CN107490705B - 标准化大中型卫星低频有线信号调理装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种标准化低频有线信号调理装置，包括标准化信号调理箱、星地接点适配箱，其中标准化信号调理箱作为标准化大中型卫星低频有线信号调理装置的核心，完成对卫星有线下传的低频信号以及卫星低频信号采集与控制终端的上星有线控制信号等功能。本发明能将信号调理装置的通用与专用部分进行彻底分离，最大限度地提高了该调理装置的通用性，使得不同卫星的低频有线信号调理装置区别仅在于星地接点适配箱，且将全部卫星低频有线信号调理模块集成到一台2U标准化信号调理箱内，体积更小、集成度更高。

Description

标准化大中型卫星低频有线信号调理装置

技术领域

本发明涉及标准化低频有线信号调理装置，具体地，涉及一种标准化大中型卫星低频有线信号调理装置。

背景技术

随着国防和空间科学研究对大中型卫星功能和数量需求的不断增加，对卫星测试提出了越来越高的要求，需要高效、快速、全覆盖地对卫星进行检测，给出真正高价值、高可靠性的测试结论，为卫星的研制过程提供有利的技术支持。

大中型卫星是指：质量大于500kg的卫星。其中：质量为500kg～1000kg的卫星称为中型卫星，质量为1000kg以上的卫星称为大型卫星，卫星低频有线信号调理装置，是卫星地面综合测试系统的重要组成部分，低频信号调理装置连接星地长电缆通过脱落插头和分离插头与卫星直接相连，通过转接电缆与卫星低频信号采集与控制终端、脱落分离电源、太阳电池模拟阵相连，完成对卫星有线下传的低频信号、卫星低频信号采集与控制终端上星有线控制信号、脱落分离电源和太阳电池模拟阵上星功率信号、模拟星箭分离信号进行相应的信号调理、电气隔离和接点适配，实现星地低频有线信号交互和电气隔离，确保卫星安全。

随着我国自主研发卫星型号的日益增加，传统大中型卫星低频信号调理设备的弊端也日益凸显，主要存在以下问题：

一，集成度较低，功能模块接口不统一，设备体积较为庞大，很难满足卫星不断增加的测试需求以及卫星测试设备小型化、高集成度的要求。

二，虽已实现模块化，但卫星低频有线信号调理设备仍根据卫星的具体情况进行专用定制，未将信号调理设备的通用部分与专用部分进行彻底分离，造成设备不能在其它卫星型号使用，导致设备资源的极大浪费，设备研制时需要进行许多重复的设计劳动，耗时费力。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供了一种标准化大中型卫星低频有线信号调理装置，用于卫星与低频信号采集与控制终端、脱落分离电源、太阳电池模拟阵之间的信号调理、电气隔离和接点适配。

根据本发明的一个方面，提供一种标准化大中型卫星低频有线信号调理装置，其特征在于，所述标准化大中型卫星低频有线信号装置包括标准化信号调理箱、星地接点适配箱，其中：

标准化信号调理箱作为标准化大中型卫星低频有线信号调理装置的核心，其包括供电模块、标准化对外输入输出接口、模拟量信号调理模块、无源触点信号调理模块、电平类触点信号调理模块、控制信号调理模块、继电器控制与泄放调理模块、脱落分离控制与调理模块、模拟星箭分离控制与调理模块，完成对卫星有线下传的低频信号以及卫星低频信号采集与控制终端的上星有线控制信号、脱落分离电源和太阳电池模拟阵的上星功率信号以及模拟星箭分离信号进行信号调理、电气隔离和接点适配；

所述星地接点适配箱负责将不同卫星与卫星低频信号采集与控制终端、脱落分离电源、太阳电池模拟阵之间电气接口以及接点适配，使所述标准化信号调理箱和卫星低频有线信号调理装置内部及对外互连电缆的标准化程度发挥到最大。

优选地，所述太阳电池模拟阵、卫星都与标准化大中型卫星低频有线信号调理装置连接，标准化大中型卫星低频有线信号调理装置通过转接电缆与卫星低频信号采集与控制终端、脱落分离电源相连，完成对卫星有线下传的低频信号以及卫星低频信号采集与控制终端上星有线控制信号、脱落分离电源上星功率信号进行相应的信号调理和接口适配，脱落分离电源起脱离电源作用，太阳电池模拟阵起供电作用。

