薛梦轩通信卫星有效载荷技术39页PPT
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通信卫星有效载荷技术
低噪声放大器， 噪声系数很低的放大器。通常使用FET(场效应管)，
增益温度补偿电路，属于电子线路技术领域，
包括电路中采用的稳压二极管，热敏电阻。PN 结导通后的压降基本不变，但不是不变，PN结 两端的压降随温度升高而略有下降
变频
混频器是输出信号频率等于两输入信号频率之和、差或为两者其他组
合的电路。混频器通常由非线性元件和选频回路构成。
射频入 射频出
(1)电子枪; (2)微波输入; (3)磁铁;(4)衰 减器; (5)螺旋线; (6)微波输出; (7)真空 管; (8)收集极
微波固态放大器是半导体器件制成的功率放大器。晶体管 功率放大器、场效应管功放、体效应管功放等都属于这个范畴。
在转发器系统中，需要配置输入多工器和输出多工器对频率不同 的信号进行分路和合成，实现通信通道化。输入多工器有单一输入端 口和多个输出端口。多工器是一组非叠加的滤波器，这些滤波器在组 合方式上确保不相互加载，并且输出之间高度隔离。
RinTex-WBR 宽带信号记录回放仪
☆ 支持MIMO ☆ 高达600MHZ 实时宽带 ☆ 支持长时间连续采集记录 ☆ 支持长时间连续回放 ☆ 自主知识产权，可以根据用户 需求定制特殊功能
RinTex-WBR 宽带信号记录仪，是一款超宽带信号记录回放设备， 支持实时信号记录、记录信号回放和实时信号记录转发功能。信号范围 覆盖DC~2400MHz，连续模式下带宽高达600MHz，分段模式带宽高达 2400MHz。经过系统架构优化和小型化设计，具有高集成度、高扩展性、 强集成度的宽带信号记录仪，支持MIMO， 可以满足宽带信号处理系统 在信号体制验证、设备研制、分系统测试、集成装配、外场检验等各阶 段测试需求。
RinTex-CHSim 宽带信道模拟器
薛梦轩—卫星热控制技术
热控材料——导热填料
航天器上常用的导热填充材料有：金属箔、导热脂和导热硅橡胶等。
金属箔
导热脂
导热硅橡胶
热控材料——导热填料
常用导热填料接触导热率
热控制技术—主动控制
辐射式主动热控方法
主动控制
传导式主动热控方法
热控装置
对流式主动热控方法
主动控制—辐射式 热控百叶窗
热控百叶窗是利用敏感于热胀冷缩的驱动原件，带动机械结构运
热性能测试—太阳模拟器法
热性能测试—太阳模拟器法
1—抛物面反射镜；2—导筒； 3—椭圆面反射镜；4—氙灯； 5、7、8光学镜头；6—真空室壁。
同轴式太阳模拟器示意图
3 工作映射
STK—Satellite Tool Kit，即卫星工具包
STK是由美国Analytical Graphics公司开发的一款在航天领域 处于领先地位的商业分析软件。STK支持航天任务的全过程，包括设
热控材料——热控涂层选用原则
根据航天器热控制所需的各种表面的热辐射性质；
考虑涂层工艺的可能性； 涂层在空间环境的稳定性； 避免或减少卫星涂层表面被污染而导致其热物性的破坏； 选用成熟的涂层，注意经济性。
热控材料——热控涂层的应用
东方红一号卫星铝阳极化/铝合金电镀涂层
东方红2号甲 有机金属漆
卫星热平衡
热控系统
热控系统组成示意图
热控系统
被动控制
主动控制
热控系统
热控涂层 多层隔热材料 热管 相变材料 导热填充材料 电加热恒温装置 热控百叶窗 可控热管 风冷系统 无运动部件、不消耗能量、 技术简单、可靠、寿命长； 无自动调节能力
被动控制
热控方式
主动控制
薛梦轩—卫星电源技术
2.3 空间核电源—放射性同位素温差发电器
放射性同位素温差发电（简称RTG），由放射性同位素热源、温差电换能器和热 辐射器组成。由于其功率与所选同位素半衰期和质量比功率有关，放射性同位素燃料
