文献标识码： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.11.018
中文引用格式： 王军旗，朱振华，王天亮. 卫星多通道遥测选通电路抗串扰设计[J].电子技术应用，2015，41(11)：65-66，69.
英文引用格式： Wang Junqi，Zhu Zhenhua，Wang Tianliang. Design of anti-crosstalk circuit on satellite multichannel telemetry switch[J].Application of Electronic Technique，2015，41(11)：65-66，69.
0 引言
卫星无线电测控包括跟踪测轨、遥测、遥控[1]。在电路设计上，卫星各单机模拟量遥测连接到多通道遥测选通电路，由星载计算机发送采样地址选择相应的通道进行A/D转换。由于模拟量遥测数量较大，通道选择开关多采用级联形式，其中，某型号气象卫星就采用了级联形式通道选择开关。在该卫星型号电测试过程中，光纤陀螺1为正常关机状态，其角速度遥测原码显示为0x0D。针对关机模拟量遥测不为0的问题，本文进行了测试与电路分析，并提出了多通道遥测选通电路抗串扰设计方案。
1 多通道遥测选通电路
多通道遥测选通采样地址定义如表 1所示。
多通道遥测选通电路如图 1所示。
在接收到采样地址后，第一级多路开关输出16路模拟量遥测至第二级多路开关。第二级多路开关完成第一级多路开关选通的16路模拟量遥测的单路选通，实现模拟量遥测与采样地址的通道对应。
2 多通道遥测选通电路型号应用及分析
2.1 多通道遥测选通电路型号应用
某型号气象卫星要求多路开关具备256通道选通能力，采用了图 1的多通道遥测级联选通电路。在正常测试条件下，模拟量遥测选通、采集精度均符合分系统设计要求。在光纤陀螺关机测试条件下，光纤陀螺角速度遥测出现了与设计结果不一致的现象，如表 2所示。
光纤陀螺1角速度遥测SAK1采样地址为0x10BE，使用示波器测到0x10BE采样地址对应通道的模拟量遥测电压存在阶跃跳变现象，如图 2所示，该跳变导致关机条件下光纤陀螺角速度不为0。使用示波器测到采样地址0x***E均造成对应通道的模拟量遥测电压SAK1出现阶跃跳变现象，图 3为发送采样地址0x124E时SAK1遥测电压跳变现象。
使用示波器同时测试SAK1~SAK3模拟量遥测电压，测试结果如图 4所示。同时，使用示波器测试SAK1模拟量遥测电压跳变频率，如图 5所示。测试结果表明，SAK1遥测通道电压跳变频率大于遥测采集频率；SAK1~SAK3均存在遥测通道串扰现象，其串扰电压不同造成了SAK1~SAK3测试原码不一致。
2.2 多通道遥测选通电路串扰分析
串扰是指当信号在传输线上传输时，因电磁场而对相邻的传输线产生的不期望的干扰电压或电流噪声。信号线之间的耦合是由互感耦合或互容耦合引起的，按照产生机理分为电感耦合和电容耦合，按串扰在干扰线上产生的位置分为前向串扰与后向串扰[2]。文献[3]研究结果表明：对于发射线来讲，低频时，终端电压相应与干扰线频率成正比关系；高频时，耦合电压相应随频率出现振动现象。
线间串扰的大小除了与频率相关外，还与终端电阻相关。连接电阻元件可以使电场分量迅速衰减，同时会改变原系统的谐振频率[3-4]，匹配的电阻值能够减小串扰电压[2]。在终端开路条件下，由于第一级多路开关产生的瞬时电压造成了相应的遥测通道的串扰，因此终端连接电阻可以减小串扰的幅度。
某型号气象卫星遥测选通电路串扰发生在第一级多路开关切换时，瞬时开关产生的高频分量导致模拟量遥测通道间串扰现象的发生；光纤陀螺角速度遥测采用运放接口电路，在关机条件下，其输出阻抗为∞（等效为开路状态）。图 1多通道遥测级联选通电路在设计上无法避免线间串扰的产生。
3 多通道遥测选通电路抗串扰设计方案
针对多通道遥测选通电路容易造成串扰的缺点，抗串扰设计方案包括优化多路开关级联方式和改变关机条件下模拟量遥测输出阻抗两个方面。第一级多路开关（D1~D16）的瞬时导通造成了信号线间的串扰，通过增加1个使能译码器可以实现第一级多路开关仅有1路输出。并联对地电阻可以改变运放在关机条件的开路状态，并可以减小开关选通造成的线间串扰。模拟量遥测运放输出接口优化电路如图 6所示。
容性负载对串扰电压的影响大于感性负载，匹配的电阻值能够减小串扰电压[2]。因此，卫星模拟量遥测下拉电阻阻值应与传输线特征阻抗相匹配。卫星模拟量遥测传输线采用20#电缆（直径0.813 mm），经计算该类型传输线特征阻抗约为100 Ω。卫星模拟量遥测下拉电阻阻值可以选用为100 Ω。
按照上述优化方案，对某气象卫星多通道遥测选通电路进行了更改与测试，测试内容包括多通道遥测选通电路输入电压和遥测采集结果。测试结果表明，多路开关间未出现明显串扰现象，在关机状态，遥测采集电压显示为0。综上，卫星多通道遥测选通电路抗串扰设计解决了遥测通道间串扰问题。
4 结论
卫星多通道遥测选通电路抗串扰设计方案首先优化了级联方式多路开关的使用，可以解决第一级多路开关同时选通多路遥测造成的线间串扰问题。卫星多通道遥测选通电路抗串扰设计同时优化了模拟量遥测运放输出接口电路，可以通过匹配电阻减小模拟量遥测传输线间串扰电压。在卫星测试过程中，卫星多通道遥测选通电路抗串扰设计方案可以避免由于串扰造成的遥测参数的误判，对优化卫星模拟量遥测电路设计、提高模拟量遥测测试精度具有一定的应用价值。
[1] 徐福祥.卫星工程[M].北京：中国宇航出版社，2004.
[2] 罗映红，张博.传输线端接阻抗对线间串扰的影响研究[J].郑州大学学报（工学版），2009，30(4)：120-122.
[3] 俞集辉，邹志星，李永明，等.导线电磁干扰的数值仿真[J].重庆大学学报（自然科学版），2007，30(9)：46-50.
[4] 孔德升，马秀荣，白媛，等.防护线端接方式对抑制串扰性能的研究[J].科学技术与工程，2013，13(34).