlCTOR伟德_伟德体育兰进行射频馈电。扼流法兰已广泛应用,能够防止因法兰外表的加工缺点或氧化,导致通过波导法兰时发生电流传导劣化现象。宽的波导壁中沟的深度和间隔大约是波长的四分之一。沟作为四分之一波长谐振短路传输线。虽然主波导有缝隙,但在缝隙处,壁电流活动平稳,阻抗较低。

每个天线面板有一个馈线波导,面板通过打开铰链衔接。展子午鸳鸯芯开后,一个扼流法兰和一个封头法兰面对面。虽然两个波导法兰之间存在物理空隙,通过扼流衔接能够最大极限地下降射频损耗。

咱们丈量了扼流法兰的效果。关于一种新研制的扼流法兰,射频损耗在所有作业频段都低于0.05dB,数值或许存在差错。需求留意的是,空隙处的反射小于-25dB。

咱们正在研制一种天线翼的电气模型、结构模型和工程模型,该翼由四个尺度为2.8m0.7m的面板组成。上图为日本京都大学A-Metlab设备的近场射频丈量和工程模型照相丈量的相片。下图显现了几种面板装备的天线方向性,如单面板(3号)、双面板(2+3号)、三面板(1+2+3号)和四面板(0+1+2+3号)。

在中心频率9.65GHz处的峰值数值分别为:单板36.7dBi,双板39.6dBi,三板41.6dBi,四板42.4dBi。这些数值简直与面板的分贝数成正比,阐明天线面板完成了有用的同相鼓励,天线阵列可按规划作业。

上图是卫星上设备的天线翼的结构模型振荡实验相片。咱们还对一种设备气浮体系的天线翼模型进行了打开测验。打开后的外表形状通过照相丈量丈量,以确认天线外表精度。下图是打开实验的相片。充填式打开结构为“缭绕”类型,其长处是铰链机械部件不会从辐射面杰出。

X波段功率扩大器

近年来,人们使用GaN HEMT器材,研制了先进的固态扩大器。这种扩大器能够替代传统、粗笨的行波电子管扩大器(需求高压电源)。现在,咱们的体系选用了内匹配的200w脉冲扩大器封装。占空比对SAR功能也很重要。

惯例SAR卫星选用的占空比一般为10%。咱们的GaN扩大器模块选用高达25%的占空比,重视散热规划。每个扩大器模块的结尾扩大级由两个并联的200wblame级功率器材组成,每个器材扩大100w级功率,占功率输出的一半。

在这种情况下,器材结温低于150 C,器材封装温度低于90 C,满意器材可靠性条件。在微带电路中组成两个100w输recovery出,能够完成200w输出。接着,波导谐振组成器组成6个扩大器模块的输出,能够得到1000w的峰值输出。

功率扩大器模块和功率组成器,直接集成在质量为5kg的铝合金卫星面板上。以1000w射频输出作业时,占空比为25%,扩大器体系会发生1100w的热量。热量贮存在铝合金面板上,5分钟SAR操作后面板温度升高50。接着,在大约50分钟内,贮存的热今天双色球开奖成果量从面板的散翻译器在线翻译热器外表辐射到深空。咱们在热真空实验中验证了这种散小卫星SAR的天线、数据贮存与上行时延-伟德BETVICTOR_BETVlCTOR伟德_伟德体育热规划。

SAR数据处小卫星SAR的天线、数据贮存与上行时延-伟德BETVICTOR_BETVlCTOR伟德_伟德体育理与存储

一个SAR电子设备(S-ELU)担任SAR传感器的发射信号生成、接纳信号处理(频率转化和模数转化)。小型卫星的SAR电子设备是在机载SAR仪器仪表的基础上研制的。线性调频带宽为300MHz,地上分辨率为1m。接纳信号转化为8位720M采样率的数字信号。

数据压缩率约为50%。选用适宜的信噪比时,接纳占空比约为50%。均匀数据速率为1.5Gbit/sec。在SAR观测形式下,该1.5Gbit/sec SAR数据通过小卫星SAR的天线、数据贮存与上行时延-伟德BETVICTOR_BETVlCTOR伟德_伟德体育串行RapidIO(sRIO)接口传输到使命数据记载仪(MDR)。

使命数据记载仪由商用的16个NAND闪存设备组成,内存总量为768Gbyte。NAND设备的总剂量耐受性,通过Co60照耀实验确认。单事情差错通过商用NAND设备的规范差错校对代码进行校对。

Xilinx公司的U小卫星SAR的天线、数据贮存与上行时延-伟德BETVICTOR_BETVlCTOR伟德_伟德体育ltraScale FPGA(现场可编程门阵列)器材,能够完成高速数据流和规范强纠错码。专门研究了BGA(Ball Brid阵列)封装的散热途径和热应力。

在下行链路通讯形式下,存储的数据被传输到高数据率X波段发射机(XTX)。X波段发射机具有双极化(RHCP/LHCP)通道,能够进步下行链路才能。存宿储的数据被切换到2个通道,通过Xilinx 公司的Aurora数据接口传输到X波段发射机。使命数据记载仪和X波段发射机之间的数据率为每个通道2Gbit/sec,总数据率为4Gbit/sec。

SAR数据下行链路

观测数据通过高速X波段链二建考试时刻路传输到地上站。2014年,咱们现已用Hodoyoshi 4卫星验证了64 APSK、100Msps的高速下行链路。根据该技能,咱们正研制2-3Gbit/sec功能的双极化通道X波段链路。用于地球观测的无线电频率为8025-8400MHz(37小花匠的农园日子5MHz带宽)。

不过,下一个频段1962年属什么属相8400-8450MHz是深空下行小卫星SAR的天线、数据贮存与上行时延-伟德BETVICTOR_BETVlCTOR伟德_伟德体育链路频段,应维护其不受搅扰。咱们选用的300Msymbol/s的64APSK调制契合频率维护规则。咱们将DVB-S2X规范应用于该高速下行链路。

传输信号的数字处理包含DVB-S2X规范格局、I广州景点-Q测绘、路由奈奎斯特滤波等,通过Xilinx公司的UltraScale FPGA完成。选用商用高功能数模转化器,能够马切纳生成1.2 GHz中频信号。也特别重视了BGA(Ball Brid阵列)封装的散热途径和热应力。

该中频信号被上变频正到X波段,射频段被扩大到1w。结尾功率扩大器的非线性(特别是三阶互调),是射频段的关键问题。上图为64APSK、DVBS-2X、1.45Gbps频段的解调星座图。矢量差错巨细约为-27dB rms。

为了保证双偏振信道链路的安全,穿插偏振辨别率(XPD)因子是通讯链路体系防止双偏振信道间搅扰的重要因素。大气传达的穿插前鼻韵母偏振辨别率、机载和地上天线的穿插偏振辨别率是主要因素。因而,咱们研制了波纹喇叭天线和隔板偏振器。天线增益为17dBi,穿插偏振辨别率大于33dB。

现在,正在研制一种直径10m的地上接纳天线。天线增益为56.5dBi,体系噪声温度为55K(极值),穿插偏振辨别率>35dB。地上站接纳到的射频信号通过频率下行转化,存储在双通道、灾组词高速和大容量的数据记载仪中。

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100kg级小卫星的X波段SAR体系

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