摘要：针对航天器通信系统中微波部件放电过程中的检测问题,开展对微波部件放电击穿的实验研究,以特殊设计的微波谐振腔为对象,研究从微放电到低气压放电的过渡过程中击穿特性的变化,考虑三种背景气体类型,采用全局检测和光学局部检测相结合的方式进行测试。结果发现,在100~1000 Pa的压强范围内,放电的击穿阈值均呈现先减小后增大的趋势,背景气体为氮气和空气,击穿阈值在400~500 Pa时达到最低水平,放电发生时产生的发射光谱较为相似,较为明显的发射谱线强度出现在氮气的第二正带系337.1 nm处。此外,由于背景环境中含少量的水蒸气,在314 nm处的OH自由基强度也较为明显。分析得出气体压强可改变粒子生成与消耗路径并对等离子体中各粒子的浓度大小产生影响。而氧气环境下的最低击穿阈值在600~700 Pa,同时整体发射光谱强度较低,仅能观测到704.2 nm和777.5 nm处氧原子的跃迁,进一步分析OH对氧气放电过程的影响,经过水浴处理后再次进行氧气的测试过程,结果并没有出现显著变化,表明在一定的压强范围内,水分子的存在对氧气的电离过程产生影响较小。

摘要：本文建立了一个低温条件下的E波段多参数提取平台,对其中关键器件密封窗、真空杜瓦和波导—同轴转换结构进行了详细设计描述,实际测试表明该平台可以在低温条件下对低噪声放大器的E波段参数进行提取。与其他测试平台相比,该测试平台可在可变恒定低温下对微波器件进行多参数的提取,并且通过研制TRL校准组件,去除了波导-同轴转换结构带来的影响,保证了参数提取的准确性。此外,由于测试平台只能测得有限采样点数据,使用神经网络模型预测了未测量的E波段参数,以更好地评估低温下低噪声放大器的性能。

摘要：新一代W波段慢波结构行波管对波导TE_(10)-TE_(n0)模式转换器的低损耗、宽带、转换效率等高性能方面提出了要求。文中重点研究一款全W波段波导模式转换器的设计,实现E面TE_(10)输入到H面TE_(20)输出的模式转换,并结合高效率转换结构,给出实际性能验证。首先,分析了波导TE_(n0)模分布特点,提出E面功分结构、集成扭波导结构及H面反相合成等单元结构;其次,给出TE_(10)-TE_(20)模式转换整体方案设计与电路优化;最后,结合H面异相功分结构集成,基于计算机数控技术,实现该W波段模式转换模块的制备,并完成三端口性能测试。实测结果表明,W波段全带宽内(75 GHz~110 GHz),该TE_(10)-TE_(20)模式转换模块输出端口功率分配比为-3.2 dB±0.2 dB,相位差为180°±2°,输入端口回波损耗优于-20 dB,且实测性能均与仿真结果高度一致,验证了W波段宽带TE_(10)-TE_(20)模式转换器的高效率、低损耗、可行性及鲁棒性。

摘要：介质谐振器是星载微波多工器的核心组件,是通信卫星有效载荷的关键组成部分。介质谐振器一般由圆柱形的低损耗、高介电常数、对温度变化稳定的陶瓷介质制成,通常采用胶粘剂粘接在专用螺钉上,并通过石英管或柱调节在多工器腔体中的位置。针对星载微波介质陶瓷谐振器粘接技术中存在的关键难点,通过对选胶、粘接、试验验证等全流程进行控制,设计专用工装保证粘接同轴度、粘接压力、胶粘剂用量等工艺因素,同时保证粘接可靠性和介质谐振器的高Q值,并按照星载产品的试验量级进行了热学、力学、辐照验证,实现了微波介质陶瓷材料的高可靠粘接,从而获得性能优异的星载微波无源产品。研究结果表明:星载微波介质谐振器的粘接工艺由胶液特性、粘接面粗糙度及胶液使用控制工艺所决定。一个满足宇航级使用的谐振器,在特定的工艺参数下通过宇航级的试验验证才可具备宇航飞行的资格。

摘要：介质微放电已经成为制约航天器有效载荷地面研制和在轨可靠运行的重要因素.本文对航天器环境模拟试验中真空罐穿舱法兰介质表面单边微放电进行了实验研究,在周期性脉冲信号激励下,观察到调零信号间歇性局部跳变的现象.采用三维粒子模拟工具对微放电从起始到饱和的演化过程进行了数值模拟,结合模拟结果给出了实验现象的物理解释及若干讨论.研究表明,在本文采用的脉冲信号配置参数下介质单表面微放电在脉冲内建立并达到饱和、在两个相邻脉冲之间没有射频信号的时段"熄灭".所得结果对介质微放电的理论研究和高功率介质微波部件的工程设计具有重要的意义.

