航天电子技术精选(十四篇)

序言：作为思想的载体和知识的探索者，写作是一种独特的艺术，我们为您准备了不同风格的14篇航天电子技术，期待它们能激发您的灵感。

篇1

关键字： 铝基板; 预热板; 手工焊接; 热补偿

中图分类号： TN710?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2015）06?0039?02

Research on welding technology for super thick aluminum substrate

TAN Xiao?peng

（Xi’an Institute of Navigation Technology， CETC， Xi’an 710068， China）

Abstract： The super thick aluminum substrate is a kind of special printed?circuit board， which has good performance in size stability and heat conduction， and has been gradually used in the fields of military equipment and high?tech civil product， but its good heat conduction brought about difficulty of welding. It means that the manual welding under the limitation of electric iron temperature （280～320℃） prescribed by the military standard， is unable to complete the welding. A new type of heating mode is adopted in the welding process to compensate heat loss of aluminum substrate， find the best process parameters by means of technological test， and solve the welding problem.

Keywords： aluminum substrate; preheat equipment; manual soldering; thermal compensation

随着电子技术的发展，电子产品的多功能、高可靠性已成为必然趋势。铝基板就是以其优异的导热性、机械加工性和尺寸稳定性以及电气性能满足一些大功率、高可靠的设备需要。特别是厚度大于4 mm的超厚铝基印制板，近年来成为金属印制板发展的一个新亮点，逐渐被应用于军用设备。我单位从事电子产品生产，超厚铝基板的电装已经很普遍，而国军标《航天电子电气产品焊接通用技术要求》QJ3011?98规定“手工焊接温度一般应设定在260～300 ℃”;《航天电子电气产品手工焊接工艺技术要求》QJ3117?99规定“烙铁头部温度为280 ℃，任何情况下不得超过320 ℃”，在满足国军标焊接温度260～320 ℃的前提下，采用普通的手工焊已经无法完成元器件的焊接。对此，需要分析原因，采取措施、实验来解决生产中这一难题。

1 原因分析和解决措施

1.1 原因分析

双面板、多层板的密度高、功率大，热量的散发较为困难。常规的FR?4、CEM?3等印制板基材，皆为热的不良导体，热量不易散发，而金属铝基板解决了普通板材不易散热的问题。正是由于金属铝基板散热快的这一特性，导致烙铁在焊接过程中局部热损失快，其实际的焊接温度已远远低于烙铁的设置温度，焊锡熔化后无法充分流动进行焊接，形成冷焊，而带有大面积接地的铝基板焊盘更加难易焊接，如图1所示。

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图1 铝基板

1.2 解决措施

由于在焊接过程中的热损失，操作人员不得不调高烙铁焊接温度至400 ℃左右，而长时间的高温加热势必对铝基板和元器件造成损害，要解决铝基板在焊接时的热损失，则需增加外界环境温度，补偿焊接时损失的热量，而采取烘箱和预热板对铝基板进行加热均可以增加铝基板的温度：

方案一（采用烘箱）：经过烘箱加热后的铝基板温度升高，但没有持续加热源后铝基板由于良好的散热性很快就会回到常温，所以此方案只适用于很小批量且分布了较少的元器件的铝基板。

方案二（采用预热板）：采用加热源不断的进行加热，温度恒定，不用担心铝基板温度下降，且预热板预热时间短，启动速度快，操作更加方便。

经过比较预热板由于能够持续加热等一系列优势，更加适用于生产现场。

2 工艺试验

2.1 试验装置

（1） 6 mm厚铝基板，表贴电容，线圈，电阻，滤波器;

（2） Weller WHP3000预热板;

（3） Weller wx2温控烙铁 + Weller wx2 120烙铁头、焊锡丝、酒精棉球;

