单粒子效应对卫星光通信中DSP影响的研究

发布时间：2017-09-26 14:45

  本文关键词：单粒子效应对卫星光通信中DSP影响的研究

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【摘要】：DSP(Digital Signal Processing)器件由于其具有强大的外设管理能力以及极低工作能耗,在空间光通信系统中发挥着重要的作用。但是空间环境十分恶劣,在光通信卫星运行的轨道上充斥着大量的粒子,对DSP器件的稳定工作构成巨大的威胁,其中单粒子效应是导致卫星发生故障的首要原因。本论文针对DSP器件的单粒子效应展开了理论、仿真以及地面模拟实验方面的研究。本文的主要内容有：分析了空间光通信中所处的空间环境以及器件的辐射效应。对目前DSP器件单粒子电荷收集机理的研究不是十分充分,本文基于漏斗模型并结合DSP的制作工艺建立了MOS器件的电荷收集机理,并计算出了单粒子效应的临界能量。基于SRIM软件对地面模拟辐射实验中经常使用的锎源进行了仿真计算,得到了锎源的通量与能量的关系。采用锎源进行DSP处理器的单粒子效应地面模拟实验,通过分析大量的统计数据,得到了单粒子翻转截面、单粒子翻转个数与芯片距锎源距离的关系、每个地址上16个存储单元的单粒子翻转频率。实现了用Cf252源对高性能DSP单粒子效应的地面模拟实验。通过本论文中基于锎源和SMJ320F2812数字信号处理器的地面辐射模拟实验,可以为今后其他器件的低成本的地面模拟辐射实验提供思路。实验结果可以为光通信卫星的空间单粒子效应防护提供指导。
【关键词】：DSP 辐射 单粒子翻转 SRIM 锎源 截面
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN929.1;V443.1
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-15
• 1.1 课题背景及研究意义8-9
• 1.2 DSP的研究进展及应用状况9-10
• 1.2.1 DSP的研究进展状况9-10
• 1.2.2 DSP的空间光通信应用状况10
• 1.3 DSP单粒子效应的研究现状及分析10-12
• 1.3.1 国外单粒子实验研究现状10-11
• 1.3.2 国内研究现状11-12
• 1.3.3 国内外文献综述的简析12
• 1.4 本课题将解决的间题12-13
• 1.5 本文主要研究内容13-15
• 第2章 空间辐射环境及辐射效应15-22
• 2.1 空间辐射环境15-18
• 2.1.1 地球辐射带15-16
• 2.1.2 太阳宇宙射线16-17
• 2.1.3 银河宇宙线17-18
• 2.2 器件的辐射效应18-20
• 2.2.1 单粒子效应18-20
• 2.2.2 总剂量效应20
• 2.2.3 电磁脉冲效应20
• 2.3 本章小结20-22
• 第3章 DSP的结构与辐射效应分析22-33
• 3.1 DSP的结构与原理22-26
• 3.1.1 DSP的CPU单元结构22-24
• 3.1.2 DSP的存储单元24-26
• 3.2 DSP单粒子效应电荷收集机理26-29
• 3.2.1 DSP中场效应管的工作原理26-27
• 3.2.2 DSP的NMOS管的电荷收集理论分析27-29
• 3.3 DSP单粒子翻转理论模型29-31
• 3.4 本章小结31-33
• 第4章 基于SRIM的单粒子效应仿真研究33-49
• 4.1 SRIM仿真系统简介33
• 4.2 SRIM仿真参数设定33-36
• 4.2.1 SR参数设置34-35
• 4.2.2 TRIM参数设置35-36
• 4.3 SRIM仿真结果与分析36-46
• 4.3.1 SR仿真结果与分析36-37
• 4.3.2 TRIM仿真结果与分析37-46
• 4.4 DSP的辐射效果分析46-48
• 4.5 本章小结48-49
• 第5章 DSP单粒子效应实验研究49-73
• 5.1 实验方案49-53
• 5.1.1 实验设备49-50
• 5.1.2 实验辐射源50
• 5.1.3 试验系统组成及要求50-51
• 5.1.4 实验内容51-53
• 5.2 实验结果53-70
• 5.2.1 静态单粒子效应测试结果53-56
• 5.2.2 动态单粒子效应测试结果56-58
• 5.2.3 实验数据处理58-64
• 5.2.4 实验数据分析64-68
• 5.2.5 单粒子翻转截面计算68-70
• 5.3 实验结果与理论及仿真比对70-72
• 5.4 本章小结72-73
• 结论73-75
• 参考文献75-79
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果79-81
• 致谢81

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本文编号：924115