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掌握太空电子设计的变化趋势

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发表于 2019-11-21 10:47:10 | 显示全部楼层 |阅读模式
全球57%的人口,即地球上超过40亿人至今仍无法使用宽带互联网,商业卫星运营商瞄准这一利润丰厚的市场,发射了数千个小型近地轨道(LEO)航天器,为传统的互联网巨头提供了巨大的掘金机会。


在亚洲、南美洲和非洲的发展中国家及新兴市场正寻找低成本地球观测能力来促进国家能力建设,它们希望能够自主采集数据来满足当地的社会需求,例如监测环境,检测气候变化、全球变暖、森林砍伐,灾害管理、用成像定位石油和天然气等自然资源,以及观测地质构造等。


预计到2050年,全球人口将增加至接近100亿,届时粮食产量需求将增加70%。与此同时,种植作物的土地面积却迅速减少,而全世界95%的食物都是在土壤中种植。因此,要保障粮食的供给和长期可持续性,需要尽可能有效地利用现有的土地资源。


地球观测卫星越来越多地使用高光谱光学和合成孔径雷达(SAR)成像仪来测量绿色植物反射的阳光、荧光(每种植物的生产率/生长率)和土壤质量以提高产量。这些观测结果,配合地面上物联网传感器提供的土壤湿度、pH值和叶片湿度等数据,使种植者能够接近实时地了解土地耕作状态。如果数据显示作物需要灌溉、施肥或杀虫,种植者可以根据此结果及GPS数据,指挥拖拉机在每个耕种点以特定的速度进行作业,从而实现真正的精耕细作。


要确保粮食供给的长期可持续性,海上情况同样不容乐观:据估计,全球捕获的鱼类多达20%属于非法捕捞,这种情况正在耗尽全世界珍贵的海洋资源。如今,发展中国家有10多亿人口都依赖鱼类作为主要的蛋白质来源,而卫星可以在所有天气条件下及夜间使用光学、红外和SAR传感器实时监测船只、捕捞方法和可疑行为。


目前大约有500亿台设备连接到互联网,基于M2M卫星的物联网中也开始接入偏远地区的一些重要系统,并对这些系统进行连续实时的监控,例如,检查陆运货物物流、海运识别和位置跟踪、观察动物和设备的移动以及资产监督。


卫星导航可以为紧急服务以及运输、农业、渔业、土木工程和银行业提供实时位置监测和精确定时服务,而实现多种应用。


太空技术和基于卫星的应用已经无处不在,摩根士丹利最近预测,到2040年,太空经济规模将达到1万亿美元。


随着发射成本持续下降,传统和新兴私营卫星运营商开始考虑利用低成本太空接入提供基于太空的解决方案,以满足上述种种社会需求。为了抓住这些机遇,过去十年全球已成立了数千家商业航天公司。


太空电子产品历经发展,早已不是阿波罗任务中使用的定制、抗辐射制导计算机和手工编织存储器。今天的航空电子技术比当年登月使用的技术强大数百万倍!


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传统的卫星转发器采用模拟、RF弯管式结构,适用于电信和广播电视应用,它们接收上行链路信息,然后将其载波频率转换而用于下行链路,如图2所示。


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如今的有效载荷要高级得多,可提供星上解调再生方案来改善信噪比,提供数字波束成形技术来控制和优化性能以满足不断变化的链路需求,并能用直接数字化和重构IF/RF载波取代传统的频率转换。传统的卫星通信变得越来越拥塞,运营商正在向Ku、K、Ka、O和V波段等更高频率迈进,以利用更宽的带宽提供最新的高吞吐量服务,如实时、高清观测地球。


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严苛的太空环境可能对未采取保护措施的电子设备造成严重损坏,如果设备持续暴露在高能粒子下,则性能会逐渐降低,最终导致元器件损坏。在太空中快速穿过的宇宙射线会击中设备敏感部位,即刻引起单粒子效应(SEE)。而重离子、中子和质子会使原子散射在半导体晶格中,从而带来噪声和误差源。


真空是太空的固有特性,会引起材料升华并释放气体:太空微电子产品采用塑料或陶瓷封装,以满足不同类型任务的可靠性需求。

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发表于 2019-11-29 22:20:18 | 显示全部楼层
太空电子产品比如微波炉,对不
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发表于 2020-2-18 13:05:31 | 显示全部楼层
地球观测卫星越来越多地使用高光谱光学和合成孔径雷达(SAR)成像仪来测量绿色植物反射的阳光、荧光(每种植物的生产率/生长率)和土壤质量以提高产量。
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