CN108674699B - 一种分时复用双极选通的卫星等效系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种分时复用双极选通的卫星等效系统，不同的地面测试设备具有不同的功率通路，而不同的功率通路共用同一个电子负载，然后采用功率下位机根据电子负载上加载的电压和电流，判断地面测试设备的功率通路是否满足设定要求，因此本发明的通用化设计可以节约卫星地面测试的边际时间成本，只需一次开发，无需针对不同的地面测试设备开发专门的卫星等效系统，大大缩短卫星地面测试设备等效系统的研发周期；本发明的指令等效单元能够采集地面测试设备发送的遥控指令电压幅值与脉冲宽度，从而实现遥控指令电压、脉冲宽度的定量测量。

Description

一种分时复用双极选通的卫星等效系统

技术领域

本发明属于航天器测试领域，尤其涉及一种分时复用双极选通的卫星等效系统。

背景技术

近年来，我国空间技术发展迅速，航天器的功能、载荷、接口、项目也越来越复杂多样。航天器地面测试作为保障型号成功的关键环节，适应多样化航天器测试接口与项目的需求日益突显。

卫星等效系统是航天器地面测试中最重要的地面检测设备之一，其功能是模拟部分星上电路，检查地面电源及供配电测试设备自身的供电功能、控制与测量显示功能以及地面电缆网连接的正确性。卫星等效系统适用范围广，使用频次高，广泛应用于AIT测试、发射场测试中。

经调研，现阶段的卫星等效系统具有以下特点：

1)投产周期长。一般情况下每颗卫星专门投产卫星等效系统，整星测试前完成研制和出厂。

2)通用性较差。现有卫星等效系统都是根据各型号卫星的接口与功能专门定制的，每研发一颗卫星，就需要配套一套专用的地面测试设备，同时也需要配套开发一台专门的卫星等效器，导致现有的卫星等效系统专用性强，通用性差。

3)便携性较差。现有的卫星等效系统多采用功率电阻，设备体积和重量较大，不方便运输和转场。

4)只能实现定性测量。现有的卫星等效系统只能提供定性指示，不能提供定量的测试依据。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种分时复用双极选通的卫星等效系统，只需一次开发，无需针对不同的地面测试设备开发专门的卫星等效系统，大大缩短卫星地面测试设备等效系统的研发周期。

一种分时复用双极选通的卫星等效系统，包括遥控指令等效单元和功率通路等效单元；

所述遥控指令等效单元用于提取遥控指令的电压幅值与脉冲宽度，并根据所述电压幅值与脉冲宽度判断地面测试设备发出的遥控指令是否满足设定要求；

所述功率通路等效单元包括功率下位机和电子负载，其中所述电子负载用于连接两个以上的地面测试设备，从而与不同的地面测试设备形成多个功率通路，所述功率下位机用于获取电子负载上加载的电压和电流，并根据所述电压和电流判断地面测试设备的功率通路是否满足设定要求，其中，同一时刻只有一个功率通路处于导通状态。

进一步地，所述遥控指令等效单元包括指令注入模块、辅助电源模块、指令调制模块、第一电压跟随模块、基准源模块、第二电压跟随模块、比较器模块、A/D转换模块以及遥控指令下位机；

所述指令注入模块用于接收地面测试设备发出的遥控指令；

所述辅助电源模块用于为所述遥控指令施加设定电压；

所述指令调制模块用于按照设定的分压比，对施加设定电压后的遥控指令进行分压调制，得到第一分压和第二分压；

所述第一电压跟随模块用于对所述第一分压进行电压跟随，并将第一分压输入所述A/D转换模块；

所述A/D转换模块用于将第一分压转换为数字电压信号，并对外输出所述数字电压信号；

所述基准源模块用于提供基准电压；

所述第二电压跟随模块用于对所述基准电压进行电压跟随，并将所述基准电压输入所述比较器模块；

所述比较器模块用于根据第二分压和基准电压的大小，输出高电平或低电平，其中，如果第二分压大于基准电压，则比较器模块输出高电平，如果第二分压不大于基准电压，则比较器模块输出低电平；

所述遥控指令下位机用于根据数字电压信号、以及高电平与低电平确定的脉冲宽度，判断地面测试设备发出的遥控指令是否满足设定要求；

所述功率通路等效单元还包括两个以上的光耦驱动模块以及两组以上的开关组，其中光耦驱动模块与开关组一一对应，数量均用N表示；

所述开关组包括一个正线开关和一个负线开关，且两个开关一端分别连接电子负载，另一端分别连接地面测试设备的正线和负线，剩余一端分别连接光耦驱动模块；其中，地面测试设备正线、正线开关、电子负载、负线开关以及地面测试设备负线形成一个功率通路；

