高能带电粒子对卫星光通信系统的影响分析

高能带电粒子环境是影响卫星光通信系统性能的重要因素之一,分析了由高能带电粒子引起的单粒子翻转效应及总剂量效应(Single Event Upset),分析结果表明,为了有效减小卫星光通信器件的单粒子翻转率,需要对轨道倾角和轨道高度进行优化设计;而为了有效克服总剂量效应,除了简单的防护方法外,还可以考虑预留较多的系统富余量.     

电子设备抗单粒子翻转地面实验技术研究

单粒子翻转对应用在航天领域的电子设备的可靠性具有重大的影响，依靠加速器产生的重粒子进行单粒子翻转的模拟实验，是一种有效的验证方法，本文通过在兰州近代物理研究所加速器上进行的风云一号卫星星载固态记录路单粒子反转实验，介绍了利用加速器进行验证电子设备系统级抗单粒子翻转技术的实验方法。     

空间环境对卫星光通信系统的影响因素分析

分析了空间环境对卫星光通信系统的主要影响因素,包括高能带电粒子辐射、背景光辐照、等离子体辐射等环境.对不同轨道卫星和光通信终端主要器件造成的影响进行了详细的分析.这些影响因素对卫星光通信系统的故障处理及在轨运行保障具有重要的参考价值,通过控制、抑制空间环境影响因素,可以提高卫星光通信系统的性能及其系统稳定性.     

针对中子单粒子效应的计算机防护架构设计

大气中子能够诱发电子器件发生显著的单粒子效应,导致电子设备发生存储单元的状态变化,或使电子器件发生单粒子翻转等故障。文章针对航空电子设备特别是计算机系统提出中子单粒子效应(SEE)防护设计架构,并通过辐照实验进行验证,计算机防护架构设计能有效减缓单粒子效应对其带来的危害影响,确保航空电子系统的可靠性和安全性要求。     

面向航空环境的多时钟单粒子翻转故障注入方法

随着新型电子器件越来越多地被机载航电设备所采用,单粒子翻转(Single Event Upset, SEU)故障已经成为影响航空飞行安全的重大隐患。首先,针对由于单粒子翻转故障的随机性,该文对不同时刻发生的单粒子翻转故障引入了多时钟控制,构建了SEU故障注入测试系统。然后模拟真实情况下单粒子效应引发的多时间点故障,研究了单粒子效应对基于FPGA构成的时序电路的影响,并在线统计了被测模块的失效数据和失效率。实验结果表明,对于基于FPGA构建容错电路,采用多时钟沿三模冗余(Triple Modular Redundancy, TMR) 加固技术可比传统TMR技术提高约1.86倍的抗SEU性能;该多时钟SEU故障注入测试系统可以快速、准确、低成本地实现单粒子翻转故障测试,从而验证了SEU加固技术的有效性。     

纳米器件质子在轨单粒子翻转率预计方法

研究了纳米器件在空间轨道中质子引起单粒子翻转(SEU)率的预计方法。以65 nm SRAM为样品,利用加速器进行了质子和重离子单粒子翻转试验,分别基于质子试验数据和重离子试验数据,预计了空间轨道中质子引起的单粒子翻转率。结果表明,用重离子试验数据预计的质子单粒子翻转率比用质子试验数据预计的低1.5个数量级。研究认为,为了评估纳米器件单粒子翻转敏感性,需进行质子单粒子翻转试验,并基于质子试验数据进行在轨质子翻转率预计。     

卫星间光通信技术

介绍了卫星间激光通信系统的构成,分析与比较了星间非相干的IM/DD系统和相干光通信系统的性能.指出对于同步卫星间这种超长距离的光通信系统,高的接收灵敏度是至关重要的,因而相干光通信技术更有优势;但对于中低轨道卫星光通信系统,由于多普勒效应的影响,采用IM/DD技术更为恰当.     