优选地，所述卫星低频信号采集与控制终端包括模拟量采集模块、数字采集模块、控制模块，模拟量采集模块、数字采集模块、控制模块依次连接，用于采集信息。

优选地，所述卫星有线下传的低频信号包括星上模拟量信号、星上无源触点信号、星上电平类触点信号以及卫星低频信号采集与控制终端的上星有线控制信号、脱离分离电源的上星功率信号。

优选地，所述供电模块负责为标准化大中型卫星低频有线信号调理装置提供隔离直流能源，确保标准化大中型卫星低频有线信号调理装置正常运行以及星地之间电气隔离，确保卫星安全；

所述脱落分离控制与调理模块负责实现卫星脱落插头脱落和分离插头分离控制动作以及功率信号的电气隔离，确保卫星安全；

所述模拟星箭分离控制及调理模块负责产生模拟星箭分离信号并对该信号进行继电器隔离以保证星地之间的电气隔离，确保卫星安全；

所述标准化对外输入输出接口根据卫星有线下传的低频信号进行分类，采用不同类型的电连接器进行输入输出信号接口标准化，实现所述标准化信号调理装置内部以及与卫星低频信号采集与控制终端、脱落分离电源之间信号交互接口的标准化。

优选地，所述标准化信号调理箱和星地接点适配箱均采用标准上架机箱结构，使标准化大中型卫星低频有线信号调理装置与其它设备之间互连以及设备转场更加便捷，提高了卫星低频有线信号调理装置的标准化和产品化程度。。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：一、将卫星低频有线信号调理的通用部分与专用部分进行彻底分离，本发明将全部卫星低频有线信号调理模块集成到一台标准化信号调理箱内，用星地接点适配箱适配不同卫星低频信号采集与控制终端、脱落分离电源、太阳电池模拟阵之间电气接口和接点适配，本发明将卫星低频有线信号调理的通用部分与专用部分进行彻底分离，使得各个卫星的低频有线信号调理机箱以及机箱之间的互连电缆完全相同，不同卫星型号之间可以相互替换，互为备份，区别仅在于星地接点适配箱，这使得大中型卫星低频有线信号调理装置的通用化、标准化程度达到最大，一个卫星型号发射任务完成，该型号卫星的标准化信号调理箱和转接电缆可直接用在新任务卫星的低频有线信号调理装置中，仅需根据新任务卫星的低频有线信号接点，配备一个新的星地接点适配箱，最大限度地节约现有的设备资源，极大地减少了重复的设计劳动量；二、体积更小、集成度更高，标准化信号调理箱的机械尺寸仅为2U标准化上架机箱，更加符合卫星测试设备小型化、高集成度的需求；三、应用范围更广，全覆盖目前所有大中型卫星，当出现新型低频有线信号或信号通道数超过标准化信号调理箱内通道最大数量，星地接点适配箱可以作为设计缓冲进行剩余调理通道的设计，仍可继续使用标准化信号调理箱，而不需要做任何设计更改。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明连接关系示意图；

图2为本发明模拟量信号调理模块信号采集通道信号调理电路示意图；

图3为本发明模拟量信号调理模块泄放采集通道信号调理电路示意图；

图4为本发明无源触点信号调理模块信号调理电路示意图；

图5为本发明电平类触点信号调理模块信号调理电路示意图；

图6为本发明控制信号调理模块信号调理电路示意图；

图7为本发明继电器控制与泄放调理模块信号调理电路示意图；

图8为本发明脱落分离控制与信号调理模块电路示意图；

图9为本发明模拟星箭分离控制与调理模块电路示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

图1为本发明的连接示意图。如图1所示，本发明包括标准化信号调理箱、星地接点适配箱，其中：

标准化信号调理箱作为标准化大中型卫星低频有线信号调理装置的核心，其包括供电模块、标准化对外输入输出接口、模拟量信号调理模块、无源触点信号调理模块、电平类触点信号调理模块、控制信号调理模块、继电器控制与泄放调理模块、脱落分离控制与调理模块、模拟星箭分离控制与调理模块，完成对卫星有线下传的低频信号以及卫星低频信号采集与控制终端的上星有线控制信号、脱落分离电源和太阳电池模拟阵的上星功率信号以及模拟星箭分离信号进行信号调理、电气隔离和接点适配，实现星地低频有线信号的信息交互与电气隔离，确保卫星安全。