摘要：多载波微放电阈值的准确分析对于空间大功率微波系统的长期可靠性至关重要.近年来,一种源于多载波包络周期间少量剩余电子累积的"长周期"微放电机制引发广泛关注.国内外研究者普遍认为,相对源于单个周期内电子累积的"周期内"微放电,"长周期"微放电应该被优先激发、具有更低的阈值.但依据长周期微放电判据分析所得的阈值显著高于实验结果.针对这一问题,本文采用与实验系统可比拟的微放电判据,在相同多载波信号激励、相同微波部件条件下,对微放电的演化过程进行了粒子模拟,分析了多载波微放电、特别是周期内微放电的行为特性和发生条件,有效地解释了实验结果.本文的粒子模拟结果表明,给定微波部件被优先激发的多载波微放电类型取决于载波频率的配置,长周期微放电并非一定被优先激发,这是导致基于长周期微放电判据分析所得阈值显著高于实验结果这一问题的原因所在.以上结论对于空间大功率微波部件的多载波微放电全局阈值评估和抑制设计具有指导意义.

摘要：无源互调(passive intermodulation,PIM)问题广泛存在于大功率微波无源部件及系统中,对卫星及地面通信系统造成严重的干扰。无源互调抑制方法是无源互调基础研究和工程应用中的重点关注领域,是解决无源互调问题的核心关键。在阐述无源互调产生机理的基础上,分别从工艺、结构、电设计及信号处理等多个方面系统地归纳总结了现有的无源互调抑制方法及国内外研究现状,讨论了各种抑制方法的优缺点,在此基础上梳理分析了后续的发展趋势。在传统的工艺结构优化设计的基础上,基于先进制造技术的一体化设计、新型非接触式无源互调抑制以及数字信号处理实现无源互调抑制,成为后续重要的新兴发展方向,将会为解决无源互调问题带来新的思路和途径。

摘要：随着卫星遥感技术的发展,遥感数据的类型和数据量快速增加,这对数传能力提出了更高要求.针对数传AOS编码缓存容量受限的应用,提出了两种降低缓存容量需求的解决方案:第一种方案是提高数据传输码速率;第二种方案是对压缩编码单元和AOS编码单元之间的数据接口进行综合设计,在压缩编码单元输出压缩码流数据时采取时序分散化输出方式,以降低AOS编码缓存输入的瞬时数据率.采用动态仿真技术对方案的缓存容量需求进行了动态分析,结果表明:两种方案均能降低缓存容量需求,而第二种方案对缓存容量需求的降低效果更为显著.方案已应用到某卫星工程项目的数传系统产品中,通过了在轨飞行验证.文章提出的技术途径可为后续低成本、高码速率数传设计提供参考.

摘要：结构化低密度奇偶校验码可通过基矩阵和扩展因子描述,具有较低的编译码复杂度和优异的译码性能。相比卫星导航系统IS-GPS-800协议中的非规则LDPC码,在校验位采用双对角和"a-0-a"连接关系的结构化LDPC码,同样可以达到线性复杂度编码。除此以外,通过设置不同的扩展因子和修剪操作,结构化LDPC码可以灵活支持不同多种长度的自适应传输,其中修剪操作的打孔/截短图案可以通过外信息转移(Extrinsic Informa-tion Transfer Charts,EXIT)分析方法优化。结合圈长分布和外信息度数谱联合优化设计方法,提出单个基矩阵的编码方案,通过配置不同的扩展因子和修剪方案,实现多种传输码长配置。译码仿真结果显示经过优化打孔/截短图案修剪的结构化LDPC码的译码性能要略优于IS-GPS-800协议中的非规则LDPC码。

摘要：低气压放电是制约航天器微波部件向大功率、小型化方向发展的重要问题.针对航天器微波部件低气压放电机理尚不明确的关键问题,本文搭建了低气压射频放电等离子体发射光谱诊断平台,对微波腔体谐振器低气压射频放电的等离子体反应动力学过程,及放电对于微波部件的破坏效应进行研究.获取不同气体压强条件下谐振器内放电等离子体的发射光谱,发现等离子体内羟基OH(A-X)、激发态氮分子N(C-B)及氧原子O(3p^(5)P→3s^(5)S^(0))的密度随气压升高呈现先上升后下降的变化趋势.对这一现象所蕴含的等离子体反应动力学机理进行了分析,发现气体压强可通过改变粒子生成与消耗路径及等离子体平均电子温度的方式对等离子体中各粒子的浓度大小产生影响.研究了等离子体发射光谱随输入功率的变化规律,发现了不同气压条件下粒子浓度随输入功率的增大呈线性增长的趋势.本研究为探明低气压射频放电机理及航天器微波部件的可靠性设计提供了参考依据.