所述光耦驱动模块用于控制开关组的通断，其中，同一时刻只有一个开关组处于导通状态。

进一步地，所述指令注入模块包括二极管D1、D2，指令调制模块包括电阻R1、R2，第一电压跟随模块包括第一运算放大器A，基准源模块包括第一基准电压源REF02CP芯片以及电阻R3、R4，第二电压跟随模块包括第二运算放大器B，比较器模块包括比较器和电阻R6，A/D转换模块包括第二基准电压源REF02CP芯片、稳压源芯片K78-500R2以及模数转换芯片AD7980；

所述遥控指令的正端连接二极管D1的正极，遥控指令的负端连接二极管D2的负极，且二极管D2的正极接地；

所述二极管D1的负极连接辅助电源模块的负极，辅助电源模块的正极连接电阻R1和电阻R2的其中一个串联端，电阻R1和电阻R2的另一个串联端接地；

所述第一运算放大器A的同相输入端连接电阻R1和电阻R2的分压点，反相输入端连接输出端，正电源端接5V电压，负电源端接地；

所述第一基准电压源REF02CP芯片的输入引脚IN接15V电压，地脚GND接地，输出引脚OUT串联电阻R3、电阻R4后接地，剩余引脚悬空；

所述第二运算放大器B的同相输入端连接电阻R3和电阻R4的分压点，反相输入端连接输出端，正电源端接5V电压，负电源端接地；

所述比较器的同相输入端连接电阻R1和电阻R2的分压点，反相输入端连接第二运算放大器B的输出端，比较器的输出端串联电阻R6后连接比较器的正电源端，且比较器的输出端CMP用于输出所述高电平或低电平，正电源端接5V电压，负电源端接地；

所述第二基准电压源REF02CP芯片的输入引脚IN接15V电压，地脚GND接地，输出引脚OUT连接模数转换芯片AD7980的参考电压端REF，剩余引脚悬空；

所述模数转换芯片AD7980的供电电压端VDD连接稳压源芯片K78-500R2的电压输出端+Vout，模拟电压信号输入正端IN+连接第一运算放大器A的输出端，模拟电压信号输入负端IN-和地端GND接地，串行数据输出端SDO作为所述数字电压信号的输出端，输入/输出接口数字电源端VIO和串行数据输入端SDI接5V电压，剩余引脚悬空；

所述稳压源芯片K78-500R2的地端GND接地，输入电源端+Vin接5V电压。

进一步地，所述光耦驱动模块包括第一光耦驱动芯片TLP250、第二光耦驱动芯片TLP250以及四个电阻R10～R13，所述正线开关为N沟道MOSFET开关管Q1，所述负线开关为P沟道MOSFET开关管Q2；

所述N沟道MOSFET开关管Q1的源极连接电子负载的正端，漏极连接地面测试设备的正线；

所述P沟道MOSFET开关管Q2的源极连接电子负载的负端，漏极连接地面测试设备的负线；

所述第一光耦驱动芯片TLP250的阳极引脚A输入上升沿触发信号，阴极引脚C接地，两个输出引脚VO串联电阻R10后连接N沟道MOSFET开关管Q1的栅级，同时，两个输出引脚VO串联电阻R10和电阻R11后连接N沟道MOSFET开关管Q1的源级，电压源引脚VCC接12V电压，地脚GND接地，剩余引脚悬空；

所述第二光耦驱动芯片TLP250的阳极引脚A输入下降沿触发信号，阴极引脚C接地，两个输出引脚VO串联电阻R12后连接P沟道MOSFET开关管Q2的栅级，同时，两个输出引脚VO串联电阻R12和电阻R13后连接P沟道MOSFET开关管Q2的源级，电压源引脚VCC接12V电压，地脚GND接地，剩余引脚悬空。

进一步地，一种分时复用双极选通的卫星等效系统，还包括第一并行输出模块和第二并行输出模块；

所述第一并行输出模块分别连接所有第一光耦驱动芯片TLP250，第二并行输出模块分别连接所有第二光耦驱动芯片TLP250；

所述第一并行输出模块根据功率下位机输出的串行触发信号，选通其中一路地面测试设备对应的N沟道MOSFET开关管Q1；

所述第二并行输出模块根据功率下位机输出的串行触发信号，选通其中一路地面测试设备对应的P沟道MOSFET开关管Q2。

进一步地，一种分时复用双极选通的卫星等效系统，还包括总控上位机和人机交互终端；

所述总控上位机用于采集遥控指令下位机和功率下位机的获取的测量数据与判断结果，并将所述测量数据与判断结果显示于人机交互终端；其中，所述测量数据包括数字电压信号、高电平与低电平确定的脉冲宽度以及电子负载上加载的电压和电流。

