CN109149772A - 卫星用负载隔离及无源匹配的遥控指令输出方法及系统 - Google Patents

Abstract

卫星用负载隔离及无源匹配的遥控指令输出方法及系统，包括两套结构完全相同的第一模块组合、第二模块组合，第一模块组合、第二模块组合分别接隔离激励源发送的遥控指令，放大遥控指令的电流后分别送至第一负载、第二负载，第一模块组合、第二模块组合并联，第一负载、第二负载通过开关并联，第一组模块组合与第一负载串联，第二组模块组合与第二负载串联，若第一负载、第二负载为同类型负载则短接开关，若第一负载、第二负载为不同类型的负载，则断开开关。

Description

卫星用负载隔离及无源匹配的遥控指令输出方法及系统

技术领域

本发明涉及一种卫星用负载隔离及无源匹配的遥控指令输出方法及系统。

背景技术

卫星遥控指令是由卫星平台遥控输出设备给各遥控指令用户的离散指令驱动信号，由于某些卫星遥控输出设备的直接指令源端的激励源一般为10～12V正脉冲和毫安级驱动能力，但目前遥控指令用户使用的负载继电器等一般需要最大200mA的驱动电流，若遥控输出设备将直接指令激励源、直接指令电源和回线直接发送给用户，一般要求不允许遥控指令用户与自身的其他电源共地。因此仅依靠具备毫安级驱动能力的激励源完成负载驱动，需要解决遥控直接指令用户的无源驱动的需求。

目前实现无源匹配的直接遥控指令驱动方法多采用分立三极管器件组合方式实现指令接口驱动。这种方式实现单条直接遥控指令输出具备大于300mA驱动能力并具备冗余设计，则需要数只三极管3DK9D，在大量的直接指令需求下，占用设备的面积过大。同时，在遥控指令用户端有时需要一条直接指令驱动不同类型的负载继电器以满足不同设备研制需求，而不同类型的负载继电器一般不允许并联使用。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了卫星用负载隔离及无源匹配的遥控指令输出方法及系统，可实现将控输出设备输出的直接指令由1.5mA驱动能力扩展为不小于400mA的驱动能力；可实现在直接指令脉冲激励期间的无源匹配控制问题，无需额外10V电源给LB8169电路供电；通过两个LB8169、两个三极管及阻容实现4条直接遥控指令的输出驱动，电路板占用是一元硬币面积的1.6倍；在LB8169电路内部进行双冗余译码输出基础上，又进行了冗余，选取两个四路输出的LB8169电路的各一路进行线与后输出，实现单条遥控直接指令的驱动，提高直接指令驱动的冗余程度；在同一条直接遥控指令输入情况下，将两个四路输出的LB8169电路的各一路进行线与处断开，每一路可驱动不同类型继电器等负载。实现了一条直接指令驱动两种继电器负载而不违反不同类型的负载继电器一般不允许并联使用的规定。

本发明的技术解决方案是：卫星用负载隔离及无源匹配的遥控指令输出系统，包括两套结构完全相同的第一模块组合、第二模块组合，第一模块组合、第二模块组合分别接隔离激励源发送的遥控指令，放大遥控指令的电流后分别送至第一负载、第二负载，其中，第一模块组合、第二模块组合并联，第一负载、第二负载通过开关并联，第一组模块组合与第一负载串联，第二组模块组合与第二负载串联，若第一负载、第二负载为同类型负载则短接开关，若第一负载、第二负载为不同类型的负载，则断开开关。

