一种卫星深层介质充放电的在轨测试装置技术领域
本发明涉及卫星防护领域，尤其涉及一种用于中高轨道卫星的卫星深层介质充
放电的在轨测试装置。
背景技术
卫星的内部(深层)介质或不接地导体由于受到空间高能粒子的作用，会形成
类似于地面的静电带电的卫星深层介质充电，也即空间带电粒子在卫星内部介质中
累积，会造成介质内部的电荷积累从而在介质内部形成不均匀电场或者介质与周围
环境之间的大电位差。当介质内部的电场强度超过材料阈值或者介质与周围环境之
间的电位差超过阈值，便会造成卫星内部介质不同部分之间出现放电现象，即如地
面的静电放电。静电放电会释放出来电流脉冲、电磁脉冲及热脉冲，电流脉冲和电
磁脉冲都会直接或间接耦合进卫星电子学系统，干扰甚至伤害卫星安全。因此，需
要开展卫星深层介质充放电的测试，用来获取卫星深层介质充放电的危险程度，以
便为卫星在轨管理和故障诊断提供依据。
卫星深层介质充放电可以采用几种方法来进行测试，诸如：测量空间粒子能谱
法、测量空间粒子流量法、测量介质充电电位法及测量静电放电法等，都可以相应
地获得卫星深层介质充放电的特征，但是目前的方法都缺少针对卫星内部的不同介
质的充放电特征的测量，因此需要开发一种相应的测试装置用来开展在轨卫星深层
介质充放电的测试。
发明内容
本发明的目的在于，为解决当前卫星深层介质的充放电的在轨测试中存在的上
述问题，本发明提供一种卫星深层介质充放电的在轨测试装置，针对卫星由于受空
间高能粒子作用充电以后会使卫星内部介质静电带电，特别是中高轨道的卫星，由
于空间环境变化激烈而使内部介质静电带电、放电现象频繁发生。本发明利用四类
试验件来模拟卫星其他电子学系统内的导线和印刷电路板的受辐照情况，通过测量
卫星深层介质的放电电流脉冲，从而给出卫星内由于深层介质充电而导致的介质放
电特征，本方法特别适合用于中高轨道的卫星。
根据本发明的一种卫星深层介质充放电的在轨测试装置，包括：机壳、非接地
导体试验件、平板介质试验件、带屏蔽同轴试验件、非屏蔽同轴试验件、测试装置
屏蔽板、负载电阻及电子学部分，其中所述非接地导体试验件、平板介质试验件、
带屏蔽同轴试验件及非屏蔽同轴试验件分别用于模拟卫星的电子系统所包含的非接
地导体、印刷电路板及各种导线套，所述非接地导体试验件通过在平板绝缘介质的
双面镀金属而形成，且其一面通过负载电阻与机壳相连，并通过导线与电子学部分
相连；所述平板介质试验件通过在平板绝缘介质的一面镀金属而形成，该镀金属面
通过负载电阻与机壳相连，并通过导线与电子学部分相连；所述带屏蔽同轴试验件
是表面带有金属屏蔽的同轴导线构件，其芯线通过负载电阻与机壳相连，并通过导
线与电子学部分相连；所述非屏蔽同轴试验件是表面不带金属屏蔽的同轴导线构件，
其芯线通过负载电阻与机壳相连，并通过导线与电子学部分相连；所述测试装置屏
蔽板安装在机壳上，用于模拟卫星电子系统受到屏蔽，通过调节其厚度可以模拟卫
星内不同位置处的卫星深层介质充放电威胁程度。
根据本发明的一个实施例，测试装置中的平板介质试验件的材料可以是卫星内
各类印刷电路板基材或导线套的材料。
根据本发明的一个实施例，负载电阻的阻值大于或等于1Ω且小于1GΩ，以避
免测量电流过大，同时避免电流信号过小。
根据本发明的一个实施例，测试装置屏蔽板的厚度不大于5mm，以避免由于遮
挡太厚而无法实现测试，且为金属板，以避免测试装置屏蔽板带电而造成对测试的
干扰。
根据本发明的一个实施例，测试装置安装在卫星蒙皮以内，测试装置屏蔽板与
蒙皮之间不含遮挡物，测试装置对应的卫星蒙皮之外没有遮挡物，以避免由于遮挡
而降低测试效果。
根据本发明的一个实施例，测试装置还包含卫星接口电路，用于与卫星总线进
行数据通信。
本发明的卫星深层介质放电在轨测试装置的优点在于：可以实现对卫星深层介
质充放电的测试，同时避免对于卫星平台部分提出过多要求从而降低应用范围。
本发明的卫星深层介质放电在轨测试装置具有相对结构简单、原理清晰、安装