有益效果：

本发明提供一种分时复用双极选通的卫星等效系统，不同的地面测试设备具有不同的功率通路，而不同的功率通路共用同一个电子负载，然后采用功率下位机根据电子负载上加载的电压和电流，判断地面测试设备的功率通路是否满足设定要求，因此本发明的通用化设计可以节约卫星地面测试的边际时间成本，只需一次开发，无需针对不同的地面测试设备开发专门的卫星等效系统，大大缩短卫星地面测试设备等效系统的研发周期；另外，使用电子负载模块，避免了现有等效系统的固定功率负载的使用，大大减小了等效系统的体积和重量，方便运输和转场；

本发明的指令等效单元能够采集地面测试设备发送的遥控指令电压幅值与脉冲宽度，从而实现遥控指令电压、脉冲宽度的定量测量。

附图说明

图1为本发明提供的一种遥控指令等效单元的原理框图；

图2为本发明提供的一种功率通路等效单元原理示意图；

图3为本发明提供的一种遥控指令等效单元的电路示意图；

图4为本发明提供的有源指令和无源指令原理示意图；

图5为本发明提供的一种功率通路等效单元的电路示意图；

图6为本发明提供的第一并行输出模块的示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例一

一种分时复用双极选通的卫星等效系统，包括遥控指令等效单元和功率通路等效单元；

所述遥控指令等效单元用于提取遥控指令的电压幅值与脉冲宽度，并根据所述电压幅值与脉冲宽度判断地面测试设备发出的遥控指令是否满足设定要求；

所述功率通路等效单元包括功率下位机和电子负载，其中所述电子负载用于连接两个以上的地面测试设备，从而与不同的地面测试设备形成多个功率通路，所述功率下位机用于获取电子负载上加载的电压和电流，并根据所述电压和电流判断地面测试设备的功率通路是否满足设定要求，其中，同一时刻只有一个功率通路处于导通状态。

需要说明的是，地面测试设备发出的遥控指令满足设定要求，是指遥控指令等效单元提取的电压幅值与脉冲宽度，与地面测试设备自身宣称的遥控指令的电压幅值与脉冲宽度的对应差值小于设定阈值。同理，地面测试设备的功率通路满足设定要求，是指功率通路等效单元获取的电压和电流，与地面测试设备自身宣称的电压和电流的对应差值小于设定阈值。

参见图1，该图为本实施例提供的一种遥控指令等效单元的原理框图。所述遥控指令等效单元包括指令注入模块、辅助电源模块、指令调制模块、第一电压跟随模块、基准源模块、第二电压跟随模块、比较器模块、A/D转换模块以及遥控指令下位机；

所述指令注入模块用于接收地面测试设备发出的遥控指令；

所述辅助电源模块用于为所述遥控指令施加设定电压；

所述指令调制模块用于按照设定的分压比，对施加设定电压后的遥控指令进行分压调制，得到第一分压和第二分压；

所述第一电压跟随模块用于对所述第一分压进行电压跟随，并将第一分压输入所述A/D转换模块；

所述A/D转换模块用于将第一分压转换为数字电压信号，并对外输出所述数字电压信号；

所述基准源模块用于提供基准电压；可选地，基准源模块为10V～20V直流稳压电源；

所述第二电压跟随模块用于对所述基准电压进行电压跟随，并将所述基准电压输入所述比较器模块；

所述比较器模块用于根据第二分压和基准电压的大小，输出高电平或低电平，其中，如果第二分压大于基准电压，则比较器模块输出高电平，如果第二分压不大于基准电压，则比较器模块输出低电平；

所述遥控指令下位机用于根据数字电压信号、以及高电平与低电平确定的脉冲宽度，判断地面测试设备发出的遥控指令是否满足设定要求；

所述功率通路等效单元包括功率下位机、电子负载、两个以上的光耦驱动模块以及两组以上的开关组，其中光耦驱动模块与开关组一一对应，数量均用N表示；

所述开关组包括一个正线开关和一个负线开关，且两个开关一端分别连接电子负载，另一端分别连接地面测试设备的正线和负线，剩余一端分别连接光耦驱动模块；其中，地面测试设备正线、正线开关、电子负载、负线开关以及地面测试设备负线形成一个功率通路；

所述光耦驱动模块用于控制开关组的通断，其中，同一时刻只有一个开关组处于导通状态；

所述功率下位机用于根据所述电子负载上加载的电压和电流，判断地面测试设备的功率通路是否满足设定要求。

可选地，功率下位机为89C5X系列单片机。

需要说明的是，卫星电源系统中，功率通路是指地面测试设备的一条正线和一条负线，具备输出恒定电压和某种最大电流的能力。当地面测试设备的一个功率通路接通卫星(或卫星等效系统)的负载时，可以输出固定的电压和这个负载所需要的电流，但这个电流值不能超过该功率通路最大的电流能力。因此，需要用卫星等效系统中的电子负载来模拟卫星的负载，通过加在电子负载自身的电压和电流确认该功率通路是否满足卫星测试要求。

