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神九发射成功,航天九院西安分院高科技助“神九”飞船出征
[来源:陕西日报 | 作者: | 日期:2012年6月17日 ] 字体:[ ]
作为国内卫星有效载荷研制的骨干单位,航天九院西安分院承担了神舟九号飞船中继用户终端、天线网络、仪表控制器应用软件的研制任务,在助推首次载人交会对接的过程中发挥着重要的作用。

中继用户终端——

  大空域长时间自主精度指向跟踪

  中继用户终端子系统是载人交会对接过程中使用的中继卫星天链一号的用户终端设备之一。当神舟九号飞船进入预定轨道时,中继用户终端将根据神舟九号飞船飞行程序的指令链要求,计算出中继终端天线的指向数据,之后,中继终端中的转动设备将使天线指向中继卫星。这样就完成了对中继卫星天链一号的捕获跟踪,并向中继卫星发送数据,从而建立了从神舟九号飞船到中继卫星再到地面站的数据传输链路,这样星间链路就可以进行数据传输。

  为了实现对中继卫星的快速捕获并建立数据传输链路,西安分院解决了中继链路在大多普勒频率变化范围下,前向接收信号快速捕获、跟踪等难题。在天线设计中创造性地提出了中继用户终端天线指向模型和天线精密指向算法,实现了中继终端天线大空域范围、长时间对天链一号卫星的自主精度指向跟踪,确保了在载人交会对接过程中信号的实时传输和畅通。

   天线网络——
  
神舟九号天线信号枢纽

  一个长、宽、高为20cm、20cm、10cm大小的天线网络却承担着神舟九号天线信号传输枢纽的作用。如果将神舟九号飞船的天线信号通路系统比作铁路运输系统的话,那么一路路的信号就是火车,天线网络更像是火车轨道和火车站调换轨道的道扳。神舟九号飞船上10余副天线的信号接收和发送都是通过天线网络来为其提供信号通路的。

  由于西安分院承担了从神舟一号到神舟八号飞船以及天宫一号所有天线网络的研制任务,在技术继承的基础上,西安分院承担了神舟九号飞船天线网络的研制任务。在神舟九号飞船天线网络上,共有USB天线网络、VHF天线网络、GNSS天线网络三部分组成。,以其中的USB天线网络来说,就包括两台介质双工器、两台功率分配器、两个微波开关和一个低频连接器组成。天线网络小小的身躯里却承载着强大的功能。当信号要通过天线网络的时候,其首先要对信号进行分路或合成,并通过双工器对信号的杂波进行过滤,然后转换为可接收或发送的信号。

  对于天线网络研制团队来说,在接受研制任务之初,技术难度最大的地方在于如何缩小天线网络本身的体积。在天线网络的研制任务中占用空间最大的是介质双工器。基于西安分院在微波无源介质双工器方面的研制实力,由微波无源产品首席专家殷新社和设计师共同攻关设计出了适合于天线网络应用的介质双工器。按照常规的设计,每个通道需要三个腔体来实现信号的畅通,那么两路信号同时工作则需要七个腔体来实现。西安分院微波无源室的专家和设计师通过创造性的设计提出了用单腔多模的形式有效减小体积,仅用三个腔体实现了原本要七个腔体才能实现的双工器。就这一项设计就使天线网络的体积减少至原有体积的二分之一还小。
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