要求低的特点。其可以安装在中高轨道的各类卫星上，用于测试卫星深层介质放电。
附图说明
图1为本发明的卫星深层介质充放电在轨测试装置的结构示意图。
图2为图1的沿A-A向的剖面图。
图3为图1的沿B-B向的剖面图。
图4为根据本发明的一个实施例的测试装置的电子学部分的原理框图。
附图标记
1、机壳 2、非接地导体试验件 3、平板介质试验件
4、带屏蔽同轴试验件 5、非屏蔽同轴试验件 6、测试装置屏蔽板
7、负载电阻 8、电子学部分
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明所述的卫星深层介质充放电在轨测试装置进行
详细说明。
图1为本发明的卫星深层介质充放电在轨测试装置的结构示意图。图2为图1
的沿A-A向的剖面图。图3为图1的沿B-B向的剖面图。为解决已有技术中存在的
问题，本发明提供一种卫星深层介质充放电在轨测试装置，包括：机壳1、非接地导
体试验件2、平板介质试验件3、带屏蔽同轴试验件4、非屏蔽同轴试验件5、测试
装置屏蔽板6、负载电阻7及电子学部分8。非接地导体试验件2为在平板绝缘介质
双面镀金属构件，单面通过负载电阻7与机壳1相连，并通过导线与电子学部分8
相连；所述平板介质试验件3为在平板绝缘介质单面镀金属构建，镀金属面通过负
载电阻7与机壳1相连，并通过导线与电子学部分8相连；带屏蔽同轴试验件4为
在带有金属屏蔽同轴导线构件，线芯通过负载电阻7与机壳1相连，并通过导线与
电子学部分8相连；非屏蔽同轴试验件5为表面不带金属屏蔽的同轴导线构件，线
芯通过负载电阻7与机壳1相连，并通过导线与电子学部分8相连。
优选地，本发明的测试装置的平板介质试验件的材料是卫星内各类印刷电路板
基材或导线套的材料，优选地，可以是FR-4、TEFLON等。
优选地，本发明的测试装置安装在卫星蒙皮以内，测试装置屏蔽板与蒙皮之间
不含遮挡物，测试装置对应的卫星蒙皮之外没有遮挡物，以避免由于遮挡而降低测
试效果。
优选地，本发明的测试装置的测试装置屏蔽板的厚度不大于5mm，以避免由于
遮挡太厚而实现测试，且为金属板，以避免测试装置屏蔽板带电而造成对测试的干
扰。在图1的实施例中，测试装置屏蔽板6的厚度为0.5mm，采用铝合金材料，用
于吸收能量小于350keV电子和能量小于8.7MeV的质子；并且厚度误差范围小于
0.1mm，以避免由于厚度误差大而造成分析结果误差过大。
优选地，本发明的测试装置中的负载电阻阻值大于或等于1Ω且小于1GΩ，以
避免测量电流过大，同时避免电流信号过小。在图2和3显示的实施例中，负载电
阻7的阻值为50Ω。
可选地，本测试装置还包含卫星接口电路，用于与卫星总线进行数据通信。
图4为根据本发明的一个实施例的测试装置的电子学部分的原理框图。如图4
所示，测试装置的非接地导体试验件2、平板介质试验件3、带屏蔽同轴试验件4、
不带屏蔽同轴试验件5共四类试验件分别与分压电路相连，首先将卫星深层介质内
静电放电的电流在负载电阻两端激起的电压脉冲进行分压，以便于将电压处理成电
子器件可以进行处理的电信号的范围以内，而后进行放大并与峰保电路相连进行信
号峰值保持。经过峰保处理后的信号与选通电路相连，选通电路用于依次对不同传
感器信号进行选通采集，选通以后的信号提供至AD电路，经A/D转换后的信号再
提供至数据处理电路，数据处理电路处理后的信号经卫星接口电路传送给卫星的电
子系统，这里数据处理电路还用于控制选通电路和AD电路并给出选通时间等信息。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管
参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明
的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均
应涵盖在本发明的权利要求范围当中。