空间光学串并转换模块的热管理及抗辐照特性研究

发布时间：2017-09-29 14:07

  本文关键词：空间光学串并转换模块的热管理及抗辐照特性研究

  更多相关文章： 空间激光通信 光学串并转换 散热性能 抗辐照能力

【摘要】：空间激光通信技术相比于微波通信技术具有速度快、体积小、保密性强、发散角小等优点,是解决通信速率难题的关键技术。空间激光通信受恶劣天气影响被迫中断的情况下,需要启用微波通信实现星地信息的实时传输。然而星地微波通信单通道信息传输速率受频带资源限制,目前,即使在Ka波段信息的传输带宽也只有1.5 GHz。高速激光通信数据需要经过降速处理才能通过微波通信传输到地面站。因此空间激光通信和微波通信传输能力的不匹配问题亟待解决。利用光学串并转换模块将高速串行的光信号转换为多路低速并行的光信号,然后再进行处理是一种有效的解决方案。光学串并转换单元作为卫星有效载荷,在真空工作环境下的模块的热耗将严重影响模块工作性能,因此空间中的光学串并转换模块的热管理就显得意义重大。针对光学串并转换模块散热问题,本文利用ANSYS软件,对光学串并转换模块中部分高发热器件：电源、FPGA、放大器、激光器、光模块进行了充分的热分析后,对模块二层放置的器件,激光器和光模块进行组合热分析,进而对串并转换模块整体进行热分析。为提升热管理效果,选用了导热系数较高的铜导热板,保证系统运行过程中温度维持在正常工作范围内,同时使系统重量控制在一定限度。根据现有串并转换模块结构,研究了恒温板的温度对光学串并转换模块整体热场分布的影响,在恒温板15℃情况下,模块整体温度上升控制在10℃以内,能够在空间环境下正常工作。与此同时,考虑到空间特殊环境,需要对光学串并转换模块的抗辐照能力进行研究,选取激光器为对象进行辐照实验。在不同辐照总剂量下,测试激光器的性能变化,以便将此应用于光学串并转换模块空间辐照特性研究。
【关键词】：空间激光通信 光学串并转换 散热性能 抗辐照能力
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN929.1
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 引言8-11
• 1.1 研究背景及意义8-9
• 1.2 光学串并转换模块的散热问题9
• 1.3 论文研究目的与主要内容9-11
• 2 热分析基本理论11-18
• 2.1 热分析方法及工具11-12
• 2.2 热传递基本方式12-15
• 2.2.1 热传导12-14
• 2.2.2 热对流14-15
• 2.2.3 热辐射15
• 2.3 热分析的分类15-16
• 2.3.1 稳态热分析15
• 2.3.2 瞬态热分析15-16
• 2.4 热分析的边界条件与初始条件16
• 2.5 材料基本属性16-17
• 2.6 本章小结17-18
• 3 ANSYS热分析18-44
• 3.1 ANSYS软件介绍18-19
• 3.2 ANSYS热分析步骤19
• 3.3 串并转换模块中主要发热器件的热管理19-30
• 3.3.1 电源20-21
• 3.3.2 FPGA21-23
• 3.3.3 放大器23-24
• 3.3.4 激光器24-27
• 3.3.5 光电接收模块27-30
• 3.4 串并转换模块上层结构的热分析及热管理30-32
• 3.5 串并转换模块的热分析及热管理32-36
• 3.6 恒温板对热管理的影响36-41
• 3.6.1 恒温板温度对FPGA的影响36-37
• 3.6.2 恒温板温度对激光器的影响37-39
• 3.6.3 恒温板温度对串并转换模块的影响39-41
• 3.7 串并转换模块的重新布局41-43
• 3.8 本章小结43-44
• 4 激光器辐照实验研究44-47
• 4.1 空间辐射分析44
• 4.2 抗辐照方法与措施44-45
• 4.3 实验设计45-46
• 4.4 实验结果及结论46-47
• 结论47-49
• 参考文献49-51

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 张健忠;常昌远;;树型结构串并转换电路的设计[J];电子与封装;2007年10期

2 黄擘;;多路串并转换在超宽带系统中的应用[J];信息技术;2012年06期

3 王朔,李刚,于学敏;基于CPLD的串并转换和高速USB通信设计[J];单片机与嵌入式系统应用;2002年05期

4 付秀兰;孙立宏;;基于65nm CMOS工艺的高速串并转换电路设计[J];中国集成电路;2012年04期

5 尤扬;陈岚;;一种应用于8B/10B编码串并转换电路的低功耗LVDS接收器设计(英文)[J];电子器件;2008年03期

6 牛立新;串行STM-1信号的转换研究[J];光通信研究;1997年04期

7 王蔚;王世荣;何纬;;自动校线仪的研制[J];自动化技术与应用;2006年04期

8 尹湛华;欧阳明星;;基于CPLD的电子秤逻辑接口设计[J];电子技术应用;2007年12期

9 ;PDA也能打印[J];个人电脑;2000年12期

10 ;[J];;年期

中国重要会议论文全文数据库 前1条

1 生晓坤;姜岩峰;;用Verilog HDL语言设计实现单片机串行口输出的串并转换[A];2007通信理论与技术新发展——第十二届全国青年通信学术会议论文集（下册）[C];2007年

中国重要报纸全文数据库 前1条

1 ;安捷伦ASIC领域获突破[N];人民邮电;2001年

中国硕士学位论文全文数据库 前5条

1 刘睿;空间光学串并转换模块的热管理及抗辐照特性研究[D];大连理工大学;2016年

2 廖丽丹;基于SLALOM的高速光串并转换技术研究[D];电子科技大学;2015年

3 郭精忠;应用于电光RAM的全光串并转换技术研究[D];天津大学;2009年

4 李伟伟;基于高速LVDS的串并转换电路设计与研究[D];电子科技大学;2010年

5 贾小燕;在FPGA中利用SoftSerDes技术实现信号串并转换的研究[D];北京邮电大学;2008年

，

本文编号：942415