什么是宇航用宽频带大功率微波开关技术

航天电子荣获国家国防科学技术进步一等奖

航天电子下属全资单位北京航天微机电技术研究所创新成果“宇航用宽频带大功率微波开关技术”，荣获2016年度国防科学技术进步一等奖。这是目前国内军用机电组件行业中获得的唯一一项国防科学技术进步一等奖，也是2016年度国内军用元器件领域唯一的一等奖。

航天773所开拓宇航用微波开关产品国产化道路

四年里，累计为北斗导航系统提交正样件微波开关共8个品种27台，高频电缆组件共11个品种297套，1553B总线电缆网共3套，宇航用隔离变压器300只，申报微波开关、高频电缆组件、总线电缆网及隔离变压器专利28项……

这是中国航天科技集团公司九院773所为空间关键部件国产化交上的一份成绩单。在这条国产化的道路上，该所付出了常人难以想象的艰辛。

主动请缨

唯有上下齐心攻坚克难

在北斗导航工程中，773所主动承担了四类关键产品国产化的研制任务。其中，微波开关是系统微波信号的路由器，充当系统“关节”的关键角色；大功率高频电缆网是微波信号的传输通道，是传输信号的“血管”；总线电缆网负责系统控制，是系统的“神经系统”，这些都是型号的关键部件。

难得的机遇通常伴随着巨大的挑战。研制时间紧迫，多个部件要求在一年内完成研制定型，一年半内完成产品交付；产品技术指标要求高，关键指标甚至要高于国外同类产品。

面对挑战，唯有上下齐心才能攻坚克难。该所随即调集全所资源，选派精兵强将组成研制团队，协调设计、生产、试验过程的各类资源，倾全所之力投入北斗导航产品的国产化研制工作。

经历阵痛

最终迎来凤凰涅槃

微波开关虽然不大，但涉及多个专业领域，包括微波、电磁、力学、热学、材料等，再加上各个领域之间的多场耦合关系，产品研制难度大，这也是多年来国内一直没有研制成功同类产品的原因。

在所有的部件研制任务里，773所最晚拿到任务书。但通过全所上下团结努力，经过3个月的加班加点奋战，该所以最快的速度提交了微波开关等电性件产品，在所有部件研制单位里最早完成电性件的研制，交付用户，取得了研制工作的阶段成果。

成功的道路从来不是一帆风顺，由于很多技术细节并未完全吃透，各个部件陆续出现了技术问题。2013年，该所在“归零”中艰难度过。让人欣慰的是，北斗专项总师、有关各级领导和专家多次到该所研究问题、制定措施，给大家带来关怀和支持。

在这期间，该所长期实行“6+3”的工作制，即每周至少工作6天，每天至少加班3小时，问题不解决就不下班，有的领导干脆就住在办公室。

多少个周末，本该家人团聚的温馨时刻，该所领导和团队在会议室激烈讨论、研究方案；不知道有多少个夜晚，大家瞪着布满血丝的眼睛在显微镜下观察样品的每个细节；不知道有多少个节假日，当年轻人本该花前月下、卿卿我我的时候，但研制团队的青年人却在不断探索中度过，绞尽脑汁寻求难题的解决方案。

也正是通过这个过程，该所研制团队逐渐掌握了产品研制的核心技术，形成了正向研制的能力。

在“归零”过程中，L波段大功率微波开关一直是项目难啃的“硬骨头”。经过仔细研究，研制团队推翻了国外产品的结构方案，大胆设计了全新的结构，突破了微放电抑制等关键技术，提高了产品的微放电阈值余量，超越了国外产品的水平，达到了型号的要求，且有较大的设计裕度。

经多次验证，产品性能稳定可靠，获得了型号“两总”的高度认可。该所也走出了一条正向设计、自主创新的技术路线。仅微波开关一项产品，该所先后申报了16项发明专利，开拓了新的产品领域。

随着两颗北斗导航卫星的升空，微波开关、总线电缆网、高频电缆组件首次随卫星飞行。该所也迈出了关键部件国产化和自主可控的重要步伐。（张磊）

微波通信容量也遵循仙农定理，获得大容量传输的效果主要从提高频谱效率、增加带宽、降低干扰三个方面想办法。

1、提高频谱效率

（1）更高阶的编码调制技术

微波通信系统频带受限，为了提高频谱利用率，一般采用多进制正交幅度调整（QAM）技术，目前已经能够普遍实现512QAM 的调制方式传输，1024QAM、2048QAM 的调制方式也已经有商用产品。

（2）MIMO技术

信道容量与天线数量正相关，利用 MIMO 技术可以提高信道容量，同时也能提高信道传输的可靠性，降低传输误码率。

2、增加带宽

传统微波通信采用的频段较低，可分配的带宽较小，为了实现更大容量的通信， 必须采用更高的微波频段。比如，美国联邦通信委员会（FCC）将 71-76GHz、81-87GHz、92-95GHz三个频段共13GHz的微波频段作为微波通信频段。目前在 E-Band 频段上，10Gbps容量的产品已经很普遍，更大容量的微波通信系统也已经面世。

3、降低干扰

（1） 频谱成形技术

即采用余弦滚降滤波器，以增加成形滤波器带宽为代价，达到降低码间串扰的目的。

（2）交叉极化干扰抵消技术

为了增加微波通信系统的传输容量，提高频谱利用率，在微波通信系统中采用双极化频率复用技术，使单波道数据传输速率翻倍。而同波道双极化频率复用技术，两个波道的频率相同，极化方向正交。但无线正交极化无法定义隔离和信道环境的影响，因此需采用交叉极化干扰抵消技术。交叉极化干扰抵消技术一般在基带上实现，能达到15dB左右对干扰的抑制能力。

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