静态存储器的抗单粒子翻转效应研究

空间环境中存在大量的高能带电粒子,空天导弹自身的电子器件将会受到高能粒子的冲击影响,从而产生单粒子效应。研究分析了静态储存器在空间环境中最常发生的单粒子效应-单粒子翻转,采用修正海明码实现一个检错纠错模块,该模块可以检测数据存储单元的两位错误,检测定位并纠正数据存储单元的一位错误。通过仿真分析及计算,该方案可以很大程度上降低单粒子翻转效应对静态存储器的影响,具有很强的实用意义。     

DSP处理器单粒子翻转率测试系统的研制

航天器及其内部元器件在太空中会受到单粒子效应(SEE)带来的威胁,因此航天用电子器件在装备前必须进行抗SEE能力的测试评估。针对传统测试方法存在的测试系统程序容易在辐照过程崩溃、统计翻转数不准确、单粒子闩锁(SEL)辨别不清晰和忽略内核翻转统计等问题,设计了一种测试系统,通过片外加载与运行程序从而减少因辐照导致片内程序异常的现象;通过片外主控电路统计被测电路翻转数使统计翻转结果准确;通过主控电路控制被测电路时钟供给排除因频率增加导致电流过大而误判发生SEL的情况;通过内核指令集统计内核翻转数。实验结果表明,该测试系统可以实时全面地监测数字信号处理器(DSP)的SEE,并有效防止辐照实验器件(DUT)因SEL而失效。     

空间辐射对CCD器件电荷转移效率的影响分析

电荷耦合器件(CCD)是卫星光通信系统中光信标子系统的关键部件,它的工作性能直接影响着光通信系统的整体性能。在三种典型的缺陷能级下确定了影响电荷转移效率(CTE)性能的俘获时间常数和发射时间常数,得到了电荷转移失效CTI随温度、缺陷能级、读出频率、粒子辐照注量以及信号电荷密度的变化关系,为后续开展卫星光通信系统的空间辐射特性研究奠定了理论基础。     

一种低截获卫星通信技术及其抗侦测性能分析

针对海上低截获通信应用,提出了一种低截获卫星通信技术并分析了其抗侦测性能。通过宽频带、低信息速率实现高增益扩频,系统设计上综合高工作频率、高增益天线等措施,降低卫星通信信号的功率谱密度;结合卫星链路计算,重点分析在同步轨道、低轨道电子侦察卫星侦测时的抗截获性能。理论分析和数值计算结果表明,增大扩频增益和天线增益可有效对抗同步轨道电子侦察卫星天线增益优势,对抗低轨道电子侦察卫星轨道优势,实现卫星低截获通信。     

Single event soft error in advanced integrated circuit

As technology feature sizes decrease, single event upset (SEU), and single event transient (SET) dominate the radiation response of microcircuits. Multiple bit upset (MBU) (or multi cell upset) effects, digital single event transient (DSET) and analogue single event transient (ASET) caused serious problems for advanced integrated circuits (ICs) applied in a radiation environment and have become a pressing issue. To face this challenge, a lot of work has been put into the single event soft error mechanism and mitigation schemes. This paper presents a review of SEU and SET, including: a brief historical overview, which summarizes the historical development of the SEU and SET study since their first observation in the 1970's; effects prominent in advanced technology, which reviews the effects such as MBU, MSET as well as SET broadening and quenching with the influence of temperature, device structure etc.; the present understanding of single event soft error mechanisms, which review the basic mechanism of single event generation including various component of charge collection; and a discussion of various SEU and SET mitigation schemes divided as circuit hardening and layout hardening that could help the designer meet his goals.     

多场景卫星通信信道动态建模与仿真实现

面向智慧海洋、智慧农业等垂直行业场景的广覆盖无线接入需求,低轨卫星通信因其可靠的连接性、更宽广的覆盖能力以及超大带宽连接的巨大潜力而成为了下一代移动通信技术的重要组成部分.目前,针对低轨卫星通信的系统性信道建模流程与仿真方法仍相对匮乏,对于低轨卫星信道的高动态特性仍缺乏有效的建模方法,且大多模型仅能支持单场景通信环境.基于此,本文提出了一种模块化、高动态的多场景卫星通信信道建模机制,并据此设计实现了一套动态卫星信道建模仿真系统.该系统实现了流程化的建模思路,并引入了基于卫星信道高动态特性的动态参数更新方法.所设计的卫星通信信道建模与仿真机制能够生成卫星通信的信道大、小尺度参数与信道冲激响应,且对不同场景具有较好的适用性.     

