改变空间电子设计的趋势

文章作者:Rajan Bedi

今天，世界上57%的人口，也就是地球上超过40亿的人口，没有宽带互联网，商业卫星运营商正在瞄准这个有利可图的市场，发射数以千计的小型低地球轨道(LEO)航天器。这也为传统的在线巨头提供了一个巨大的未开发的机会。

亚洲、南美洲和非洲的发展中国家和新兴市场正在寻求低成本的地球观测能力，以进行国家能力建设，并希望在数据收集方面实现自给自足，以满足当地社会的需要，如环境监测、测量气候变化、全球变暖、灾害管理、砍伐森林，成像定位自然资源，如石油和天然气，以及观察地质构造。

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编者按:可重复使用火箭的发展降低了太空科学探索和商业探索的障碍，刺激了人们对太空电子学越来越多的兴趣和投资。这篇文章是一个AspenCore特殊项目它为设计师提供了创建适合空间的电子设计所需的技术和设计实践，包括集成电路、专用集成电路、柔性电缆、连接器、热管理、雷达硬技术、空间相关测试方法等。万博投注网址

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预计到2050年，全球人口将增加到近100亿，这要求粮食产量增加70%。与此同时，可供种植作物的土地数量正在迅速减少，世界上95%的粮食都是在土壤中种植的。因此，必须尽可能有效地利用土地，以保证粮食供应的安全和长期的可持续性。

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成像仪来测量植物反射的阳光(绿色)、荧光(每株植物的生产力/生长率)和土壤质量，以优化产量。这些观测结果还得到了地面物联网传感器的补充，这些传感器可以确定土壤湿度、pH值和叶片湿度，为农民提供接近实时的农田耕作状态。如果数据显示他们需要给作物浇水、施肥或杀虫剂，种植者可以将结果与GPS数据结合起来，指导拖拉机在每个点上按哪个速度施用多少肥料，从而实现真正的精确耕作。

为了保证食物供应的安全和长期的可持续性，海上的情况同样暗淡:据估计，多达20%的鱼类被非法捕捞，耗尽了世界海洋宝贵的海洋资源。今天，发展中国家有超过10亿人依靠鱼类作为他们的主要蛋白质来源。卫星允许在全天候和夜间使用光学、红外和SAR传感器实时监测船只、捕鱼方法和可疑行为。

今天，近500亿设备连接到互联网，基于M2M卫星的物联网正在寻求连接并提供偏远地区关键系统的持续、实时监测，例如检查陆运货物物流、海上识别和位置跟踪、观察动物和设备的移动、和资产的监督。

卫星导航提供实时、基于位置的监测和精确定时服务，用于应急服务，以及用于交通、农业、渔业、土木工程和银行业的多种应用。

空间技术和基于卫星的应用已经变得无处不在摩根士丹利最近对到2040年，未来的太空经济将达到1万亿美元。

随着发射成本继续下降，传统的和新的私人卫星运营商要求以较低的成本进入太空，以提供天基解决方案，以满足上述社会需求。为了解决这些机会，在过去的十年里，世界各地建立了数千家商业太空公司。

空间电子学已经大大超越了定制的、抗辐射的导航计算机和阿波罗任务中使用的手工编织记忆。今天的航空电子设备比以前把人送上月球的强大数百万倍!

图1阿波罗导航电脑和手工编织的绳索记忆。

传统的卫星转发器采用模拟的射频弯管结构，用于电信和广播电视应用，接收上行信息，然后将其载波频率转换为下行链路，如下图所示。

图2模拟,弯头应答器

最新的有效载荷更加复杂，提供了可再生的选择，可在机载解调以提高信噪比，数字波束形成技术以引导和优化性能，以响应不断变化的链路需求，并通过直接数字化和重建中频/射频载波来消除传统的频率转换能力。传统的卫星通信日益拥挤，运营商正转向Ku、K、Ka、O和v波段等更高频率，以利用更宽的带宽提供最新的高通量服务，例如实时、高清地球观测。

太空恶劣的环境会对没有保护的电子设备造成严重破坏;持续暴露在高能粒子中会逐渐降低器件性能，最终导致元件失效。宇宙射线在太空中高速飞行，可以击中敏感的位置，造成直接的单事件效应(SEEs)。重离子、中子和质子可以分散半导体晶格中的原子，从而引入噪声和误差源。

真空是空间和材料的固有特征:空间微电子产品有塑料和陶瓷封装选项，以满足所有任务类型的可靠性需求。

[继续阅读EDN美国:空间电子设备可靠性］

Rajan贝蒂博士公司的CEO和创始人sputnik该公司提供超高通量机载处理和应答器产品、空间电子设计咨询、培训、技术营销和商业智能服务。