下面以功率通路等效单元具有40组开关组为例，对本实施例的功率通路等效单元进行详细说明。参见图2，该图为本实施例提供的一种功率通路等效单元原理示意图。

为了能够实现用一个可编程负载(即电子负载)验证多路功率通路的功能，本实施例采用了“分时复用双极选通”的设计思路，其中，“分时复用”指的是图2中的“功率通路1(正线1+负线1)、功率通路2(正线2+负线2)……、功率通路40(正线40+负线40)”，这40路功率通路不能够同时通过电子负载进行验证，需要切换通路分别验证。“双极选通”区别于“单极选通”，能够将一个功率通的正线和负线都验证到位。

进一步地，一种分时复用双极选通的卫星等效系统，还包括总控上位机和人机交互终端；所述总控上位机用于采集遥控指令下位机和功率下位机的获取的测量数据与判断结果，并将所述测量数据与判断结果显示于人机交互终端；其中，所述测量数据包括数字电压信号、高电平与低电平确定的脉冲宽度以及电子负载上加载的电压和电流。

也就是说，总控上位机负责和功率下位机和遥控指令下位机通信，采集各下位机的测量数据，并显示在人机交互终端。功率模块下位机负责驱动多路光耦驱动模块从而选通某一路的正线开关、负线开关。

需要说明的是，电子负载是一种通用电子设备或可编程负载，一般可以设置为恒流模式、恒压模式、恒阻模式和恒功率模式。

下面以地面测试设备1为例，对本实施例的功率通路等效单元的测试方法进行详细说明。

1)地面测试设备1的正线接到功率通路等效单元的“正线1”，地面测试设备1的负线接到功率通路等效单元的“负线1”，地面测试设备2的正线接到功率通路等效单元的“正线2”，地面测试设备2的负线接到功率通路等效单元的“负线2”……；

2)初始状态下，所有40路功率通路的正线开关和负线开关都处于关闭状态；

3)总控上位机控制功率下位机，输入一个开关信号给到光耦驱动单元1的原边；

4)光耦驱动单元1的副边输出两个驱动信号，分别接通“正线开关1”和“负线开关1”；

5)再将电子负载设置为地面测试设备1的验证要求值，例如：根据测试要求，地面测试设备1应该能够输出恒压30V、最大10A的电流，则将电子负载设置为恒流10A；

6)接通地面测试设备1输出，在卫星等效系统的人机交互操作界面上读取地面测试设备1的输出电压是否为30V、电流是否达到10A，如果是，则证明地面测试设备1的功率通路正确；

7)关闭“正线开关1”和“回线开关1”，关闭电子负载；

8)对于地面测试设备2，重复3)-7)步的步骤即可。

也就是说，对与地面测试设备1，电流的完整的功率回路为：地面测试设备1正线→正线开关1→电子负载→负线开关1→地面测试设备1负线。

实施例二

基于以上实施例，本实施例给出遥控指令等效单元的具体实现方式。参见图3，该图为本实施例提供的一种遥控指令等效单元的电路示意图。

一种分时复用双极选通的卫星等效系统，所述指令注入模块包括二极管D1、D2，指令调制模块包括电阻R1、R2，第一电压跟随模块包括第一运算放大器A，基准源模块包括第一基准电压源REF02CP芯片以及电阻R3、R4，第二电压跟随模块包括第二运算放大器B，比较器模块包括比较器和电阻R6，A/D转换模块包括第二基准电压源REF02CP芯片、稳压源芯片K78-500R2以及模数转换芯片AD7980；

所述遥控指令的正端连接二极管D1的正极，遥控指令的负端连接二极管D2的负极，且二极管D2的正极接地；

所述二极管D1的负极连接辅助电源模块的负极，辅助电源模块的正极连接电阻R1和电阻R2的其中一个串联端，电阻R1和电阻R2的另一个串联端接地；

所述第一运算放大器A的同相输入端连接电阻R1和电阻R2的分压点，反相输入端连接输出端，正电源端接5V电压，负电源端接地；

所述第一基准电压源REF02CP芯片的输入引脚IN接15V电压，地脚GND接地，输出引脚OUT串联电阻R3、电阻R4后接地，剩余引脚悬空；

所述第二运算放大器B的同相输入端连接电阻R3和电阻R4的分压点，反相输入端连接输出端，正电源端接5V电压，负电源端接地；

所述比较器的同相输入端连接电阻R1和电阻R2的分压点，反相输入端连接第二运算放大器B的输出端，比较器的输出端串联电阻R6后连接比较器的正电源端，且比较器的输出端CMP用于输出所述高电平或低电平，正电源端接5V电压，负电源端接地；

