一种着陆航天器信道自动选通控制装置及验证方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及着陆航天器信道自动选通控制领域，具体是一种着陆航天器信道自动 选通控制装置及验证方法。
【背景技术】
[0002] 为了保证返回式航天器着陆后的通信，目前航天器采用180°安装的两副异频天 线组阵形成近全空间覆盖，每幅单元天线半空间覆盖。由于返回式航天器着陆后姿态未知， 目前的微波开关，无智能检测电路，无法自动选择增益方向好的天线发射射频信号。所以需 要采用可自动选通的开关，实现射频信号的有效发射。为了实现自选通控制现有设计会使 用，如图5所示的重力开关中，该开关将导电介质水银真空密封到玻璃壳体，两个固定电极 的一端穿过壳体封装到壳体里，另一端露在外面焊接引线。开关正放时，水银由于重力黏贴 在底部，正负电极不接通即不导通状态。该种开关在倒置角度>45°时，开关才接通。该种 开关虽具有一定自动检测功能但是切换角度太大，目前航天器为实现实时遥测遥控，两副 半空间天线需尽可能快切换，同时该种开关是玻璃壳体的，不能承受振动和冲击力学环境， 且导电介质是水银，若开关遇力封装破碎，水银泄露，将会对电子设备造成严重污染。而水 银在-39. 7°就成凝固态，开关接通的可靠性降低。因此该种开关性能指标差，可靠性差，难 以适用于各类航天器，尤其是经历空间和着陆过程中各种力学的着陆式航天器。
【发明内容】
[0003] 本发提供了一种着陆航天器信道自动选通控制装置，已解决现有技术中切换角度 大，切换速度慢，易损坏，损坏后会对其他电子设备造成严重污染。本发明同时还提供了一 种基于着陆航天器信道自动选通控制装置的验证方法。
[0004] 本发明解决技术问题的技术方案为：一种着陆航天器信道自动选通控制装置包括 加速度计、信号放大电路、接通方向控制电路、滤波电容、驱动电路、单刀双掷磁自锁微波开 关。
[0005] 加速度计的输出端分别与2路信号放大电路输入端相连接，2路信号放大电路输 出端分别通向各自对应的接通方向控制电路的输入端，接通方向控制电路的另一输入端还 与单刀双掷磁自锁微波开关接通状态遥测端相连接，接通方向控制电路与单刀双掷磁自锁 微波开关接通状态遥测端之间设有滤波电容，接通方向控制电路的输出端通向对应驱动电 路的输入端，驱动电路输出端通向单刀双掷磁自锁微波开关的控制端；加速度计为变电容 式加速度计，加速度计可以检测重力在设备敏感轴方向的分量，并输出差分电压信号，加速 度计输出的差分电压信号按照相反极性分别输入到两路信号放大电路进行放大。
[0006] 接通方向控制电路为一个逻辑与门，采用信号放大电路的输出和单刀双掷磁自锁 微波开关的接通状态遥测信号，共同进行接通方向控制判定。
[0007] 本发明所述装置的有益效果在于1该装置可自动检测并选通非对称安装的两副 天线相对指向更优的一幅进行通信，具有切换临界角度小，射频信号插入损耗小的优点。2 该装置同时还兼具无毒无污染的优点，即使该装置损坏也不会间接损坏其他设备与元器 件。该装置还可用于非地球环境降落，由于重力加速度的不同，切换临界角度会发生变化， 其他功能性能不会因为气压、温度等因素产品误差。
[0008] 本发明解决的另一技术问题的技术方案为：一种基于着陆航天器信道自动选通控 制装置的验证方法，该方法包括下列步骤： (1)确定着陆式航天器天线对的空间布局，以返回器的应用为例，确定天线与水平面夹 角和方位角，方位角即为天线在水平面投影与返回器〇°方向的夹角，可确定天线的空间方 向。
[0009] (2)计算检测敏感轴的方向，求出该轴与水平面夹角a和方位角0。
【主权项】