所述的第一模块组合或者第二模块组合包括指令隔离模块、无源匹配及滤波模块、输入滤波模块、输入调压模块、LB8169电路模块，其中：

指令隔离模块接收隔离激励源发送的遥控指令并转发给无源匹配及滤波模块，以开启或关闭无源匹配及滤波模块；

无源匹配及滤波模块，接收遥控指令后，对LB8169电路进行防误脉冲处理，并在指令脉冲激励期间对LB8169电路进行供电；

输入滤波模块，接收隔离激励源发出的遥控指令并进行滤波后送至输入调压模块，防止遥控指令信号在传输过程中受到误脉冲毛刺干扰；

输入调压模块，根据滤波后的遥控指令调整输入信号电压，使LB8169电路内部的晶体管处于放大状态；

LB8169电路模块，放大遥控指令的电流后送至负载。

所述的指令隔离模块包括二极管D1、D2、D3、D4，分别接4条遥控指令，并开启或关闭无源匹配及滤波模块，同一时间只能有1条遥控指令开启。

所述的无源匹配及滤波模块包括电阻R1～R5、电容C9～C12、三极管T1，R1、R2并联后一端与三极管T1的集电极连接，调整三极管T1的集电极的电流，电容C9、C10串联后与R3组成RC网络对三极管T1的基极进行滤波，电阻R3、R4串联组成的分压网络与三极管T1的基极连接并调节三极管T1的开启电压，电容C11、C12跟R5组成RC滤波网络对三极管T1的发射极进行供电滤波，R3、R4调整LB8169工作时供电电压、C9、C10完成LB8169供电电源的滤波以及延迟启动供电，R3接收4条遥控指令的1条遥控指令后开启，提供给LB8169电路模块供电并进行滤波。

所述的输入滤波模块包括电容C1～C8，其中，每条遥控指令通过至少1个电容进行滤波。

所述的输入调压模块包括电阻R6、R7，R6、R7串联，R6一端与输入滤波模块连接，另一端与LB8169电路模块连接，R7一端接地，另一端与LB8169电路模块连接，使得LB8169电路模块内部的晶体管处于放大状态。

所述的LB8169电路模块采用LB8169芯片将输入IN1和IN2接遥控指令，放大遥控指令的电流后送至负载。

卫星用负载隔离及无源匹配的遥控指令输出方法，包括如下步骤：

(1)构建两套结构完全相同的第一模块组合、第二模块组合，其中，第一模块组合或者第二模块组合包括指令隔离模块、无源匹配及滤波模块、输入滤波模块、输入调压模块、LB8169电路模块，指令隔离模块接收隔离激励源发送的遥控指令并转发给无源匹配及滤波模块，以开启或关闭无源匹配及滤波模块；无源匹配及滤波模块接收遥控指令后，对LB8169电路进行防误脉冲处理，并在指令脉冲激励期间对LB8169电路进行供电；输入滤波模块接收隔离激励源发出的遥控指令并进行滤波后送至输入调压模块，防止遥控指令信号在传输过程中受到误脉冲毛刺干扰；输入调压模块根据滤波后的遥控指令调整输入信号电压，使LB8169电路内部的晶体管处于放大状态；LB8169电路模块，放大遥控指令的电流后送至负载

(2)控制第一模块组合、第二模块组合分别接隔离激励源发送的遥控指令，放大遥控指令的电流后分别送至第一负载、第二负载，其中，第一模块组合、第二模块组合并联，第一负载、第二负载通过开关并联，第一组模块组合与第一负载串联，第二组模块组合与第二负载串联，若第一负载、第二负载为同类型负载则短接开关，若第一负载、第二负载为不同类型的负载，则断开开关。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)本发明通过无源匹配及滤波模块可实现LB8169正常工作，不需要除指令电源以外的额外一路电源提供给LB8169供电，通过指令电源进行处理转换，在指令有效期间开启、在指令结束后关断，指令一般使用时间为百毫秒级，需要电流仅需几十毫安，时间短功耗小，且不产生指令脉冲有效期间之外的额外能源消耗；

(2)本发明方法将两条每1路LB8169电路两条输入捏合在一起，对4条直接指令共用一个无源匹配及滤波模块，对这4条输入直接指令的之间进行隔离，防止四条指令线与后互相串电；