所述第二基准电压源REF02CP芯片的输入引脚IN接15V电压，地脚GND接地，输出引脚OUT连接模数转换芯片AD7980的参考电压端REF，剩余引脚悬空；

所述模数转换芯片AD7980的供电电压端VDD连接稳压源芯片K78-500R2的电压输出端+Vout，模拟电压信号输入正端IN+连接第一运算放大器A的输出端，模拟电压信号输入负端IN-和地端GND接地，串行数据输出端SDO作为所述数字电压信号的输出端，输入/输出接口数字电源端VIO和串行数据输入端SDI接5V电压，剩余引脚悬空；

所述稳压源芯片K78-500R2的地端GND接地，输入电源端+Vin接5V电压。

下面以地面测试设备发送来的遥控指令为28V有源指令为例，对本实施例的遥控指令等效单元的测试方法进行详细说明。

1)基准源模块中的第一基准电压源芯片REF02CP的6号管脚输出标准5V参考电压，经过电阻R3＝12KΩ和电阻R4＝3KΩ电阻串联分压之后，输出标准1V基准电压；

2)1V基准电压经过第二电压跟随模块，给到比较器的反相输入端；

3)指令调制模块输出第二分压到比较器的同相输入端；

4)28V有源指令的前段(80ms之前)，即预识别阶段为开路信号，则此时相应的第二分压输出为0V，和比较器的1V基准电压比较后，比较器输出端CMP输出低电平0；

5)28V有源指令的中段(80ms之中)，即识别阶段为28V信号，因此相应第二分压输出为(28V+15V)/10＝4.3V，和比较器的1V基准电压比较后，比较器输出端CMP输出高电平1，该高电平以中断的方式通知遥控指令下位机，遥控指令下位机开始为28V有源指令的脉宽计时，同时开始以滑动平均法采集此时的第二分压(4.3V)；

6)28V有源指令的后段(80ms之后)，即结束阶段为开路信号，因此相应第二分压输出为0V，和比较器的1V基准电压比较后，比较器输出端CMP输出低电平0，CMP降为0的同时，遥控指令下位机停止计时，得出28V有源指令的脉冲宽度；

7)在人机交互终端中显示出测量到的指令类型为有源指令，脉宽为80ms，脉冲电压28V。

需要说明的是，28V有源指令接入指令注入模块后，28V有源指令和15V的辅助电源模块串联，则得到43V的电压信号；43V的电压信号输入指令调制模块进行分压，由于R1＝27KΩ，R2＝3KΩ，即调制分压比为1/10，从而得到第一分压为38.7V，第二分压为4.3V；其中，第一分压通过第一电压跟随模块输入AD转换模块，第二分压输入比较器模块。这两部分电压信号相互配合，测试出地面测试设备的脉冲类型、脉冲宽度、脉冲电压。

同样道理，当验证无源指令时，步骤5)输出的第二分电压为1.5V，最终在人机交互终端显示指令类型为无源指令，脉宽80ms，其它均与有源指令一致。

总结起来，28V有源指令、无源指令在经过指令调制模块后，分别产生如表1的第二分压信号特征。通过比较器模块得到脉冲边沿的触发时间，再配合A/D转换模块得出指令类型和指令电压。

表1

参见图4，该图为本实施例提供的有源指令和无源指令原理示意图。地面测试设备能发出有源指令或无源指令。如图4所示，地面测试设备包括采样控制单元和信号适配器两部分，采样控制单元包含高速开关，即图4中的“开关通”和“开关断”，开关用于为信号适配器中的继电器线包K2通电，以驱动继电器触点K2-1和K2-2。一般地，地面测试设备发出的脉冲宽度一般为80ms-100ms，指令电源电压一般为+28V。因此，高速开关“开关通”和“开关断”均需要接通80ms-100ms的时长，才能保证K2-1和K2-2的接通时长也在80ms-100ms的范围内。以下分别介绍这几种待验证的指令类型：

1)28V有源指令：指令电源在地面测试设备内，K2-1触点闭合80ms，则在卫星等效系统，即等效器的继电器“星上线包”两端会加上80ms、28V的电压脉冲信号。卫星等效系统的继电器一般为磁保持继电器，80ms、28V的电压能够让线包吸合相应的触点，执行指令动作。

