一種著陸航天器信道自動選通控制裝置及驗證方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及著陸航天器信道自動選通控制領(lǐng)域，具體是一種著陸航天器信道自動 選通控制裝置及驗證方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 為了保證返回式航天器著陸后的通信，目前航天器采用180°安裝的兩副異頻天 線組陣形成近全空間覆蓋，每幅單元天線半空間覆蓋。由于返回式航天器著陸后姿態(tài)未知， 目前的微波開關(guān)，無智能檢測電路，無法自動選擇增益方向好的天線發(fā)射射頻信號。所以需 要采用可自動選通的開關(guān)，實現(xiàn)射頻信號的有效發(fā)射。為了實現(xiàn)自選通控制現(xiàn)有設(shè)計會使 用，如圖5所示的重力開關(guān)中，該開關(guān)將導(dǎo)電介質(zhì)水銀真空密封到玻璃殼體，兩個固定電極 的一端穿過殼體封裝到殼體里，另一端露在外面焊接引線。開關(guān)正放時，水銀由于重力黏貼 在底部，正負(fù)電極不接通即不導(dǎo)通狀態(tài)。該種開關(guān)在倒置角度>45°時，開關(guān)才接通。該種 開關(guān)雖具有一定自動檢測功能但是切換角度太大，目前航天器為實現(xiàn)實時遙測遙控，兩副 半空間天線需盡可能快切換，同時該種開關(guān)是玻璃殼體的，不能承受振動和沖擊力學(xué)環(huán)境， 且導(dǎo)電介質(zhì)是水銀，若開關(guān)遇力封裝破碎，水銀泄露，將會對電子設(shè)備造成嚴(yán)重污染。而水 銀在-39. 7°就成凝固態(tài)，開關(guān)接通的可靠性降低。因此該種開關(guān)性能指標(biāo)差，可靠性差，難 以適用于各類航天器，尤其是經(jīng)歷空間和著陸過程中各種力學(xué)的著陸式航天器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)提供了一種著陸航天器信道自動選通控制裝置，已解決現(xiàn)有技術(shù)中切換角度 大，切換速度慢，易損壞，損壞后會對其他電子設(shè)備造成嚴(yán)重污染。本發(fā)明同時還提供了一 種基于著陸航天器信道自動選通控制裝置的驗證方法。
[0004] 本發(fā)明解決技術(shù)問題的技術(shù)方案為：一種著陸航天器信道自動選通控制裝置包括 加速度計、信號放大電路、接通方向控制電路、濾波電容、驅(qū)動電路、單刀雙擲磁自鎖微波開 關(guān)。
[0005] 加速度計的輸出端分別與2路信號放大電路輸入端相連接，2路信號放大電路輸 出端分別通向各自對應(yīng)的接通方向控制電路的輸入端，接通方向控制電路的另一輸入端還 與單刀雙擲磁自鎖微波開關(guān)接通狀態(tài)遙測端相連接，接通方向控制電路與單刀雙擲磁自鎖 微波開關(guān)接通狀態(tài)遙測端之間設(shè)有濾波電容，接通方向控制電路的輸出端通向?qū)?yīng)驅(qū)動電 路的輸入端，驅(qū)動電路輸出端通向單刀雙擲磁自鎖微波開關(guān)的控制端；加速度計為變電容 式加速度計，加速度計可以檢測重力在設(shè)備敏感軸方向的分量，并輸出差分電壓信號，加速 度計輸出的差分電壓信號按照相反極性分別輸入到兩路信號放大電路進(jìn)行放大。
[0006] 接通方向控制電路為一個邏輯與門，采用信號放大電路的輸出和單刀雙擲磁自鎖 微波開關(guān)的接通狀態(tài)遙測信號，共同進(jìn)行接通方向控制判定。
[0007] 本發(fā)明所述裝置的有益效果在于1該裝置可自動檢測并選通非對稱安裝的兩副 天線相對指向更優(yōu)的一幅進(jìn)行通信，具有切換臨界角度小，射頻信號插入損耗小的優(yōu)點。2 該裝置同時還兼具無毒無污染的優(yōu)點，即使該裝置損壞也不會間接損壞其他設(shè)備與元器 件。該裝置還可用于非地球環(huán)境降落，由于重力加速度的不同，切換臨界角度會發(fā)生變化， 其他功能性能不會因為氣壓、溫度等因素產(chǎn)品誤差。
[0008] 本發(fā)明解決的另一技術(shù)問題的技術(shù)方案為：一種基于著陸航天器信道自動選通控 制裝置的驗證方法，該方法包括下列步驟： (1)確定著陸式航天器天線對的空間布局，以返回器的應(yīng)用為例，確定天線與水平面夾 角和方位角，方位角即為天線在水平面投影與返回器〇°方向的夾角，可確定天線的空間方 向。
