0 引言

　　衛(wèi)星無(wú)線電測(cè)控包括跟蹤測(cè)軌、遙測(cè)、遙控[1]。在電路設(shè)計(jì)上，衛(wèi)星各單機(jī)模擬量遙測(cè)連接到多通道遙測(cè)選通電路，由星載計(jì)算機(jī)發(fā)送采樣地址選擇相應(yīng)的通道進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。由于模擬量遙測(cè)數(shù)量較大，通道選擇開(kāi)關(guān)多采用級(jí)聯(lián)形式，其中，某型號(hào)氣象衛(wèi)星就采用了級(jí)聯(lián)形式通道選擇開(kāi)關(guān)。在該衛(wèi)星型號(hào)電測(cè)試過(guò)程中，光纖陀螺1為正常關(guān)機(jī)狀態(tài)，其角速度遙測(cè)原碼顯示為0x0D。針對(duì)關(guān)機(jī)模擬量遙測(cè)不為0的問(wèn)題，本文進(jìn)行了測(cè)試與電路分析，并提出了多通道遙測(cè)選通電路抗串?dāng)_設(shè)計(jì)方案。

1 多通道遙測(cè)選通電路

　　多通道遙測(cè)選通采樣地址定義如表 1所示。

　　多通道遙測(cè)選通電路如圖 1所示。

　　在接收到采樣地址后，第一級(jí)多路開(kāi)關(guān)輸出16路模擬量遙測(cè)至第二級(jí)多路開(kāi)關(guān)。第二級(jí)多路開(kāi)關(guān)完成第一級(jí)多路開(kāi)關(guān)選通的16路模擬量遙測(cè)的單路選通，實(shí)現(xiàn)模擬量遙測(cè)與采樣地址的通道對(duì)應(yīng)。

2 多通道遙測(cè)選通電路型號(hào)應(yīng)用及分析

　　2.1 多通道遙測(cè)選通電路型號(hào)應(yīng)用

　　某型號(hào)氣象衛(wèi)星要求多路開(kāi)關(guān)具備256通道選通能力，采用了圖 1的多通道遙測(cè)級(jí)聯(lián)選通電路。在正常測(cè)試條件下，模擬量遙測(cè)選通、采集精度均符合分系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。在光纖陀螺關(guān)機(jī)測(cè)試條件下，光纖陀螺角速度遙測(cè)出現(xiàn)了與設(shè)計(jì)結(jié)果不一致的現(xiàn)象，如表 2所示。

　　光纖陀螺1角速度遙測(cè)SAK1采樣地址為0x10BE，使用示波器測(cè)到0x10BE采樣地址對(duì)應(yīng)通道的模擬量遙測(cè)電壓存在階躍跳變現(xiàn)象，如圖 2所示，該跳變導(dǎo)致關(guān)機(jī)條件下光纖陀螺角速度不為0。使用示波器測(cè)到采樣地址0x***E均造成對(duì)應(yīng)通道的模擬量遙測(cè)電壓SAK1出現(xiàn)階躍跳變現(xiàn)象，圖 3為發(fā)送采樣地址0x124E時(shí)SAK1遙測(cè)電壓跳變現(xiàn)象。

　　使用示波器同時(shí)測(cè)試SAK1~SAK3模擬量遙測(cè)電壓，測(cè)試結(jié)果如圖 4所示。同時(shí)，使用示波器測(cè)試SAK1模擬量遙測(cè)電壓跳變頻率，如圖 5所示。測(cè)試結(jié)果表明，SAK1遙測(cè)通道電壓跳變頻率大于遙測(cè)采集頻率；SAK1~SAK3均存在遙測(cè)通道串?dāng)_現(xiàn)象，其串?dāng)_電壓不同造成了SAK1~SAK3測(cè)試原碼不一致。

2.2 多通道遙測(cè)選通電路串?dāng)_分析

　　串?dāng)_是指當(dāng)信號(hào)在傳輸線上傳輸時(shí)，因電磁場(chǎng)而對(duì)相鄰的傳輸線產(chǎn)生的不期望的干擾電壓或電流噪聲。信號(hào)線之間的耦合是由互感耦合或互容耦合引起的，按照產(chǎn)生機(jī)理分為電感耦合和電容耦合，按串?dāng)_在干擾線上產(chǎn)生的位置分為前向串?dāng)_與后向串?dāng)_[2]。文獻(xiàn)[3]研究結(jié)果表明：對(duì)于發(fā)射線來(lái)講，低頻時(shí)，終端電壓相應(yīng)與干擾線頻率成正比關(guān)系；高頻時(shí)，耦合電壓相應(yīng)隨頻率出現(xiàn)振動(dòng)現(xiàn)象。

　　線間串?dāng)_的大小除了與頻率相關(guān)外，還與終端電阻相關(guān)。連接電阻元件可以使電場(chǎng)分量迅速衰減，同時(shí)會(huì)改變?cè)到y(tǒng)的諧振頻率[3-4]，匹配的電阻值能夠減小串?dāng)_電壓[2]。在終端開(kāi)路條件下，由于第一級(jí)多路開(kāi)關(guān)產(chǎn)生的瞬時(shí)電壓造成了相應(yīng)的遙測(cè)通道的串?dāng)_，因此終端連接電阻可以減小串?dāng)_的幅度。