(3)本发明方法通过对无源匹配及滤波模块的滤波，有效地延迟启动对LB8169电路供电，使干扰脉冲指令无法启动LB8169电路输出，防止冒指令的发生；

(4)本发明实现在LB8169电路自身双冗余译码输出基础上进行拓展冗余，保证无源匹配及滤波模块的冗余设计，也保证遥控直接指令输出更高的可靠性与安全性；

(5)本发明紧密排布条件下电路板占用面积约为850mm²，若考虑器件间放置的工艺要求，电路板占用面积会有优势；

(6)本发明在一条直接遥控指令输入条件下，模块1、2可单独工作，可分别驱动不同类型的负载，只每个输出驱动能力减半，满足不小于200mA负载能力需求，在负载驱动能力需求特别大的情况下，也可实现需要400mA能力的负载的不同类型负载驱动，具有扩展的灵活性；

(7)本发明方法不仅可应用在遥控指令用户端，也可用于遥控输出设备中，用于解决遥控指令驱动能力不足和无源匹配等问题，以及减少遥控指令输出设备的电源需求数量。

附图说明

图1为一种卫星开关指令信号驱动输出系统原理图；

图2为一种卫星开关指令信号驱动输出系统电路实现图。

具体实施方式

本发明涉及一种卫星开关指令信号驱动输出方法及系统，旨在为遥控指令用户解决目前常见的遥控指令驱动的驱动电流不足、指令驱动无源匹配、冒指令问题、空间占有率高和不同类型负载不能并联使用等问题。本发明将两套完全一致的模块组合进行并联冗余，每套模块组合包括指令隔离模块，无源匹配及滤波模块，输入滤波模块，输入调压模块，LB8169电路模块。通过指令隔离模块实现四条指令的隔离和冗余；通过无源匹配及滤波模块和输入滤波模块实现遥控指令的无源匹配和防冒指令；通过合理应用LB8169电路实现同功能电路空间占有率优化；通过分开控制输出级实现不同类型继电器负载驱动。该发明方法可应用于以正脉冲、毫安级驱动能力作为激励源的遥控指令类型的驱动，实现不小于400mA驱动能力负脉冲遥控指令输出，可根据需求情况，即可应用在卫星平台遥控输出设备也可应用遥控指令用户端解决遥控指令驱动能力不足和无源匹配等问题。

本发明方法的技术方案是：一种卫星用负载隔离及无源匹配的遥控指令输出方法，包括两套结构完全相同的模块组合，达到冗余设计目的，包括第一指令隔离模块、第二指令隔离模块，第一无源匹配及滤波模块、第二无源匹配及滤波模块，第一输入滤波模块、第二输入滤波模块，第一输入调压模块、第二输入调压模块，第一LB8169电路模块、第二LB8169电路模块，第一、第二模块组合功能设计完全一致，以下发明方法中的模块组合均指第一或第二模块组合。如图1所示为一种卫星开关指令信号驱动输出系统原理图，如图2所示为一种卫星开关指令信号驱动输出系统电路实现图，以下以一组模块组合为例进行说明。

指令隔离模块接收及隔离激励源发送的4条遥控指令并转发给无源匹配及滤波模块，也用于分别开启和关闭无源匹配及滤波模块；

无源匹配及滤波模块：接收遥控指令后，对LB8169电路进行防误脉冲处理，并在指令脉冲激励期间对LB8169电路进行供电。

输入滤波模块：接收激励源发出的4条遥控指令并进行滤波后送至输入调压模块，负责防止遥控指令信号在传输过程中受到误脉冲毛刺干扰。

输入调压模块：根据滤波后的遥控指令负责输入信号电压调整，使LB8169电路内部的晶体管处于放大状态，间接调整LB8169电路的输入电流。

LB8169电路模块：采用LB8169电路实现遥控指令的电流放大后送至负载。

本发明方法中第一组模块组合与第二组模块组合并联，负载1、负载2通过开关并联，第一组模块组合与负载1串联，第二组模块组合与负载2串联。将每条遥控指令使用的第一、第二LB8169电路模块的输出级分别驱动负载1、2，第一、第二LB8169电路模块的输出级之间通过开关连接，若负载1、2所属同类型负载则短接开关，若负载1、2所属不同类型的负载，断开开关，实现不同类型负载的驱动。体积条件允许情况下也可采用两套本本发明方法的驱动方式实现不同负载的驱动，以提高指令驱动的冗余程度。以下所述各模块组合1和模块组合2说明相同，以模块组合1为例说明每个模块的具体组成和工作原理。

