红外地球敏感器关键模块低频噪声测试系统研究

摘要

卫星上的一种姿态测量部件是红外地球敏感器，用于测量地球与卫星本体之间的姿态偏差，它为天上通信卫星星上天线提供了指地基准，相当于卫星的眼睛。红外地球敏感器由信号处理电路、偏置及放大电路、地球探头组成。卫星对地球红外特征的捕获是通过红外探测器为主的地球探头来完成的，红外探测器输出的微弱电信号通过偏置及放大电路进行足额放大后，前置放大器输出的地球梯形波信号将由处理电路进行处理，再通过整形处理，给出地球敏感器光轴扫出和扫入地球时刻的前、后沿信号。国内外的现场测试结果表明，红外探测器、偏置电路、放大电路是决定红外地球敏感器灵敏度及长期可靠性的关键模块。
　　 本文从红外地球敏感器的工作原理出发，对其失效模式和关键模块做了详细的说明。首先，在分析红外地球敏感器基本结构的基础上，结合其典型的噪声故障特征，建立了其关键模块低频噪声定量模型，提取了热噪声、l/f噪声以及g-r噪声对应的噪声敏感参量。其次，根据红外地球敏感器低频噪声测试的原理，基于虚拟仪器技术，建立了红外地球敏感器关键模块低频噪声测试的软件和硬件系统，并对搭建的系统进行了测试验证。最后分别对红外探测器模块、放大电路模块、偏置电路模块的低频噪声进行了测试，并对测试结果进行了分析，进一步验证了该系统能更加准确地测试及分析各低频噪声特征参量，为红外地球敏感器噪声检测与分析提供了平台。
　　 本文搭建的低频噪声测试系统的带宽是0.05Hz-1kHz，放大器的噪声电压是1.2022E-7V。由实验结果可得红外探测器的噪声电压比放大器噪声电压大8到10倍，保证了该系统测试的准确度。