2)无源指令：指令电源在卫星(等效器)内，K2-2触点闭合80ms，同样在等效器的继电器“星上线包”两端会加上80ms、28V的电压脉冲信号。

由此可见，卫星从地面测试设备端接收到的遥控指令包括有源指令和无源指令，有源指令和无源指令的响应电路差别很大，原有的卫星等效器每一通路均为定制化设计，只能满足特定型号的需求，已将每一通路指令类型(有源/无源)预先设定好，因此不同卫星型号无法通用。本实施例使用指令类型的自适应技术，打破不同指令分类验证的界限，在不预先设定的情况下可以自动识别遥控指令等效单元所接收的指令是有源还是无源，大大降低了设计成本和测试复杂程度，无需人工手动设置。指令类型的自适应技术通过串联一个同极性的辅助电源模块，产生区分预识别阶段、识别阶段和结束阶段的特征电压，从而实现指令类型自适应验证，并通过比较器生产高低电平的触发信号，给遥控指令下位机作为脉冲宽度计时和脉冲幅值采样的起始点。

实施例三

基于以上实施例，本实施例以地面测试设备1的功率通路为例，给出功率通路等效单元的具体实现方式。参见图5，该图为本实施例提供的一种功率通路等效单元的电路示意图。

一种分时复用双极选通的卫星等效系统，所述光耦驱动模块包括第一光耦驱动芯片TLP250、第二光耦驱动芯片TLP250以及四个电阻R10～R13，所述正线开关为N沟道MOSFET开关管Q1，所述负线开关为P沟道MOSFET开关管Q2；

所述N沟道MOSFET开关管Q1的源极连接电子负载的正端EL_+，漏极连接地面测试设备的正线POWER_+_1；其中，1表示地面测试设备1；

所述P沟道MOSFET开关管Q2的源极连接电子负载的负端EL_-，漏极连接地面测试设备的负线POWER_-_1；

所述第一光耦驱动芯片TLP250的阳极引脚A输入上升沿触发信号POWER_DRV_+_1，阴极引脚C接地，两个输出引脚VO串联电阻R10后连接N沟道MOSFET开关管Q1的栅级，同时，两个输出引脚VO串联电阻R10和电阻R11后连接N沟道MOSFET开关管Q1的源级，电压源引脚VCC接12V电压，地脚GND接地，剩余引脚悬空；

所述第二光耦驱动芯片TLP250的阳极引脚A输入下降沿触发信号POWER_DRV_-_1，阴极引脚C接地，两个输出引脚VO串联电阻R12后连接P沟道MOSFET开关管Q2的栅级，同时，两个输出引脚VO串联电阻R12和电阻R13后连接P沟道MOSFET开关管Q2的源级，电压源引脚VCC接12V电压，地脚GND接地，剩余引脚悬空。

需要说明的是，光耦驱动芯片TLP250的2、3号管脚为原边输入，6、7号管脚(VO)为副边输出。正线开关使用N沟道MOSFET开关管，负线开关使用P沟道MOSFET开关管。N沟道MOSFET开关管的源极连接电子负载(E-LOAD)的正端，P沟道MOSFET开关管的源极连接电子负载(E-LOAD)的负端。图5中第一光耦驱动芯片TLP250的VO和GND输出驱动正线开关的上升沿触发信号，第二光耦驱动芯片TLP250的VO和VCC输出驱动负线开关的下降沿触发信号，同时将正线开关和负线开关，即N沟道MOSFET开关管和P沟道MOSFET开关管接通。40个N沟道MOSFET开关管的源级都共用一个地信号EL+，40个P沟道MOSFET开关管的源级都共用一个地信号EL-，这种正线N-MOS和负线P-MOS的设计，避免了负线通路使用N沟道MOSFET开关管时，所有的源极都将连接在一起导致无法识别交叉错误的情况，从而实现第一光耦驱动芯片TLP250和第二光耦驱动芯片TLP250都只使用1个光耦电源而不是40个。

由此可见，在传统的卫星等效器中，无论是功率、遥控还是遥测验证功能，均采用各个通路的独立设计，哪怕是两个功能相同的测量通路也使用两组独立的内部电路来实现。这样的设计不仅浪费了大量设计资源、增加了设备体积重量，也使等效器无法实现多型号等效的通用性。本实施例使用分时复用的多路双极选通，是指对电子负载的同一路正线、负线同时进行选通切换，确保对地面设备通路的正负极接点验证到位，没有反接或错接。该设计改变原有等效器的分立通路设计的思路，创造“可编程电子负载+通路选通技术”的复用测量模式。新型卫星通用等效器采用一个可编程的电子负载配合多路复用的双极选通，并巧妙利用N沟道、P沟道两种MOS管的共源极分立漏极驱动特性，设计出“电子负载+N沟道MOSFET正线开关+P沟道MOSFET负线开关”的通路切换方式，实现了电子负载的复用功能，大大优化了使用效能，避免了电子负载的过设计，也大幅减小了设备体积和重量。

