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微放电效应检测系统
微放电效应(简称微放电)又称二次电子倍增效应,是指在真空条件下,自由电子在外加射频场的加速下,在两个金属表面间或单个介质表面上激发的二次电子发射与倍增效应,是一种真空谐振放电现象,是影响空间电子设备可靠性的一个十分重要的因素。其主要发生在航天器射频、微波、毫米波载荷系统的天线、放大器、滤波器、波导传输线、机械开关、高频电缆、多工器等内,会造成系统增益下降、传输性能恶化、信号噪声增大,使微波系统不能正常工作,甚至使航天器出现彻底失效的灾难性故障。因此射频、微波、毫米波器部件载荷在研制、生产到使用每个环节,都要做微放电阈值验证试验,以验证微放电防护性能是否满足实际工作要求,保证系统在轨运行的正常性。 本系统主要由专用测试子系统、大功率固态功放子系统、热真空环模子系统、自由电子放射源、大功率传输链路、系统主控及系统测控软件等六大部分组成。可为试验件提供大功率连续波及顶底功率可调的脉冲调制信号,开展试验所需的真空及高低温环境,并可实现前向/后向/输出功率检测、调零检测、二次/三次谐波检测、近载波噪声检测、相位噪声检测、多载波互调分量检测等多种微放电效应检测方法。系统在测试过程中可实时记录各项功率及频谱等参数,根据各项参数的变化情况综合判断微放电是否发生,当放电发生时,能够及时关断大功率信号源及供电电源,以免对测试系统本身造成损坏,最终可稳定、有效地对产品的微放电效应进行检测与评估。
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  • 产品概述
  • 配置选型

功能特点

 

 

宇航级同轴开关、波导、同轴电缆组件、多工器、环形器、天线、功放等射频、微波、毫米波器部件/组件的微放电效应检测综合解决方案

 

可扩展的宽频带、多参数、快速、精确的测试能力

 

兼顾多种微放电效应检测方法

 

使用多功能、易操作的系统测控软件

 

试验测试过程可回放

 

可靠的状态监测及安全控保

 

 

【多种类大功率射频、微波、毫米波宇航级器部件/组件载荷微放电效应检测综合解决方案】

 

在统一的开放式体系平台框架内根据不同测试需求实现不同测试应用扩展以及家族式系列化试验测试一体化系统产品衍生。

 

【可扩展的宽频带、大功率、多参数、快速、精确的测试能力】

 

工作频率覆盖1GHz~4GHz,可研发扩展

 

监测参数(可根据需求通过裁剪或增添进行扩展)

 

输入功率、反射功率、输出功率、调零幅度、反射信号幅度及相位变化量、输出信号幅度及相位变化量、输出频谱

 

脉冲周期、脉冲宽度、脉冲占空比、顶部功率、底部功率、脉冲功率、平均功率等

 

输出功率/脉冲顶底功率比值

 

额定输出功率:1000W连续波/脉冲(需配置相应的功放系统)

 

脉冲顶底功率比值:0~10dB可调

 

功率测量范围连续波/脉冲:100mW~1000W(1~4GHz)

 

自动调零电平/时间 调零电平:≤-80dBm

 

单次调零时间:≤10s

 

大功率传输链路

 

额定功率容量:1000W 连续波(真空罐罐体外部)

 

真空罐体内部电缆功率容量:350W连续波/700W脉冲

 

链路插损:≤1.5dB

 

反射隔离度:15dB

 

真空罐穿墙法兰:TNC-KK(连接器数量可配置)

 

极限真空度/温度/罐体有效空间

 

极限真空度:1×10-5 Pa

 

温度范围:-120℃~+150℃(全机械制冷)

 

真空罐体内部有效空间:Ø1.0m×1.2m

 

注:系统技术指标可根据用户具体需求重新配置并扩展。

 

 

【使用简便的系统测控软件】

 

 