基于码流的软件控制FPGA故障注入系统

基于静态随机存储器的现场可编程逻辑门阵列应用于航天电子系统时,易受到单粒子翻转效应的影响,存储数据会发生损坏。为评估器件和电路在单粒子翻转效应下的可靠性,提出一种基于TCL脚本控制的故障注入系统,可在配置码流层面模拟单粒子翻转效应。介绍了该故障注入系统的实现机制和控制算法,并将该软件控制方法与传统硬件控制方法进行对比分析。设计了一种关键位故障模型,从设计网表中提取关键位的位置信息,缩小了故障注入的码流范围。在Virtex-5开发板XUPV5-LX110T上的故障注入实验表明,该故障注入系统能有效模拟单粒子翻转效应,与传统随机位故障注入相比,关键位故障注入的故障率提高了近5倍。     

三模冗余在ASIC设计中的实现方法

星载计算机系统处于空间辐照环境中,可能会受到单粒子翻转的影响而出错,三模冗余就是一种对单粒子翻转有效的容错技术。通过对三模冗余加固电路特点的分析,提出了在ASIC设计中实现三模冗余的2种方法。其一是通过Syno—psys的综合工具DesignCompiler对原设计进行综合,然后修改综合后的门级网表再次综合;其二是直接建立采用三模冗余加固的库单元。     

卫星移动通信系统发展现状分析

卫星移动通信系统在各个领域都具有广泛的应用前景,本文重点分析了卫星移动通信系统的发展现状,包括国外和国内现状,对几种典型的静止轨道和星座轨道卫星移动通信系统的发展情况进行了介绍。结合卫星通信的应用特点,分析卫星移动通信系统的应用优势,最后对卫星移动通信的发展趋势进行了展望。     

基于分布式星群的双层星座设计

当前,陆地通信系统已无法满足日益复杂的信息需求,利用空间信息网络实现全球范围内的无缝覆盖和高效容量传输成为研究热点。现有卫星通信系统以单层星座为主,缺少高低轨卫星之间的协同。提出了一种基于分布式星群的双层星座设计,以基于分布式星群的低轨卫星作为网络架构的基础,采用星间链路实现低轨卫星之间的通信,通过高轨卫星实现中低纬度地区覆盖性能加强。仿真结果表明,所提方法在仅依靠在国内部署卫星地面站的前提下可实现全球多重覆盖。     

微小卫星单粒子闩锁防护技术研究

对于在轨微小卫星而言,单粒子闩锁(Single Event Latchup,SEL)是最具破坏性的单粒子效应之一,其后果轻则损坏器件,重则使在轨卫星失效。首先介绍了SEL发生机理,分析并总结现有抗SEL的关键技术。其次提出了空间单粒子闩锁防护措施并设计了一种可恢复式抗SEL电源接口电路,实现对卫星星上设备的防闩锁及过流保护。最后利用脉冲激光模拟单粒子效应技术对具有飞行经验的芯片进行实验测试。实验结果表明,该电路能够准确地检测SEL的发生,有效解除SEL效应,保证系统运行稳定可靠。     

SOI CMOS SRAM单元单粒子翻转效应的模拟

为简单快速模拟静态随机存储器(SRAM)的单粒子效应,在二维器件数值模拟的基础上,以经典的双指数模型为原型,通过数值拟合得到了单粒子效应瞬态电流脉冲的表达式,考虑晶体管偏压对瞬态电流的影响,得到修正的瞬态电流表达式,将其带入电路模拟软件HSPICE中进行SRAM存储单元单粒子翻转效应的电路模拟,通过与实际单粒子实验结果的对比,验证了这种模拟方法的实用性。