Моделирование экранированного гибкого печатного кабеля в системе Talgat

В связи со спецификой управления орбитальных КА ближнего космоса одними из самых важных являются временные ограничения. Коррекция режимов работы и анализ результатов тестов БА осуществляется в реальном масштабе времени, который обеспечивается с помощью непосредственной передачи телеметрической информации (ТМИ). На основе анализа выдается очередная группа РК, а затем снова наблюдается реакция БС посредством съема ТМИ. Период времени, отведенный на принятие решений, ограничен зоной видимости КА для определенного наземного средства. Как известно, чем больше массив информации, тем больше затрачивается времени на его передачу и обработку. Применение ВСК позволяет проводить частичный анализ на борту космического аппарата, это уменьшает объем передаваемой информации и снижает время ее обработки.

В ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева» был разработан экспериментальный блок коммутации (БКЭ) со встроенным контролем. Система встроенного контроля этого блока спроектирована на основе микроконтроллера и выполняет следующие функции:

- контроль токов потребления коммутируемых приборов СОС;

- контроль собственного потребления;

- автоматическая калибровка датчиков тока;

- контроль температуры прибора;

- контроль температуры вторичных источников питания;

- анализ неисправности датчиков температуры;

- система подогрева прибора по результатам анализа параметров ВСК.

Особенностью данного блока является то, что контролируя шины питания других приборов, ВСК БКЭ может контролировать состояние этих приборов и их потребление, т. е. контроль данных блоков осуществляется без установки на них датчиков и размещения в них ВСК.

На сегодняшний день успешно проведена наземная экспериментальная отработка ВСК в составе прибора. Применение систем встроенного контроля в бортовой аппаратуре КА значительно повышает информативность приборов и системы в целом. Полученная информация позволяет более объективно оценить состояние прибора и своевременно реагировать на любые отклонения контролируемых параметров БА.

Библиографический список

1. Корячко, В. П. Конструирование микропроцессорных систем контроля РЭА / В. П. Корячко. М. : Радио и связь, 1987.

2. Долгов, В. А. Радиоэлектронные автоматические системы контроля систем, анализ и методы реализации / В. А. Долгов, А. С. Касаткин, В. Н. Сретенский. М. : Сов. радио, 1978.

D. A. Grishelyonok, A. N. Kapustin, O. I. Tsvetkova JSC «Academician M. F. Reshetnev «Information Satellite Systems», Russia, Zheleznogorsk

APPLICATION OF A BUILT-IN CONTROL SYSTEM IN SATELLITE-BORNE EQUIPMENT

Necessity of application of a built-in-control system for the onboard equipment of a space vehicles is shown. The capability and implementation of internal control system are described.

© Гришеленок Д. А., Капустин А. Н., Цветкова О. И., 2009

УДК 621.372.2.052.3.018.78

Е. С. Долганов, А. И. Горностаев

ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева», Россия, Железногорск

МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭКРАНИРОВАННОГО ГИБКОГО ПЕЧАТНОГО КАБЕЛЯ

В СИСТЕМЕ ТАЕОАТ

Выполнено моделирование экранированного гибкого печатного кабеля в системе компьютерного моделирования электромагнитной совместимости ТАЮАТ. Показана возможность уменьшения взаимовлияния проводников в кабеле при прохождении сигналов.

На современном этапе развития спутниковых систем возникла необходимость в разработке малогабаритных космических аппаратов (КА) нового поколения в негерметичном исполнении со

сроком активного существования (САС) не менее 10-15 лет. Одним из наиболее важных требований к таким КА является обеспечение высокой надежности функционирования в течение всего

Решетневские чтения

САС. В связи с этим возросли и требования к качеству бортовой аппаратуры (БА) бортового комплекса управления (БКУ) КА. В настоящее время в обеспечение возросших требований к качеству БА БКУ строится по магистрально-модульному принципу и разрабатывается с учетом последних достижений в области миниатюризации и унификации. При выполнении этих требований наиболее острой является проблема обеспечения электромагнитной совместимости интерфейсных модулей сопряжения (ИМС). В частности, с внедрением в БА БКУ центрального приборного модуля (ЦПМ) увеличилась скорость передачи информации по интерфейсным кабелям, что привело к необходимости решения следующих задач:

- сохранения целостности сигналов в кабелях, соединяющих ЦПМ с ИМС;

- снижения уровня кондуктивных помех на шинах питания ИМС;

- сохранения целостности сигналов внутри ИМС;

- уменьшения взаимовлияния ИМС.

Особенно актуально решение этих задач для

ИМС, осуществляющих аналоговые преобразования сигналов [1]. Важно при этом найти наиболее эффективные способы обеспечения электромагнитной совместимости ИМС. Перспективным в этом плане представляется углубленное исследование экранирования и структуры многопроводных микрополосковых линий передачи с однородным диэлектрическим заполнением. Именно такую структуру представляет собой гибкий печатный кабель (ГПК), используемый при разработке межмодульных интерфейсных кабелей для передачи сигналов по последовательному периферийному интерфейсу (ППИ) между ЦПМ и ИМС и для передачи сигналов по параллельному интерфейсу (ПИ) внутри ИМС. Внешний вид такого интерфейсного кабеля представлен на рисунке.

Интерфейсный кабель

Авторы работы [2] в результате недавно проведенных исследований ГПК с подобной мик-рополосковой структурой пришли к выводу, что при определенном расположении микрополосков

и присутствии экрана под сигнальным слоем значительно уменьшается излучение от кабеля. В ОАО «Информационные спутниковые системы» при отработке БА БКУ также проводились исследования по возможным способам снижения уровня помех, возникающих при прохождении сигналов по цепям интерфейсных кабелей ППИ и ПИ. В результате исследований обнаружена зависимость взаимовлияния отдельных ИМС через эти интерфейсные кабели от вариантов распределения в ГПК сигнальных цепей с цепями общей шины питания. Однако при проведении этих работ не было исследовано воздействие экрана на взаимовлияние микрополосков при прохождении сигналов по ГПК.

