空間光學(xué)串并轉(zhuǎn)換模塊的熱管理及抗輻照特性研究.pdf

1、空間激光通信技術(shù)相比于微波通信技術(shù)具有速度快、體積小、保密性強(qiáng)、發(fā)散角小等優(yōu)點(diǎn)，是解決通信速率難題的關(guān)鍵技術(shù)。空間激光通信受惡劣天氣影響被迫中斷的情況下，需要啟用微波通信實(shí)現(xiàn)星地信息的實(shí)時(shí)傳輸。然而星地微波通信單通道信息傳輸速率受頻帶資源限制，目前，即使在Ka波段信息的傳輸帶寬也只有1.5 GHz。高速激光通信數(shù)據(jù)需要經(jīng)過(guò)降速處理才能通過(guò)微波通信傳輸?shù)降孛嬲?。因此空間激光通信和微波通信傳輸能力的不匹配問(wèn)題亟待解決。利用光學(xué)串并轉(zhuǎn)換模塊將

2、高速串行的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為多路低速并行的光信號(hào)，然后再進(jìn)行處理是一種有效的解決方案。光學(xué)串并轉(zhuǎn)換單元作為衛(wèi)星有效載荷，在真空工作環(huán)境下的模塊的熱耗將嚴(yán)重影響模塊工作性能，因此空間中的光學(xué)串并轉(zhuǎn)換模塊的熱管理就顯得意義重大。
　　針對(duì)光學(xué)串并轉(zhuǎn)換模塊散熱問(wèn)題，本文利用ANSYS軟件，對(duì)光學(xué)串并轉(zhuǎn)換模塊中部分高發(fā)熱器件:電源、FPGA、放大器、激光器、光模塊進(jìn)行了充分的熱分析后，對(duì)模塊二層放置的器件，激光器和光模塊進(jìn)行組合熱分析，進(jìn)而對(duì)串

3、并轉(zhuǎn)換模塊整體進(jìn)行熱分析。為提升熱管理效果，選用了導(dǎo)熱系數(shù)較高的銅導(dǎo)熱板，保證系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中溫度維持在正常工作范圍內(nèi)，同時(shí)使系統(tǒng)重量控制在一定限度。根據(jù)現(xiàn)有串并轉(zhuǎn)換模塊結(jié)構(gòu)，研究了恒溫板的溫度對(duì)光學(xué)串并轉(zhuǎn)換模塊整體熱場(chǎng)分布的影響，在恒溫板15℃情況下，模塊整體溫度上升控制在10℃以?xún)?nèi)，能夠在空間環(huán)境下正常工作。
　　與此同時(shí)，考慮到空間特殊環(huán)境，需要對(duì)光學(xué)串并轉(zhuǎn)換模塊的抗輻照能力進(jìn)行研究，選取激光器為對(duì)象進(jìn)行輻照實(shí)驗(yàn)。在不同輻照總