基于具有自主知识产权、开放式体系结构的TestCenter系统软件平台,开发专用人机交互操作界面,突破测试程序复用、多线程任务执行引擎、测试数据交换、系统校准等多项关键技术,实现具有用户界面友好、配置简洁、操控简便、应用扩展灵活、安全性高等诸多优点的测控过程自动化。

 

微放电效应检测专用软件功能如下所列:

 

显示试验过程中罐体内真空度的变化曲线,同时显示当前真空度及设置值;

 

显示试验过程中罐体内的温度变化曲线,同时显示设置值、当前各点实测温度值;

 

可根据需求对脉冲顶底功率参数及时间参数进行设置;

 

显示大功率激励输出功率变化曲线(主要是大功率激励的步增阶梯曲线)及当前值;

 

显示大功率激励的脉冲功率曲线及脉冲信号所有参数;

 

显示反射平均功率的变化曲线,及当前值;

 

显示被测件输出的大功率信号功率变化曲线及当前值;

 

显示调零信号频谱,对跳变大于XdB(用户可设置)的频谱进行记录;

 

显示调零信号电平变化曲线、当前值及最大变化量;

 

显示反射/输出信号幅度及相位变化曲线,对幅度及相位参数的异常突变进行记录;

 

显示频谱仪监测的谐波、噪声、互调分量频谱,对跳变大于XdB(用户可设置)的频谱进行记录;

 

显示谐波、交调分量值变化曲线并显示当前值与最大值。

 

显示试验件在大功率状态下的传输插入损耗、输入端口电压驻波比及传输相位变化情况;

 

具有操作记录、测试数据、回放视频等的查询功能。

 

 

典型应用

 

 

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如图所示,为一典型的星载大功率同轴开关测试现场图

 

1)试验开展前先使用矢量网络分析仪对大功率传输链路进行校准测试;

 

2)热真空环模系统为星载大功率同轴开关提供相应的试验环境,自由电子采用Cs-137放射性材料产生;

 

3)L波段/1kW大功率激励源为星载同轴开关提供150W CW/600W PM信号;

 

4)使用功率分析仪对输入/反射/输出连续波、脉冲功率进行监测;

 

5)调零装置及信号分析仪实现输入/反射双路信号的全自动调零,并实时监测调零信号幅度变化情况;

 

6) 根据反射功率及调零信号幅度跳变情况判断微放电效应发生状态。

 

 

 

配置选型

 

 

参数名称

技术指标

大功率射频激励信号

频率范围

1GHz~4GHz(可根据具体需求配置)

输出功率

1000W 连续波(配置相应的功放系统)

脉冲调制

输出脉宽

1us~10s

脉冲顶底功率调节范围

0dB~10dB

大功率传输链路

功率容量

1000W连续波

反向隔离度

15dB

链路插损

≤1.5dB

真空罐体内部电缆功率

350W 连续波/700W 脉冲

真空罐穿墙法兰接口类型

TNC-KK

双路调零

单通道幅度调节范围

0dB~60dB

单通道幅度调节分辨率

0.01dB

单通道相位调节范围

0°~360°

单通道相位调节分辨率

0.1°

调零电平

≤-80dBm

调零时间

≤10s

大功率射频监测

功率监测范围

100mW~1000W 连续波/脉冲

功率监测类别

被测件输入功率、被测件输入端口反射功率及输出功率

监测参数

脉冲周期、脉冲宽度、脉冲占空比、顶部功率、底部功率、脉冲功率、平均功率等

被测件试验测试环境

极限真空度

1×10-5 Pa

温度范围

-120℃~+150℃

真空罐体内部有效空间

Ø1.0m×1.2m

专用测试子系统环境适应性及电源供电

电源

220V±10%

功耗:

<2000W

环境适应性

符合   GJB3947A-2009四级设备标准要求

结构及外形

结构形式

1.6米标准机柜

外形尺寸

宽×高×深=600mm×1600mm×800mm

真空罐体结构及外形

结构形式

卧式圆柱形

罐体最大外形尺寸

Φ1400mm×1400mm(直段)


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