实施例四

由于电子负载能够同时连接多个地面测试设备，但各地面测试设备的功率等效并不能同时进行。因此，基于以上实施例，本实施例提供一种功率通路的选择方式。

一种分时复用双极选通的卫星等效系统，还包括第一并行输出模块和第二并行输出模块；

所述第一并行输出模块分别连接所有第一光耦驱动芯片TLP250，第二并行输出模块分别连接所有第二光耦驱动芯片TLP250；

所述第一并行输出模块根据功率下位机输出的串行触发信号，选通其中一路地面测试设备对应的N沟道MOSFET开关管Q1；

所述第二并行输出模块根据功率下位机输出的串行触发信号，选通其中一路地面测试设备对应的P沟道MOSFET开关管Q2。

需要说明的是，所述串行触发信号为由0和1组成的数据串，其中0表示不选通，1表示选通，且串行触发信号的位数与开关组的组数相同，同时每位数据与一个开关组对应。

下面以第一并行输出模块包括5个并行输出扩展芯片SN74HC595N为例，对本实施例的第一并行输出模块进行详细说明。参见图6，该图为本实施例提供的第一并行输出模块的示意图。

卫星等效系统的功率通路等效单元中，假设功率下位机需要输出40个光耦驱动信号的接口，通用的控制芯片(例如单片机)一般不具备40路之多I/O资源，而且控制芯片的I/O资源还要完成与电子负载通信、操作键盘控制、LCD显示等其他功能，因此，设计了一种并行扩展电路，实现了“控制芯片一个I/O口输出40位串行数据，扩展为40路并行I/O输出”。多路选通功能用并行输出扩展芯片SN74HC595N实现。SN74HC595N内部的寄存器可将按照一定时序接收串行输入的数据，并记录在移位寄存器中，使用适当的触发条件(11号管脚SHCP、12号管脚STCP、13号管脚OE管脚的电平满足某种条件时)即可将寄存器内的8位串行数据并行输出，另外，SN74HC595N还具有级联扩展功能，最左边SN74HC595N第14号管脚DS即为单片机的串行输出端，串行输出的数据超过8位时，其9号管脚就产生一个溢出标志并送到下一个SN74HC595N的14号管脚，以此类推形成级联。对选通芯片SN74HC595N进行5级级联扩展，每一级SN74HC595芯片的9号管脚多连接到下一级SN74HC595芯片的14号管脚。每级可输出8路选通信号，共产生40路并联输出信号，分别用于控制40组光耦驱动芯片。

当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当然可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种分时复用双极选通的卫星等效系统，其特征在于，包括遥控指令等效单元和功率通路等效单元；

所述遥控指令等效单元用于提取遥控指令的电压幅值与脉冲宽度，并根据所述电压幅值与脉冲宽度判断地面测试设备发出的遥控指令是否满足设定要求；

所述功率通路等效单元包括功率下位机和电子负载，其中所述电子负载用于连接两个以上的地面测试设备，从而与不同的地面测试设备形成多个功率通路，所述功率下位机用于获取电子负载上加载的电压和电流，并根据所述电压和电流判断地面测试设备的功率通路是否满足设定要求，其中，同一时刻只有一个功率通路处于导通状态；

其中，所述遥控指令等效单元包括指令注入模块、辅助电源模块、指令调制模块、第一电压跟随模块、基准源模块、第二电压跟随模块、比较器模块、A/D转换模块以及遥控指令下位机；

所述指令注入模块用于接收地面测试设备发出的遥控指令；

所述辅助电源模块用于为所述遥控指令施加设定电压；

所述指令调制模块用于按照设定的分压比，对施加设定电压后的遥控指令进行分压调制，得到第一分压和第二分压；

所述第一电压跟随模块用于对所述第一分压进行电压跟随，并将第一分压输入所述A/D转换模块；

所述A/D转换模块用于将第一分压转换为数字电压信号，并对外输出所述数字电压信号；

所述基准源模块用于提供基准电压；

所述第二电压跟随模块用于对所述基准电压进行电压跟随，并将所述基准电压输入所述比较器模块；

所述比较器模块用于根据第二分压和基准电压的大小，输出高电平或低电平，其中，如果第二分压大于基准电压，则比较器模块输出高电平，如果第二分压不大于基准电压，则比较器模块输出低电平；

所述遥控指令下位机用于根据数字电压信号、以及高电平与低电平确定的脉冲宽度，判断地面测试设备发出的遥控指令是否满足设定要求；

所述功率通路等效单元还包括两个以上的光耦驱动模块以及两组以上的开关组，其中光耦驱动模块与开关组一一对应，数量均用N表示；

所述开关组包括一个正线开关和一个负线开关，且两个开关一端分别连接电子负载，另一端分别连接地面测试设备的正线和负线，剩余一端分别连接光耦驱动模块；其中，地面测试设备正线、正线开关、电子负载、负线开关以及地面测试设备负线形成一个功率通路；