所述星地接点适配箱负责将不同卫星与卫星低频信号采集与控制终端、脱落分离电源、太阳电池模拟阵之间电气接口以及接点适配，使所述标准化信号调理箱和卫星低频有线信号调理装置内部及对外互连电缆的标准化程度发挥到最大。

所述太阳电池模拟阵、卫星都与标准化大中型卫星低频有线信号调理装置连接，标准化大中型卫星低频有线信号调理装置通过转接电缆与卫星低频信号采集与控制终端、脱落分离电源相连，完成对卫星有线下传的低频信号以及卫星低频信号采集与控制终端上星有线控制信号、脱落分离电源上星功率信号进行相应的信号调理和接口适配，脱落分离电源起脱离电源作用，太阳电池模拟阵起供电作用。

卫星低频信号采集与控制终端包括模拟量采集模块、数字采集模块、控制模块，模拟量采集模块、数字采集模块、控制模块依次连接，用于采集信息。

所述卫星有线下传的低频信号包括星上模拟量信号、星上无源触点信号、星上电平类触点信号以及卫星低频信号采集与控制终端的上星有线控制信号、脱离分离电源的上星功率信号。

所述供电模块负责为标准化大中型卫星低频有线信号调理装置提供隔离直流能源，确保标准化大中型卫星低频有线信号调理装置正常运行以及星地之间电气隔离，确保卫星安全；所述脱落分离控制与调理模块负责实现卫星脱落插头脱落和分离插头分离控制动作以及功率信号的电气隔离，确保卫星安全；所述模拟星箭分离控制及调理模块负责产生模拟星箭分离信号并对该信号进行继电器隔离以保证星地之间的电气隔离，确保卫星安全；所述标准化对外输入输出接口根据卫星有线下传的低频信号进行分类，采用不同类型的电连接器进行输入输出信号接口标准化，实现所述标准化信号调理装置内部以及与卫星低频信号采集与控制终端、脱落分离电源之间信号交互接口的标准化。

所述标准化信号调理箱和星地接点适配箱均采用标准上架机箱结构，使标准化大中型卫星低频有线信号调理装置与其它设备之间互连以及设备转场更加便捷，提高了卫星低频有线信号调理装置的标准化和产品化程度。

所述模拟量调理模块对卫星有线下传的模拟量信号进行调理。具体包括采集通道串联限流保护电阻和设计泄放采集通道，送至后端卫星低频信号采集与控制终端进行隔离采集。图2为本实施例提供的模拟量信号调理模块信号采集通道信号调理电路示意图。具体为串联KΩ级限流保护电阻，限流保护电阻用于限制采集通道的电流，防止电流过大对后端的采集设备或卫星造成损害。图3为本实施例提供的模拟量调理模块泄放采集通道信号调理电路示意图。具体为泄放采集通道正负线均串联电阻并接机壳地用于泄放切换开关携带的残余电荷以提高模拟量信号的测试结果的正确性。

图4为本实施例提供的无源触点信号调理模块信号调理电路示意图。所述无源触点信号调理模块对卫星有线下传无源触点类状态信号进行调理。具体为，采用信号调理箱内的隔离供电电源进行上拉，将无源触点信号转换为电平信号送至后端卫星低频信号采集与控制终端进行隔离采样。

图5为本实施例提供的电平触点信号调理模块信号调理电路示意图。所述电平触点调理模块对卫星有线下传电平类触点信号进行调理，将卫星有线下传的电平类状态信号进行光耦隔离，测试端提供上拉隔离电源，利用电阻分压将光信号转换为电平信号送至后端卫星低频信号采集与控制终端进行隔离采样。

图6为本实施例提供的控制信号调理模块信号调理电路示意图。所述控制信号调理模块对来自后端的卫星低频信号采集与控制终端的有线控制信号进行调理。具体为对每路有线控制信号串接反向截止二极管，防止反向电压造成星上单机损坏。

图7为本实施例提供的继电器控制与泄放调理模块信号调理电路示意图。所述继电器调理模块用于控制大功率继电器以及泄放大功率继电器动作时产生的感应电动势。具体为，在大功率继电器线包正负端并联反向截止二极管和电阻，用于泄放继电器动作时产生的反向感应电动势，消除感应电动势对其它电路的干扰。