Для исследования такого воздействия экрана в первую очередь следует воспользоваться компьютерным моделированием, поскольку оно не требует больших затрат по времени и стоимости по сравнению с экспериментальным.

В качестве программного обеспечения при исследовании использовалась система компьютерного моделирования электромагнитной совместимости TALGAT [3; 4]. Программа MOM2 этой системы, реализующая алгоритм двумерного метода моментов, позволяет вычислять параметры структуры, состоящей из нескольких проводников. Для двумерных конфигураций система позволяет вычислить матрицы погонных коэффициентов электростатической индукции с заданным магнитодиэлектрическим заполнением C, Ф/м; электростатической индукции в воздухе C0, Ф/м; электромагнитной индукции с заданным магни-тодиэлектрическим заполнением L, Гн/м; электромагнитной индукции в воздухе L0, Гн/м.

В ходе работы для оценки электромагнитной связи была построена двумерная модель ГПК и вычислены матрицы погонных коэффициентов. Емкостные и индуктивные коэффициенты для соседних микрополосков составили KC = 0,72 и KL = 0,5 для модели без экрана; KC = 0,002 и KL = 0,005 для модели с экраном.

Таким образом, значения KC, KL << 1, полученные для модели с экраном, свидетельствуют об ослаблении взаимовлияния соседних микропо-лосков при прохождении сигналов по ГПК.

Библиографический список

1. Горностаев, А. И. Задачи проектирования модулей контроля и преобразования напряжений постоянного тока / А. И. Горностаев, С. А. Рыбаков // Известия вузов. Приборостроение. 2008. Т. 51, № 8. С. 22-27.

2. Experimental Investigation of Radiated Emission from Flexible Printed Circuit (FPC) Cable / S. Ahn, J. Kim, H. Lee et al. // Proc. of IEEE EMC. 2002. P. 883-888.

3. Система компьютерного моделирования сложных структур проводников и диэлектриков TALGAT / Т. Р. Газизов, А. О. Мелкозеров, Т. Т. Га-зизов и др. Св-во об отраслевой регистрации разработки № 8376 от 24.05.2007. Зарег. в Отраслевом фонде алгоритмов и программ Госкоорцентра Минобрнауки РФ. № 50200701103.

E. S. Dolganov, A. I. Gornostaev JSC «Academician M. F. Reshetnev «Information Satellite Systems», Russia, Zheleznogorsk

SIMULATION OF SHIELDED FLEXIBLE PRINTED CABLE IN TALGAT SYSTEM

Simulation of shielded flexible printed cable in TALGAT system of computer simulation of electromagnetic compatibility has been implemented. Possibility of decreasing conductor's interference during signals passing in the cable is shown.

© Долганов Е. С., Горностаев А. И., 2009

4. Система компьютерного моделирования сложных структур проводников и диэлектриков ТАЪвАТ / Т. Р. Газизов, А. О. Мелкозеров, Т. Т. Га-зизов и др. // Компьютерные учебные программы и инновации / Госкоорцентр, МФЮА, РУИ. М., 2007. № 10. С. 89-90.

УДК 629.78

М. Д. Евтифьев

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Россия, Красноярск

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕХНИЧЕСКОГО УРОВНЯ РАЗВИТИЯ БАЛЛИСТИЧЕСКИХ РАКЕТ МОРСКОГО БАЗИРОВАНИЯ ДЛЯ НАЧАЛЬНЫХ ЭТАПОВ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

На основе анализа тенденций развития баллистических ракет морского базирования даются предложения по облику будущих ракет.

На этапах предэскизного проектирования любого сложного технического изделия, каковым является баллистическая ракета морского базирования (БРМБ), проектант должен уже определиться с основными тактико-техническими характеристиками своего будущего изделия на основе исследования тенденций развития подобных изделий.

Рассматривать развитие БРМБ надо с середины 1950-х гг., когда в СССР (России) и США, опираясь на достижения в смежных с ракетостроением отраслях промышленности, началось их проектирование. В конце 1950-х гг. в США предпочтение получили разработки твердотопливных БРМБ, а в СССР (России) пошли по пути создания жидкостных БРМБ, что было связано с успешными работами в соответствующих направлениях этих стран.

В развитии БРМБ можно выделить три поколения. В первое поколение входят ракеты СССР Р-13 и Р-21; США - «Поларис А-1» и «Поларис

А-2». Ко второму поколению относятся БРМБ СССР РСМ-25 и РСМ-40; США - «Поларис А-3» и «Посейдон С-3». К третьему поколению принадлежат БРМБ СССР и России РСМ-50, РСМ-52, РСМ-54 и находящаяся в процессе испытаний «Булава» (РСМ-56 не дает существенного прогресса по сравнению с существующими ракетами России и США); США - «Трайдент-1» С-4 и «Трайдент-2» Б5 [1].

Для первого поколения БРМБ характерно то, что по дальности стрельбы ракеты США опережали БРМБ СССР; кроме этого, количество развернутых на подводных лодках (ПЛ) ракет у США было больше, чем у СССР, примерно в 4 раза.

Во втором поколении ракет уже был использован опыт эксплуатации БРМБ первого поколения, причем советские конструкторы учли также американский опыт. Здесь стало ясно, каким путем будет идти дальнейшее развитие БРМБ: это многократное увеличение боекомплекта ракет на ПЛ,