　　某型號(hào)氣象衛(wèi)星遙測(cè)選通電路串?dāng)_發(fā)生在第一級(jí)多路開(kāi)關(guān)切換時(shí)，瞬時(shí)開(kāi)關(guān)產(chǎn)生的高頻分量導(dǎo)致模擬量遙測(cè)通道間串?dāng)_現(xiàn)象的發(fā)生；光纖陀螺角速度遙測(cè)采用運(yùn)放接口電路，在關(guān)機(jī)條件下，其輸出阻抗為∞（等效為開(kāi)路狀態(tài)）。圖 1多通道遙測(cè)級(jí)聯(lián)選通電路在設(shè)計(jì)上無(wú)法避免線間串?dāng)_的產(chǎn)生。

3 多通道遙測(cè)選通電路抗串?dāng)_設(shè)計(jì)方案

　　針對(duì)多通道遙測(cè)選通電路容易造成串?dāng)_的缺點(diǎn)，抗串?dāng)_設(shè)計(jì)方案包括優(yōu)化多路開(kāi)關(guān)級(jí)聯(lián)方式和改變關(guān)機(jī)條件下模擬量遙測(cè)輸出阻抗兩個(gè)方面。第一級(jí)多路開(kāi)關(guān)（D1~D16）的瞬時(shí)導(dǎo)通造成了信號(hào)線間的串?dāng)_，通過(guò)增加1個(gè)使能譯碼器可以實(shí)現(xiàn)第一級(jí)多路開(kāi)關(guān)僅有1路輸出。并聯(lián)對(duì)地電阻可以改變運(yùn)放在關(guān)機(jī)條件的開(kāi)路狀態(tài)，并可以減小開(kāi)關(guān)選通造成的線間串?dāng)_。模擬量遙測(cè)運(yùn)放輸出接口優(yōu)化電路如圖 6所示。

　　容性負(fù)載對(duì)串?dāng)_電壓的影響大于感性負(fù)載，匹配的電阻值能夠減小串?dāng)_電壓[2]。因此，衛(wèi)星模擬量遙測(cè)下拉電阻阻值應(yīng)與傳輸線特征阻抗相匹配。衛(wèi)星模擬量遙測(cè)傳輸線采用20#電纜（直徑0.813 mm），經(jīng)計(jì)算該類(lèi)型傳輸線特征阻抗約為100 Ω。衛(wèi)星模擬量遙測(cè)下拉電阻阻值可以選用為100 Ω。

　　按照上述優(yōu)化方案，對(duì)某氣象衛(wèi)星多通道遙測(cè)選通電路進(jìn)行了更改與測(cè)試，測(cè)試內(nèi)容包括多通道遙測(cè)選通電路輸入電壓和遙測(cè)采集結(jié)果。測(cè)試結(jié)果表明，多路開(kāi)關(guān)間未出現(xiàn)明顯串?dāng)_現(xiàn)象，在關(guān)機(jī)狀態(tài)，遙測(cè)采集電壓顯示為0。綜上，衛(wèi)星多通道遙測(cè)選通電路抗串?dāng)_設(shè)計(jì)解決了遙測(cè)通道間串?dāng)_問(wèn)題。

4 結(jié)論

　　衛(wèi)星多通道遙測(cè)選通電路抗串?dāng)_設(shè)計(jì)方案首先優(yōu)化了級(jí)聯(lián)方式多路開(kāi)關(guān)的使用，可以解決第一級(jí)多路開(kāi)關(guān)同時(shí)選通多路遙測(cè)造成的線間串?dāng)_問(wèn)題。衛(wèi)星多通道遙測(cè)選通電路抗串?dāng)_設(shè)計(jì)同時(shí)優(yōu)化了模擬量遙測(cè)運(yùn)放輸出接口電路，可以通過(guò)匹配電阻減小模擬量遙測(cè)傳輸線間串?dāng)_電壓。在衛(wèi)星測(cè)試過(guò)程中，衛(wèi)星多通道遙測(cè)選通電路抗串?dāng)_設(shè)計(jì)方案可以避免由于串?dāng)_造成的遙測(cè)參數(shù)的誤判，對(duì)優(yōu)化衛(wèi)星模擬量遙測(cè)電路設(shè)計(jì)、提高模擬量遙測(cè)測(cè)試精度具有一定的應(yīng)用價(jià)值。

[1] 徐福祥.衛(wèi)星工程[M].北京：中國(guó)宇航出版社，2004.

[2] 羅映紅，張博.傳輸線端接阻抗對(duì)線間串?dāng)_的影響研究[J].鄭州大學(xué)學(xué)報(bào)（工學(xué)版），2009，30(4)：120-122.

[3] 俞集輝，鄒志星，李永明，等.導(dǎo)線電磁干擾的數(shù)值仿真[J].重慶大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2007，30(9)：46-50.

[4] 孔德升，馬秀榮，白媛，等.防護(hù)線端接方式對(duì)抑制串?dāng)_性能的研究[J].科學(xué)技術(shù)與工程，2013，13(34).