指令隔离模块：包括二极管D1～D4，负责隔离各自4条遥控指令，并开启或关闭无源匹配及滤波模块，同一时间只能有4条遥控指令其中一条开启；

无源匹配及滤波模块：包括电阻R1～R5、电容C9～C12、三极管T1，R1、R2并联后一端与三极管T1的集电极连接，调整三极管T1的集电极的电流，电容C9、C10串联后与R3组成RC网络对三极管T1的基极进行滤波，电阻R3、R4串联组成的分压网络与三极管T1的基极连接并调节三极管T1的开启电压，电容C11、C12跟R5组成RC滤波网络对三极管T1的发射极进行供电滤波，R5同时负责无源匹配及滤波模块地参考的匹配，R3、R4负责调整LB8169工作时供电电压、C9、C10负责LB8169供电电源的滤波，以及延迟启动供电起到防止冒指令发生。无源匹配及滤波模块通过R3接收4条直接指令的其中1条直接指令的开启，提供给LB8169电路模块(即三极管T1的发射极为LB8169电路模块包括的三极管T2、三极管T3的集电极供电)的供电并进行滤波。

输入滤波模块：包括电容C1～C8对四条输入遥控指令进行分别滤波，提高被送入输入调压模块遥控指令信号的质量，其中，每条输入遥控指令通过至少1个电容进行滤波。

输入调压模块：包括电阻R6、R7，R6、R7串联，R6一端与输入滤波模块连接，另一端与LB8169电路模块连接，R7一端接地，另一端与LB8169电路模块连接，负责指令输入电压调整，以保证LB8169电路模块内部的晶体管处于放大状态，间接调整LB8169电路模块的输入电流。通过调整输入调压模块的电阻可适应4输入高电平电压范围(输入范围8V～12V可调)。

LB8169电路模块：采用LB8169芯片将输入IN1和IN2连接至输入遥控指令，放大输入电流达到不小于400mA的负载驱动能力，将图1的开关断开，也可实现不小于200mA的负载驱动能力。

综上所述，本发明方法中的无源匹配方式不需要除指令电源以外的额外一路电源提供给LB8169供电，即可实现LB8169正常工作。本发明方法中冗余设计方法实现在LB8169电路自身双冗余译码输出基础上进行拓展冗余。本发明方法可分别驱动不同类型的负载，若属同类型负载则短接开关，若驱动不同类型的负载，断开开关，实现不同类型负载的驱动。本发明在无源匹配及滤波模块中实现的滤波方式有效地延迟启动对LB8169电路供电，使干扰脉冲指令无法启动LB8169电路输出，起到防止冒指令发生。本发明中指令隔离模块实现同一LB8169电路四条指令的指令隔离，同时实现了单条指令的冗余设计，实现了指令的隔离冗余。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (8)

1.卫星用负载隔离及无源匹配的遥控指令输出系统，其特征在于包括两套结构完全相同的第一模块组合、第二模块组合，第一模块组合、第二模块组合分别接隔离激励源发送的遥控指令，放大遥控指令的电流后分别送至第一负载、第二负载，其中，第一模块组合、第二模块组合并联，第一负载、第二负载通过开关并联，第一组模块组合与第一负载串联，第二组模块组合与第二负载串联，若第一负载、第二负载为同类型负载则短接开关，若第一负载、第二负载为不同类型的负载，则断开开关。

2.根据权利要求1所述的卫星用负载隔离及无源匹配的遥控指令输出系统，其特征在于：所述的第一模块组合或者第二模块组合包括指令隔离模块、无源匹配及滤波模块、输入滤波模块、输入调压模块、LB8169电路模块，其中：