图8为本实施例提供的脱落分离控制与信号调理模块电路示意图；

所述脱落分离控制与信号调理模块负责接收来自卫星低频信号采集与控制终端的控制动作以及来自脱落分离电源的上星功率信号，采用一个磁保持继电器进行脱落分离电源供电通路通断控制，采用另一个大功率电磁继电器进行脱落插头脱落和分离插头分离动作控制，实现卫星脱落插头脱落和分离插头分离控制动作以及功率信号的电气隔离。此外，在大功率继电器线包正负端并联反向二极管和电阻，用于泄放继电器动作时产生的感应电动势，消除感应电动势对其它电路的干扰。

图9为本实施例提供的模拟星箭分离控制与调理模块电路示意图；所述模拟星箭分离控制与调理模块负责接收来自卫星低频信号采集与控制终端的控制动作，采用磁保持继电器串联进行模分保护和控制二级控制产生模拟星箭分离信号，以配合卫星进行星箭分离前后的功能测试。实现星箭分离信号的控制模拟以及信号的电气隔离。此外，在大功率继电器线包正负端并联反向二极管和电阻，用于泄放继电器动作时产生的感应电动势，消除感应电动势对其它电路的干扰。

本实施例提供的一种标准化大中型卫星低频有线信号调理装置，其功能完善、使用安全、性能可靠稳定；适合在多种卫星型号测试中应用推广。

综上所述，本发明能够功能完善、使用安全、性能可靠稳定，适合在多种卫星型号测试中应用推广。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (5)

1.一种标准化大中型卫星低频有线信号调理装置，其特征在于，包括标准化信号调理箱、星地接点适配箱，其中：

标准化信号调理箱作为标准化大中型卫星低频有线信号调理装置的核心，其包括供电模块、标准化对外输入输出接口、模拟量信号调理模块、无源触点信号调理模块、电平类触点信号调理模块、控制信号调理模块、继电器控制与泄放调理模块、脱落分离控制与调理模块、模拟星箭分离控制与调理模块，完成对卫星有线下传的低频信号以及卫星低频信号采集与控制终端的上星有线控制信号、脱落分离电源和太阳电池模拟阵的上星功率信号以及模拟星箭分离信号进行信号调理、电气隔离和接口适配；

所述星地接点适配箱负责将不同卫星与卫星低频信号采集与控制终端、脱落分离电源、太阳电池模拟阵之间电气接口以及接点适配，使所述标准化信号调理箱和卫星低频有线信号调理装置内部及对外互连电缆的标准化程度发挥到最大。

2.根据权利要求1所述的标准化大中型卫星低频有线信号调理装置，其特征在于，所述太阳电池模拟阵、卫星都与标准化大中型卫星低频有线信号调理装置连接，标准化大中型卫星低频有线信号调理装置通过转接电缆与卫星低频信号采集与控制终端、脱落分离电源相连，完成对卫星有线下传的低频信号以及卫星低频信号采集与控制终端上星有线控制信号、脱落分离电源上星功率信号进行相应的信号调理和接口适配，脱落分离电源起脱离电源作用，太阳电池模拟阵起供电作用。

3.根据权利要求1所述的标准化大中型卫星低频有线信号调理装置，其特征在于，所述卫星低频信号采集与控制终端包括模拟量采集模块、数字采集模块、控制模块，模拟量采集模块、数字采集模块、控制模块依次连接，用于采集信息。

4.根据权利要求1所述的标准化大中型卫星低频有线信号调理装置，其特征在于，所述供电模块负责为标准化大中型卫星低频有线信号调理装置提供隔离直流能源，确保标准化大中型卫星低频有线信号调理装置正常运行以及星地之间电气隔离，确保卫星安全；

所述脱落分离控制与调理模块负责实现卫星脱落插头脱落和分离插头分离控制动作以及功率信号的电气隔离，确保卫星安全；

所述模拟星箭分离控制及调理模块负责产生模拟星箭分离信号并对该信号进行继电器隔离以保证星地之间的电气隔离，确保卫星安全；

所述标准化对外输入输出接口根据卫星有线下传的低频信号进行分类，采用不同类型的电连接器进行输入输出信号接口标准化，实现所述标准化信号调理箱内部以及与卫星低频信号采集与控制终端、脱落分离电源之间信号交互接口的标准化。

5.根据权利要求1所述的标准化大中型卫星低频有线信号调理装置，其特征在于，所述标准化信号调理箱和星地接点适配箱均采用标准上架机箱结构，使标准化大中型卫星低频有线信号调理装置与其它设备之间互连以及设备转场更加便捷，提高了卫星低频有线信号调理装置的标准化和产品化程度。

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