卫星扩频应答机抗单粒子翻转技术研究

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1、·工程应用·航天电子对抗2016年第4期卫星扩频应答机抗单粒子翻转技术研究１１２１陆荣，游月辉，吴涛，刘任宸（１．上海卫星工程研究所，上海２０１１０９；２．上海航天电子技术研究所，上海２０１１０９）摘要：对卫星扩频应答机抗单粒子效应的方法进行分析，设计了采用反熔断丝工艺的FPGA（A５４SX３２），通过回读比对功能对FPGA进行监控和处理。此方法大大降低了单粒子效应造成卫星扩频应答机发生功能性故障的可能性，并在系统中通过内部高可靠单机对易发生单粒子效应的扩频应答机进行监控，诊断出故障后进行修复，同时设计定时复位对应答机进行复位、开机操作，确保卫星在轨扩频应答机的正常稳

2、定工作。关键词：扩频应答机；FPGA；单粒子翻转中图分类号：TN９６７文献标识码：ATheanti‐SEUtechnologyofsatellite‐bornespread‐spectrumtransponder１１２１LuRong，YouYuehui，WuTao，LiuRenchen（１．ShanghaiInstituteofSatelliteEngineering，Shanghai２０１１０９，China；２．ShanghaiAerospaceElectronicTechnologyResearchInstitute，Shanghai２０１１０９，China）Ab

3、stract：Thesatellite‐bornespread‐spectrumtransponderagainstSEUeffectisanalyzed，andamethodwhichusesFPGAunderananti‐fusetechniqueisdesigned，namelyA５４SX３２，withafunctionofread‐backandrealignmenttomonitorandhandleFPGA．Bymeansofthat，theprobabilityoffunctionalfaultscausedbySEUeffectonthesatelli

4、te‐bornespread‐spectrumtransponderwillbeconsiderablyreduced．Thespread‐spectrumtransponder，whichispronetoSEUeffect，willbemonitoredbyhighlyreliablestandaloneunitinthesystem，andthefaultwillbediagnosedandfixed．Inaddition，awatchdogtimerisdesignedtoresetandstartupthetransponder，soastoensureas

5、moothoperationoftheon‐orbitsatellite‐bornespread‐spectrumtransponder．Keywords：spread‐spectrumtransponder；FPGA；SEU本文首先分析了单粒子效应的影响，分析了其对0引言卫星扩频应答机造成的危害，并针对单粒子效应提出随着航天技术的发展，对星载信号处理能力的要了单机级、系统级的防护设计方法。最后对设计的方求越来越高，体积小、功耗低的微电子器件在航天工程法在轨达到的效果进行分析说明，为后续卫星抗单粒中得到广泛应用，FPGA也越来越多地应用到航天领子效应设计提供参考依据。

6、域，成为星载信号处理和控制的关键部件。由于卫星1单粒子效应影响使用的宇航级大规模FPGA都是基于SRAM型的，属于单粒子敏感器件，因此银河宇宙线、太阳宇宙线、单粒子效应是指单个的高能质子或重离子轰击微地球辐射带中的高能带电粒子，特别是其中的重离子电子器件，引起该器件状态改变，致使航天器发生异常造成的单粒子事件成为航天飞行的重要隐患，抗单粒或故障的事件，主要包括两个方面：单粒子锁定（SEL）子效应的研究非常重要且迫切。及单粒子翻转（SEU）。１）单粒子翻转收稿日期：2016－07－07；2016－07－20修回。当空间高能带电粒子入射航天器或与航天器舱壁作者简介：陆荣（

7、1982－），男，工程师，主要研究方向为卫星通信。发生相互作用产生的重离子通过微电子器件时，在粒子通过的路径上发生电离，沉积在器件中的电荷部分—５２—·工程应用·陆荣，等：卫星扩频应答机抗单粒子翻转技术研究２０１６，３２（４）被电极收集，其结果可能产生软错误的单粒子翻转效接收复位指令重新配置两种方式，此方法实现简单，通应与锁定效应。当收集的电荷超过电路状态临界电荷过重新配置可以使发生了单粒子翻转的FPGA恢复时，电路就会出现不期望的翻转和逻辑功能混乱。这正常，但配置期间，扩频应答机的常规功能中断。种效应不会使逻辑电路损坏，还可以被重新写入另外２）三模