所述光耦驱动模块用于控制开关组的通断，其中，同一时刻只有一个开关组处于导通状态。

2.如权利要求1所述的一种分时复用双极选通的卫星等效系统，其特征在于，所述指令注入模块包括二极管D1、D2，指令调制模块包括电阻R1、R2，第一电压跟随模块包括第一运算放大器A，基准源模块包括第一基准电压源REF02CP芯片以及电阻R3、R4，第二电压跟随模块包括第二运算放大器B，比较器模块包括比较器和电阻R6，A/D转换模块包括第二基准电压源REF02CP芯片、稳压源芯片K78-500R2以及模数转换芯片AD7980；

所述遥控指令的正端连接二极管D1的正极，遥控指令的负端连接二极管D2的负极，且二极管D2的正极接地；

所述二极管D1的负极连接辅助电源模块的负极，辅助电源模块的正极连接电阻R1和电阻R2的其中一个串联端，电阻R1和电阻R2的另一个串联端接地；

所述第一运算放大器A的同相输入端连接电阻R1和电阻R2的分压点，反相输入端连接输出端，正电源端接5V电压，负电源端接地；

所述第一基准电压源REF02CP芯片的输入引脚IN接15V电压，地脚GND接地，输出引脚OUT串联电阻R3、电阻R4后接地，剩余引脚悬空；

所述第二运算放大器B的同相输入端连接电阻R3和电阻R4的分压点，反相输入端连接输出端，正电源端接5V电压，负电源端接地；

所述比较器的同相输入端连接电阻R1和电阻R2的分压点，反相输入端连接第二运算放大器B的输出端，比较器的输出端串联电阻R6后连接比较器的正电源端，且比较器的输出端CMP用于输出所述高电平或低电平，正电源端接5V电压，负电源端接地；

所述第二基准电压源REF02CP芯片的输入引脚IN接15V电压，地脚GND接地，输出引脚OUT连接模数转换芯片AD7980的参考电压端REF，剩余引脚悬空；

所述模数转换芯片AD7980的供电电压端VDD连接稳压源芯片K78-500R2的电压输出端+Vout，模拟电压信号输入正端IN+连接第一运算放大器A的输出端，模拟电压信号输入负端IN-和地端GND接地，串行数据输出端SDO作为所述数字电压信号的输出端，输入/输出接口数字电源端VIO和串行数据输入端SDI接5V电压，剩余引脚悬空；

所述稳压源芯片K78-500R2的地端GND接地，输入电源端+Vin接5V电压。

3.如权利要求1所述的一种分时复用双极选通的卫星等效系统，其特征在于，所述光耦驱动模块包括第一光耦驱动芯片TLP250、第二光耦驱动芯片TLP250以及四个电阻R10～R13，所述正线开关为N沟道MOSFET开关管Q1，所述负线开关为P沟道MOSFET开关管Q2；

所述N沟道MOSFET开关管Q1的源极连接电子负载的正端，漏极连接地面测试设备的正线；

所述P沟道MOSFET开关管Q2的源极连接电子负载的负端，漏极连接地面测试设备的负线；

所述第一光耦驱动芯片TLP250的阳极引脚A输入上升沿触发信号，阴极引脚C接地，两个输出引脚VO串联电阻R10后连接N沟道MOSFET开关管Q1的栅级，同时，两个输出引脚VO串联电阻R10和电阻R11后连接N沟道MOSFET开关管Q1的源级，电压源引脚VCC接12V电压，地脚GND接地，剩余引脚悬空；

所述第二光耦驱动芯片TLP250的阳极引脚A输入下降沿触发信号，阴极引脚C接地，两个输出引脚VO串联电阻R12后连接P沟道MOSFET开关管Q2的栅级，同时，两个输出引脚VO串联电阻R12和电阻R13后连接P沟道MOSFET开关管Q2的源级，电压源引脚VCC接12V电压，地脚GND接地，剩余引脚悬空。

4.如权利要求3所述的一种分时复用双极选通的卫星等效系统，其特征在于，还包括第一并行输出模块和第二并行输出模块；

所述第一并行输出模块分别连接所有第一光耦驱动芯片TLP250，第二并行输出模块分别连接所有第二光耦驱动芯片TLP250；

所述第一并行输出模块根据功率下位机输出的串行触发信号，选通其中一路地面测试设备对应的N沟道MOSFET开关管Q1；

所述第二并行输出模块根据功率下位机输出的串行触发信号，选通其中一路地面测试设备对应的P沟道MOSFET开关管Q2。

5.如权利要求1所述的一种分时复用双极选通的卫星等效系统，其特征在于，还包括总控上位机和人机交互终端；

所述总控上位机用于采集遥控指令下位机和功率下位机的获取的测量数据与判断结果，并将所述测量数据与判断结果显示于人机交互终端；其中，所述测量数据包括数字电压信号、高电平与低电平确定的脉冲宽度以及电子负载上加载的电压和电流。

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