所选原则为：
比功率：>0.1W/g 半衰期：100天~100年，功率衰减不大于10%~20% 燃料的可获得性
2.1 化学电池—分类
原电池
一次性使用，如：
锌锰干电池、锌银一次电池
反复循环使用，如： 铅酸蓄电池、镉镍蓄电池 可长期保存，激活使用，如： 镁银电池（海水电池） 可连续使用，靠输入燃料产
蓄电池
贮备电池
燃料电池
生电能，如：氢氧燃料电池
2.1 化学电池—锌银蓄电池
锌银蓄电池—碱性电池 负极：锌； 正极：银的氧化物； 电解质：氢氧化钾水溶液 特性： 放电性能优良 比能量高 质量相同的各蓄电池放电曲线
2.2 太阳电池阵
2.2 贮能装之—蓄电池组
1957年， 镉镍蓄电池
1977年， 氢镍蓄电池 金属氢化物镍 蓄电池 钠离子蓄电池 密封不泄露 转换效率高 要求 可高功率输出 易于管理 有待关键技术 进一步解决 钠硫电池
20世纪70年代后
再生燃料电池
2.2 贮能装之—蓄电池组
氢镍蓄电池和镉镍蓄电池性能比
核辐射：外部辐射尽量低，a放射性同位素最具吸引力
成本： a放射性同位素较贵，要提高换能效率 燃烧形式和工艺
2.3 空间核电源—放射性同位素温差发电器
2.3 空间核电源—核反应堆电源系统
反应堆活性区 反应堆控制系统 超热中子堆 反应堆冷却系统 辐射防护屏蔽 辅助系统 快中子堆
反应堆活性区 冷却系统 屏蔽系统 辅助系统
从传输功率的角度，一般可分为两大
薛梦轩-卫星工程概论(上)
航天技术
又称空间技术，是指为航天活动提供技术手段
和保障条件的综合性工程技术。
空间应用
是指利用航天技术及其开发的空间资源在国民经济、 国防建设、文化教育和科学研究等领域的各种应用 技术的统称。 是指地球大气层以外的可为人类开发和利用的各种环
空间资源
境、能源与物质资源，如空间高远位置、高真空、超
低温、强辐射、微重力等。
信息基准类有效载荷 这类有效载荷用于提供空间基 准信息和时间基准信息的各种 仪器、设备和系统，主要包括 无线电信标机、原子钟等。
卫星工程概论
卫星的组成系统
卫星平台是由保障系统组成的、可支持一种 或几种有效载荷的组 合体。保障系统是指为有效载荷正常工作提供支持、控制、指令和管 理保障服务的各分系统的总称，由以下九部分组成。
某一项卫星的研制任务或建设项目。 由于卫星自身工作和技术的特殊性，使得卫星工程具有一些 显著的特点。卫星工程特点主要反映在： 设计特点、试验特点、制造特点、管理特点四个方面。
卫星工程概论
我国卫星工程的成就
我国卫星研制工作始于20世纪50年代末期。经过40多年的艰苦努力，在物质技术基础薄弱的条件下，取 得了一系列重大成就。1970年4月，我国发射了第一颗人造卫星“东方红一号”，截止2003年底，中国研制并 发射成功了57颗不同类型的人造卫星，目前，我国已经初步形成了6个不同类型的人造卫星。
卫星空间科学应用系统
卫星工程概论
人造卫星分类与应用
航天器按是否载人可分为无人航天器和载人航天器两大类，和具体分类如图所示：
航天器
无人航天器
载人航天器
人 造 地 球 卫 星
科 学 卫 星 技 术 试 验 卫 星 应 用 卫 星 月 球 探 测 器
薛梦轩-卫星结构设计与分析(上)
结构的综合载荷分析：卫星在各种工作环境中，可能会同时受到静力、动力和热载荷源的联合作用，再设计时，必须将这些载荷进行综合。其中主要包括主结构载荷分析与综合和星载设备的载荷分析。
卫星结构设计
指在设计中结构和机构都必须始终遵循的基本原则，若不满足，可能会危及卫星任务的完成。
由运载火箭、卫星系统和星上其他分系统通过卫星系统下达的设计指标或要求。
结构材料时形成卫星结构和机构的基础。卫星结构与机构的性能 ，特别是卫星结构的性能在很大程度上取决于材料的性能。