指令隔离模块接收隔离激励源发送的遥控指令并转发给无源匹配及滤波模块，以开启或关闭无源匹配及滤波模块；

无源匹配及滤波模块，接收遥控指令后，对LB8169电路进行防误脉冲处理，并在指令脉冲激励期间对LB8169电路进行供电；

输入滤波模块，接收隔离激励源发出的遥控指令并进行滤波后送至输入调压模块，防止遥控指令信号在传输过程中受到误脉冲毛刺干扰；

输入调压模块，根据滤波后的遥控指令调整输入信号电压，使LB8169电路内部的晶体管处于放大状态；

LB8169电路模块，放大遥控指令的电流后送至负载。

3.根据权利要求1或2所述的卫星用负载隔离及无源匹配的遥控指令输出系统，其特征在于：所述的指令隔离模块包括二极管D1、D2、D3、D4，分别接4条遥控指令，并开启或关闭无源匹配及滤波模块，同一时间只能有1条遥控指令开启。

4.根据权利要求1或2所述的卫星用负载隔离及无源匹配的遥控指令输出系统，其特征在于：所述的无源匹配及滤波模块包括电阻R1～R5、电容C9～C12、三极管T1，R1、R2并联后一端与三极管T1的集电极连接，调整三极管T1的集电极的电流，电容C9、C10串联后与R3组成RC网络对三极管T1的基极进行滤波，电阻R3、R4串联组成的分压网络与三极管T1的基极连接并调节三极管T1的开启电压，电容C11、C12跟R5组成RC滤波网络对三极管T1的发射极进行供电滤波，R3、R4调整LB8169工作时供电电压、C9、C10完成LB8169供电电源的滤波以及延迟启动供电，R3接收4条遥控指令的1条遥控指令后开启，提供给LB8169电路模块供电并进行滤波。

5.根据权利要求1或2所述的卫星用负载隔离及无源匹配的遥控指令输出系统，其特征在于：所述的输入滤波模块包括电容C1～C8，其中，每条遥控指令通过至少1个电容进行滤波。

6.根据权利要求1或2所述的卫星用负载隔离及无源匹配的遥控指令输出系统，其特征在于：所述的输入调压模块包括电阻R6、R7，R6、R7串联，R6一端与输入滤波模块连接，另一端与LB8169电路模块连接，R7一端接地，另一端与LB8169电路模块连接，使得LB8169电路模块内部的晶体管处于放大状态。

7.根据权利要求1或2所述的卫星用负载隔离及无源匹配的遥控指令输出系统，其特征在于：所述的LB8169电路模块采用LB8169芯片将输入IN1和IN2接遥控指令，放大遥控指令的电流后送至负载。

8.卫星用负载隔离及无源匹配的遥控指令输出方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)构建两套结构完全相同的第一模块组合、第二模块组合，其中，第一模块组合或者第二模块组合包括指令隔离模块、无源匹配及滤波模块、输入滤波模块、输入调压模块、LB8169电路模块，指令隔离模块接收隔离激励源发送的遥控指令并转发给无源匹配及滤波模块，以开启或关闭无源匹配及滤波模块；无源匹配及滤波模块接收遥控指令后，对LB8169电路进行防误脉冲处理，并在指令脉冲激励期间对LB8169电路进行供电；输入滤波模块接收隔离激励源发出的遥控指令并进行滤波后送至输入调压模块，防止遥控指令信号在传输过程中受到误脉冲毛刺干扰；输入调压模块根据滤波后的遥控指令调整输入信号电压，使LB8169电路内部的晶体管处于放大状态；LB8169电路模块，放大遥控指令的电流后送至负载

(2)控制第一模块组合、第二模块组合分别接隔离激励源发送的遥控指令，放大遥控指令的电流后分别送至第一负载、第二负载，其中，第一模块组合、第二模块组合并联，第一负载、第二负载通过开关并联，第一组模块组合与第一负载串联，第二组模块组合与第二负载串联，若第一负载、第二负载为同类型负载则短接开关，若第一负载、第二负载为不同类型的负载，则断开开关。