[0009] (2)計算檢測敏感軸的方向，求出該軸與水平面夾角a和方位角0。
【主權(quán)項】
1. 一種著陸航天器信道自動選通控制裝置包括：加速度計（1)、信號放大電路（2)、濾 波電容（3)、接通方向控制電路（4)、驅(qū)動電路（5)、單刀雙擲磁自鎖微波開關(guān)（6)，其特征在 于：所述加速度計（1)的輸出端分別與2路信號放大電路（2)輸入端相連接，所述2路信號 放大電路（2)輸出端分別通向各自對應(yīng)的接通方向控制電路（4)的輸入端，所述接通方向 控制電路（4)的另一輸入端還與單刀雙擲磁自鎖微波開關(guān)（6)接通狀態(tài)遙測端相連接，所 述接通方向控制電路（4)與單刀雙擲磁自鎖微波開關(guān)（6)接通狀態(tài)遙測端之間設(shè)有濾波電 容（3)，所述接通方向控制電路（4)的輸出端通向?qū)?yīng)驅(qū)動電路（5)的輸入端，所述驅(qū)動電 路（5)輸出端通向單刀雙擲磁自鎖微波開關(guān)（6)的控制端；所述加速度計（1)為變電容式加 速度計，所述加速度計（1)可以檢測重力在設(shè)備敏感軸方向的分量，并輸出差分電壓信號， 加速度計（1)輸出的差分電壓信號按照相反極性分別輸入到兩路信號放大電路（2)進(jìn)行放 大。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種著陸航天器信道自動選通控制裝置，其特征在于：所述 接通方向控制電路（4)為一個邏輯與門，采用信號放大電路（2)的輸出和單刀雙擲磁自鎖 微波開關(guān)（6)的接通狀態(tài)遙測信號，共同進(jìn)行接通方向控制判定。
3. -種基于權(quán)利要求1或2所述的著陸航天器信道自動選通控制裝置的驗證方法，該 方法包括下列步驟： a確定著陸式航天器天線對的空間布局，以返回器的應(yīng)用為例，確定天線與水平面夾 角和方位角，方位角即為天線在水平面投影與返回器0°方向的夾角，可確定天線的空間方 向； b計算檢測敏感軸的方向，求出該軸與水平面夾角α和方位角β ;檢測敏感軸的方向 應(yīng)與兩天線角平分面的垂線方向相同，計算模型如圖2所示：
c根據(jù)計算得到的α和β，進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計，使設(shè)備敏感軸與計算得到的檢測敏感軸方 向一致； 以返回器的應(yīng)用為例，當(dāng)檢測敏感軸正方向相對水平面朝上時，設(shè)備自動選通正方向 對應(yīng)的一幅天線信道，反之亦然； d將本發(fā)明的設(shè)備安裝在著陸式航天器上，以返回器為例，安裝在返回器內(nèi)； e計算出兩天線/敏感軸在返回器翻滾和傾斜狀態(tài)下相對水平面的夾角，計算模型如 圖4所示，可以得到計算公式： 其中：
α為天線/敏感軸與水平面的夾角； β為天線/敏感軸正向在大底面上的投影與返回器〇°方向的夾角； 9=90。負(fù)傾斜角；Θ e [-90。，90。]; 傾斜角即為返回器底面與水平面的夾角，傾斜角e [0°，180° ]; γ=180° 正滾動角，γ e [〇°，360。]; 滾動角即為返回器傾斜方向的最低點方向與返回器0°方向之間的夾角，即為滾動角； 滾動角 e [0°，360° ]; S即為傾斜和翻滾后軸向與水平面夾角； f按照計算結(jié)果，選擇典型工況，在相對0°方向特定角度處，將返回器傾斜，檢測各幅 天線的發(fā)射功率。
【專利摘要】一種著陸航天器信道自動選通控制裝置包括加速度計、信號放大電路、接通方向控制電路、濾波電容、驅(qū)動電路、單刀雙擲磁自鎖微波開關(guān)。加速度計的輸出端分別與2路信號放大電路輸入端相互連接，2路信號放大電路輸出端分別通向各自對應(yīng)的接通方向控制電路的輸入端，接通方向控制電路的另一輸入端還與接單刀雙擲磁自鎖微波開關(guān)輸出端相連接，接通方向控制電路與接單刀雙擲磁自鎖微波開關(guān)之間設(shè)有濾波電容，接通方向控制電路的輸出端通向?qū)?yīng)驅(qū)動電路的輸入端，驅(qū)動電路輸出端通向單刀雙擲磁自鎖微波開關(guān)的控制端。
【IPC分類】H01Q3-34
【公開號】CN104733860
【申請?zhí)枴緾N201510101570
【發(fā)明人】席東學(xué), 趙月鳳, 銀東東, 崔曉杰, 宗朝
【申請人】蘭州空間技術(shù)物理研究所
【公開日】2015年6月24日
【申請日】2015年3月6日