卫星结构材料
对卫星结构材料的性能要求是多种多样的，以下仅说明较基本的、带普遍的材料性能要求，而更详细的或较特殊的要求，需要结合具体的结构或机构设计要求来规定。1 低密度要求；2 机械性能要求；3 物理性能要求；4 材料真空出气要求；5 制造工艺性能要求。
设备安装平台或壁板
夹层架构，挤压、机加或成形的梁
往往把部件装在刚度较大的轻型夹层壁板上
电缆支架和电接插件板
钣金件或冲压件
钣金件比机加件省钱，除非机加可以大大减少零件数目
卫星结构设计
在选择结构类型时，同时也应考虑结构部件间的连接方式。结构部件的链接主要采用机械紧固、焊接和胶接在选择时，要考虑到：
发动机不稳定燃烧、气动噪声和抖振、PO-GO现象、控制系统不稳定
级间动作
分离、级间点火
轨道运行
在轨动作
控制系统不稳定
返回
再入大气
启动噪声和抖振、气动稳定性
结构静载荷分析：简单的静载荷可以直接用材料力学、结构力学等解析方法求部件在和。复杂的可用数值法进行内力分析。
结构动载荷分析：各飞行阶段卫星结构动力分析包括：1 发射阶段卫星/火箭联合动力分析；2 在轨运行阶段卫星本体动力分析；3 返回阶段返回舱动力分析。
卫星结构设计
指在设计中结构和机构都必须始终遵循的基本原则，若不满足，可能会危及卫星任务的完成。
由运载火箭、卫星系统和星上其他分系统通过卫星系统下达的设计指标或要求。
结构材料时形成卫星结构和机构的基础。卫星结构与机构的性能 ，特别是卫星结构的性能在很大程度上取决于材料的性能。
卫星结构材料
对卫星结构材料的性能要求是多种多样的，以下仅说明较基本的、带普遍的材料性能要求，而更详细的或较特殊的要求，需要结合具体的结构或机构设计要求来规定。1 低密度要求；2 机械性能要求；3 物理性能要求；4 材料真空出气要求；5 制造工艺性能要求。
设备安装平台或壁板
夹层架构，挤压、机加或成形的梁
往往把部件装在刚度较大的轻型夹层壁板上
电缆支架和电接插件板
钣金件或冲压件
钣金件比机加件省钱，除非机加可以大大减少零件数目
卫星结构设计
在选择结构类型时，同时也应考虑结构部件间的连接方式。结构部件的链接主要采用机械紧固、焊接和胶接在选择时，要考虑到：
发动机不稳定燃烧、气动噪声和抖振、PO-GO现象、控制系统不稳定
级间动作
分离、级间点火
轨道运行
在轨动作
控制系统不稳定
返回
再入大气
启动噪声和抖振、气动稳定性
结构静载荷分析：简单的静载荷可以直接用材料力学、结构力学等解析方法求部件在和。复杂的可用数值法进行内力分析。
结构动载荷分析：各飞行阶段卫星结构动力分析包括：1 发射阶段卫星/火箭联合动力分析；2 在轨运行阶段卫星本体动力分析；3 返回阶段返回舱动力分析。
薛梦轩—航天器进入与返回技术上PPT课件
航天器在开始进入大气起，至离地面10～20km高度处止，也
称为“大气层内飞行段”。在此段中，航天器要经受严重的气
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动加热、外压和大过载的考验，因此再入段轨道的研究是整个
返回轨道研究中的重点。
再入段
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再入角的概念：航天器开始再入 时的速度方向与当地水平面的夹角。
再入走廊的概念：保证安全着陆 的再入角的范围。
再入走廊上限再入角最小 再入走廊下限再入角最大
着陆段
当航天器下降到20km以下的高度时，进一步采取减速措施，保证其安全着 陆。这一阶又称为“回收段”。 9/19/2019 航天器着陆的方式1：8 有垂直着陆和水平着陆两种。
降落伞着陆：为宇宙飞船和航天飞机共用的着陆方式（中俄两国多用）。 导引着陆：为航天飞机专用的着陆方式（美国多用）。