1. 一种着陆航天器信道自动选通控制装置包括：加速度计（1)、信号放大电路（2)、滤 波电容（3)、接通方向控制电路（4)、驱动电路（5)、单刀双掷磁自锁微波开关（6)，其特征在 于：所述加速度计（1)的输出端分别与2路信号放大电路（2)输入端相连接，所述2路信号 放大电路（2)输出端分别通向各自对应的接通方向控制电路（4)的输入端，所述接通方向 控制电路（4)的另一输入端还与单刀双掷磁自锁微波开关（6)接通状态遥测端相连接，所 述接通方向控制电路（4)与单刀双掷磁自锁微波开关（6)接通状态遥测端之间设有滤波电 容（3)，所述接通方向控制电路（4)的输出端通向对应驱动电路（5)的输入端，所述驱动电 路（5)输出端通向单刀双掷磁自锁微波开关（6)的控制端；所述加速度计（1)为变电容式加 速度计，所述加速度计（1)可以检测重力在设备敏感轴方向的分量，并输出差分电压信号， 加速度计（1)输出的差分电压信号按照相反极性分别输入到两路信号放大电路（2)进行放 大。
2. 根据权利要求1所述的一种着陆航天器信道自动选通控制装置，其特征在于：所述 接通方向控制电路（4)为一个逻辑与门，采用信号放大电路（2)的输出和单刀双掷磁自锁 微波开关（6)的接通状态遥测信号，共同进行接通方向控制判定。
3. -种基于权利要求1或2所述的着陆航天器信道自动选通控制装置的验证方法，该 方法包括下列步骤： a确定着陆式航天器天线对的空间布局，以返回器的应用为例，确定天线与水平面夹 角和方位角，方位角即为天线在水平面投影与返回器0°方向的夹角，可确定天线的空间方 向； b计算检测敏感轴的方向，求出该轴与水平面夹角α和方位角β ;检测敏感轴的方向 应与两天线角平分面的垂线方向相同，计算模型如图2所示：
c根据计算得到的α和β，进行结构设计，使设备敏感轴与计算得到的检测敏感轴方 向一致； 以返回器的应用为例，当检测敏感轴正方向相对水平面朝上时，设备自动选通正方向 对应的一幅天线信道，反之亦然； d将本发明的设备安装在着陆式航天器上，以返回器为例，安装在返回器内； e计算出两天线/敏感轴在返回器翻滚和倾斜状态下相对水平面的夹角，计算模型如 图4所示，可以得到计算公式： 其中：
α为天线/敏感轴与水平面的夹角； β为天线/敏感轴正向在大底面上的投影与返回器〇°方向的夹角； 9=90。负倾斜角；Θ e [-90。，90。]; 倾斜角即为返回器底面与水平面的夹角，倾斜角e [0°，180° ]; γ=180° 正滚动角，γ e [〇°，360。]; 滚动角即为返回器倾斜方向的最低点方向与返回器0°方向之间的夹角，即为滚动角； 滚动角 e [0°，360° ]; S即为倾斜和翻滚后轴向与水平面夹角； f按照计算结果，选择典型工况，在相对0°方向特定角度处，将返回器倾斜，检测各幅 天线的发射功率。
【专利摘要】一种着陆航天器信道自动选通控制装置包括加速度计、信号放大电路、接通方向控制电路、滤波电容、驱动电路、单刀双掷磁自锁微波开关。加速度计的输出端分别与2路信号放大电路输入端相互连接，2路信号放大电路输出端分别通向各自对应的接通方向控制电路的输入端，接通方向控制电路的另一输入端还与接单刀双掷磁自锁微波开关输出端相连接，接通方向控制电路与接单刀双掷磁自锁微波开关之间设有滤波电容，接通方向控制电路的输出端通向对应驱动电路的输入端，驱动电路输出端通向单刀双掷磁自锁微波开关的控制端。
【IPC分类】H01Q3-34
【公开号】CN104733860
【申请号】CN201510101570
【发明人】席东学, 赵月凤, 银东东, 崔晓杰, 宗朝
【申请人】兰州空间技术物理研究所
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2015年3月6日