衛(wèi)星多通道遙測選通電路抗串?dāng)_設(shè)計(jì)

王軍旗，朱振華，王天亮

（上海衛(wèi)星工程研究所，上海 200240）

衛(wèi)星多通道遙測選通電路抗串?dāng)_設(shè)計(jì)

王軍旗，朱振華，王天亮

（上海衛(wèi)星工程研究所，上海 200240）

衛(wèi)星多通道遙測選通電路抗串?dāng)_設(shè)計(jì)方案優(yōu)化了級(jí)聯(lián)方式多路開關(guān)電路，可以解決第一級(jí)多路開關(guān)同時(shí)選通多路遙測造成的線間串?dāng)_問題。衛(wèi)星多通道遙測選通電路抗串?dāng)_設(shè)計(jì)方案同時(shí)優(yōu)化了模擬量遙測運(yùn)放輸出接口電路，可以通過匹配電阻減小模擬量遙測傳輸線間串?dāng)_電壓。

衛(wèi)星遙測；遙測選通；抗串?dāng)_；傳輸線

0 引言

衛(wèi)星無線電測控包括跟蹤測軌、遙測、遙控[1]。在電路設(shè)計(jì)上，衛(wèi)星各單機(jī)模擬量遙測連接到多通道遙測選通電路，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。由于模擬量遙測數(shù)量較大，通道選擇開關(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)形式通道選擇開關(guān)。在該衛(wèi)星型號(hào)電測試過程中，光纖陀螺1為正常關(guān)機(jī)狀態(tài)，其角速度遙測原碼顯示為0x0D。針對(duì)關(guān)機(jī)模擬量遙測不為 0的問題，本文進(jìn)行了測試與電路分析，并提出了多通道遙測選通電路抗串?dāng)_設(shè)計(jì)方案。

1 多通道遙測選通電路

多通道遙測選通采樣地址定義如表 1所示。

表1 遙測采樣地址定義

多通道遙測選通電路如圖 1所示。

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

圖1 多通道遙測級(jí)聯(lián)選通電路

2 多通道遙測選通電路型號(hào)應(yīng)用及分析

2.1 多通道遙測選通電路型號(hào)應(yīng)用

某型號(hào)氣象衛(wèi)星要求多路開關(guān)具備256通道選通能力，采用了圖 1的多通道遙測級(jí)聯(lián)選通電路。在正常測試條件下，模擬量遙測選通、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)測試條件下，光纖陀螺角速度遙測出現(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SAK1采樣地址為 0x10BE，使用示波器測到0x10BE采樣地址對(duì)應(yīng)通道的模擬量遙測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。使用示波器測到采樣地址 0x***E均造成對(duì)應(yīng)通道的模擬量遙測電壓 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遙測電壓跳變現(xiàn)象。

表2 光纖陀螺關(guān)機(jī)角速度遙測異?，F(xiàn)象

圖2 正常選通時(shí)SAK1電壓

圖3 選通其他地址時(shí)SAK1電壓

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

圖4 SAK1～SAK3遙測電壓

圖5 SAK1遙測跳變頻率

2.2 多通道遙測選通電路串?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分量迅速衰減，同時(shí)會(huì)改變原系統(tǒng)的諧振頻率[3-4]，匹配的電阻值能夠減小串?dāng)_電壓[2]。在終端開路條件下，由于第一級(jí)多路開關(guān)產(chǎn)生的瞬時(shí)電壓造成了相應(yīng)的遙測通道的串?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)星遙測選通電路串?dāng)_發(fā)生在第一級(jí)多路開關(guān)切換時(shí)，瞬時(shí)開關(guān)產(chǎn)生的高頻分量導(dǎo)致模擬量遙測通道間串?dāng)_現(xiàn)象的發(fā)生；光纖陀螺角速度遙測采用運(yùn)放接口電路，在關(guān)機(jī)條件下，其輸出阻抗為∞（等效為開路狀態(tài)）。圖 1多通道遙測級(jí)聯(lián)選通電路在設(shè)計(jì)上無法避免線間串?dāng)_的產(chǎn)生。

3 多通道遙測選通電路抗串?dāng)_設(shè)計(jì)方案

針對(duì)多通道遙測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)化多路開關(guān)級(jí)聯(lián)方式和改變關(guān)機(jī)條件下模擬量遙測輸出阻抗兩個(gè)方面。第一級(jí)多路開關(guān)（D1～D16）的瞬時(shí)導(dǎo)通造成了信號(hào)線間的串?dāng)_，通過增加1個(gè)使能譯碼器可以實(shí)現(xiàn)第一級(jí)多路開關(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)條件的開路狀態(tài)，并可以減小開關(guān)選通造成的線間串?dāng)_。模擬量遙測運(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)星模擬量遙測傳輸線采用20#電纜（直徑0.813 mm），經(jīng)計(jì)算該類型傳輸線特征阻抗約為100 Ω。衛(wèi)星模擬量遙測下拉電阻阻值可以選用為100 Ω。

Design of anti-crosstalk circuit on satellite multichannel telemetry switch

Wang Junqi，Zhu Zhenhua，Wang Tianliang
(Shanghai Institute of Satellite Engineering，Shanghai 200240，China)

Design of anti-crosstalk circuit is used to optimize the cascaded switches,and the design will solve the problem of crosstalk among the multichannel telemetry which was brought by the first level multi-switch.Design of anti-crosstalk circuit is also used to optimize the analog measurement output interface which is the operational amplifier circuit,and the design will reduce crosstalk voltage among the transmission lines of the analog measurements.

satellite telemetry；telemetry switch；anti crosstalk；transmission line

TP873+.2

A

10.16157/j.issn.0258-7998.2015.11.018

王軍旗，朱振華，王天亮.衛(wèi)星多通道遙測選通電路抗串?dāng)_設(shè)計(jì)[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2015，41(11)：65-66，69.

英文引用格式：Wang Junqi，Zhu Zhenhua，Wang Tianliang.Design of anti-crosstalk circuit on satellite multichannel telemetry switch[J].Application of Electronic Technique，2015，41(11)：65-66，69.