跳跃式再入返回轨道
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升力式再入航天器
能够实现水平着陆的升力式航天器的升阻比一般都大于1，也就是说航天
过渡段的结束点，也是再入段的开始点，它是航天器是否开始进 9/19/2019 入大气层的一个15 人为划分点，称为再入点。实际上，由于地球大气密
度随高度的分布是连续的，所以很难确切地说出再入段开始点的高度， 也即人为认定的大气层边缘高度一定是多少。
再入段
该段是航天器进入大气层后，在大气中运动的阶段。它从
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低热流密度峰值。 26
此外，具有升力的航天器，在再入段通过它的滚动控制可以改变升
力的方向，从而能在一定程度上调整航天器在大气中运动的轨道，使航
天器有一定的机动飞行能力，这样可以大大减小航天器的落点散布。
接受到的总热量也较大
薛梦轩—通信卫星有效载荷技术
NI总部设于美国德克萨斯州的奥斯汀市，在40个国家中设有分支机构，共拥
有5,200多名员工。在过去连续十二年里，《财富》杂志评选NI为全美最适合工作
的100家公司之一。作为最大的海外分支机构之一，NI中国拥有完善的产品销售、
技术支持、售后服务和强大的研发团队。
TestStand是一款旨在帮助测试和验证工程师快速
通信卫星有效载荷技术
汇报人：薛梦轩
目
录 1 电源概述 2 主要内容
3 工作映射
1 概述
通信卫星
通信卫星是在地球上，包括地面、水面和大气层中的无线电通 信站之间，利用人造卫星作为中继站进行通信，用于这一目的卫星 叫通信卫星。 通信距离远、覆盖面积大 灵活性和普遍性强 卫星通信的特点 宽域复杂网络构成能力 移动性好 安全可靠性高 通信容量大、建设成本低、能传递业务种类多
最低仅售 RMB 17,735.00
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对物理系统执行基于模型的测试
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术。
通信卫星有效载荷主要技术指标—通信天线设计技术
喇叭天线 结构简单、早期广泛 使用但增益很小，十 几分贝，难以缩小覆 盖区域，辐射能量分 散，不利于通信容量 的提高 抛物面天线 使用抛物面天线，大 大提高了通信天线的 增益，覆盖区域也因 此减小，但重量有所 增加。 多馈源赋形天线
实质是将各溃源对应 的覆盖区域在地面上
通信卫星有效载荷技术
装。
WW系列产品
PV系列产品
环测公司的PV系列试验箱是专为满足所有的太阳 能/光伏测试要求而设计和生产，致力于提供最佳性 能。 PV 系列环测试验箱的可靠性、耐用性和优越性 能比较好。PV系列可以满足太阳能/光伏产品在严酷 温度湿度测试条件而设计的专用试验箱。
PV系列产品
THANKS
2018 2018
通信卫星有效载荷技术
汇报人：杨学
目录
Contents
1 2 3 4
概论 转发器分系统
天线分系统 工作映射
1、概论
卫星通信系统基本概念
卫星通信是指利用人造地球卫星作为中继站，转发或反射无线电波，在两个或多个地球站之间进 行的通信。
卫星通信示意图
卫星通信系统
卫星通信系统由卫星、通信地球站、监控管理和测控网站四部分组成。
电源
电子枪
慢波电路
聚束系统
输入与输出耦合电 路
收集极
行波管
行波管是行波管放大器将微弱的微波输入信号放大到规定功率电平的部件。
行波管工作原理图
晶体管放大器
固态功率放大器由微波晶体管放大器和专用电源变换器两大部分组成。
固态功率放大器
晶体管放 大器
专用电源 变换器
小信号放大段
激励放大段
功率放大级
晶体管放大器工作原理
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输入功率范围内的最大相移
36MHz，54MHz，76MHz内群时延变化 电磁兼容性要求 鉴定温度范围 直流功耗 质量 寿命
功率放大器
通信卫星的功率放大器是通信卫星转发器末级的有源设备，它对通信转发信号做最后的功率放 大。通信卫星用功率放大器大致分两类，行波管放大器（TWTA）和半导体型的固态放大器（
气象卫星有效载荷专业知识讲座
温度、海冰和洋流等。 ④大气中水汽总量、湿度分布、降水区 和降水量的分布。 ⑤大气中臭氧的含量及其分布。 ⑥太阳的入射辐射、地气体系对太阳辐 射的总反射率以及地气体系向太空的红 外辐射。 ⑦空间环境状况的监测，如太阳发射的 质子、α粒子和电子的通量密度。
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主要内容
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1、概述
气象卫星：专门用于气象观测目的的应用卫星。
卫星气象：把气象卫星作为空间观测平台，利用遥感观测仪器
探测到的遥感数据，反演成大气物理状态，生成观测图像和产
品，并将气象卫星的观测数据和产品应用于气象和环境科学工
飞行高度约 35800km，轨道 与地球赤道平 面重合，可以 覆盖地球1/3区 域，三颗以上 全球观测。可 自旋可三轴
飞行高度 650km—1500km。 倾角大于90°， 观测宽幅 3000km，采用 三轴稳定，遥 感器工作波段 从紫外到微波。
静止气象卫星
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1、主动和被动 2、成像和非成像
气象卫星 遥感
薛梦轩—航天器进入与返回技术(下)
烧烛式防热结构
组成：烧蚀层、隔热层和内部的承 力结构。 整个烧蚀材料从开始受热到发生烧 蚀的全过程会在整个烧蚀材料里形 成三个不同的分区，即原始材料区、 热解区和炭化区。
烧烛式防热结构 当烧蚀防热层表面加热后，烧蚀材料 表面温度升高，在温升过程中依靠材料本
身的热容吸收一部分热量，同时向内部结
构通过固体传导方式导入一部分热量 只要表面温度低于������������1，上述状态便 持续下去，整个结构类似吸热式防热结构； 随着加热继续进行，表面温度升高到������������1，
轨道上的入救生系统。
3 工作映射
KUKA Aktiengesellschaft（KUKA 股份公司）是一家法国企业，
营业额将近三十亿欧元。约有 14200 名 KUKA 人每天都在不懈的努
力，以巩固我们作为智能自动化解决方案供应商的全球领先地位 – 无
弹射座椅救生方案弹射座椅救生方案就是航天器在发射台或飞行高度在
20000米以下发生应急情况时，将人-椅系统一起迅速弹离航天器，并保证人-
椅系统在空中稳定减速，降落到一定高度时人椅分离，打开主伞，航天员乘主
伞降落。
发射上升段的救生
着陆冲击救生
着陆冲击救生系统载人航天器在完成任务返回地面或应急救生返
材料开始热解，然后材料大于������������2，材料开
始炭化；
返回舱着陆与回收
返回式航天器返回过程的最
终阶段是安全着陆。如果在最后 着陆阶段保证安全着陆的装置发 生故障，不能保证返回器安全着 陆，将导致前功尽弃。
回收系统组成
控制器 着陆系统 执行机构
着陆缓冲机构
标位系统 回收系统 漂浮系统 扶正系统 水上溅落，给返回其提 供浮力 头朝下时，将返回其扶 正至正常姿态 各种回收标位装置