（4） TES?1300数字测温仪、高温胶带。

2.2 温度测量

首先需要测量预热板的设置温度和待加热铝基板表面的实际温度。铝基板上从上到下，左右对称选取6点，用高温胶带进行测温仪探点的固定，如图2所示。

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图2 测量装置

预热板设定温度从80 ℃开始，将6个点全部测试完毕，间隔20 ℃递增，如表1所示，当设定温度到达160 ℃时，铝基板表面温度已经达到63.5 ℃左右，操作人员已无法长时间在此情况下焊接，在保证操作人员安全和后期生产可行性的情况下，预热板的最高温度只允许设置到140 ℃。

2.3 焊接试验

由于预热板的加热会使铝基板表面温度升高，为保证焊接时操作人员的安全，需要将温控烙铁调至国军标规定的温度上限320 ℃，这样就能降低预热板所补偿的热量。首先将铝基板表面用酒精棉球进行擦洗，增加其可焊性。启动预热板，设置温度从80 ℃开始，由于铝基板较厚，加热15 min后到达稳定的温度，同样间隔20 ℃递增开始焊接不同的器件和不同的区域，焊接过程如表2所示。

表1 预热板设定温度与印制板表面实际温度

表2 焊接过程

铝基板上普通的焊点预热板设置在100 ℃即可完成焊接，而带有大面积接地的焊盘焊接过程中热量损失更快，需要继续补偿温度，从表2试验过程得到，预热板需要将温度调高至120～140 ℃才可以完成器件的焊接，而120 ℃时的铝基板表面温度为46.5 ℃，对操作人员来说是更加安全的温度。图3是在符合国军标焊接温度的前提下试验焊接的铝基板。

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图3 铝基板器件焊接

3 结 语

铝基板由于具有良好的散热性至使焊接需要更高的温度，对于铝基板上普通的焊盘不使用预热板的情况下要完成焊接，温度一般在360～370 ℃，而铝基板上有接地点或者大面积接地点的区域，烙铁的焊接温度往往需要设置在400 ℃左右才能完成焊接，高温度的焊接是烙铁头给印制板局部加热，使烙铁损失后的温度能保证焊锡流动来保证焊接。而预热板采用整体加热，补偿40～50 ℃即可，通过表1和试验得知，采用预热板完成铝基板焊接，预热板的设置温度在100～120 ℃即可。

参考文献

[1] 杨维生.铝基印制电路板制造工艺研究[J].印制电路信息，2004（6）：39?42.

[2] 魏锋.双面铝基板的层压工艺[J].印制电路信息，2004（6）：43?44.

[3] 中国航天工业总公司.QJ3117?1999 航天电子电气产品手工焊接工艺要求[S].北京：中国航天工业总公司，1999.

[4] 国防科学工业技术委员会.QJ3011?1998航天电子电气产品焊接通用技术要求[S].北京：中国航天标准化研究所，1998.

篇2

烟台，古时“烽火台”。明朝洪武初年，为防备倭寇犯境，当地民在临海北山设立狼烟墩台，发现敌情后昼则升烟、夜则举火作为报警信号，简称“烟台”。岁月更迭，沧桑巨变。烟台已经发展成为山东半岛东北部、环渤海经济圈重要城市和全国文明城市。山东航天电子技术研究所，就座落在这里。

山东航天电子技术研究所，是我国载人航天工程的重要研制单位之一，先后参与我国从神舟一号到神舟十一号、天宫一号、天宫二号等航天工程型号的研制任务，为确保航天员生命安全和载人航天飞行圆满成功发挥重要作用，荣获“中国载人航天工程突出贡献集体”。研制设备涉及环境控制和生命保障、热控、数据管理、乘员服务、测控、结构机构等系统。在神舟七号任务中公司承担航天员出舱通信子系统和舱外航天服中70%电子设备研制工作。在天宫一号任务中，公司承担了医监医保、仪表照明、空间实验等相关设备研制任务。天宫二号飞行器研制方面，承担空间实验室热控、数管、仪表照明、空间技术试验、环控生保、医监医保、测控通信等系统60余台套产品研制任务。在载人航天任务中，承担的研制任务由最初的测控领域，到飞船环境控制和生命保障、热控、数据管理、乘员服务、测控、结构机构等多个领域，并逐步拓展到舱外通信、航天服电子设备、医监医保、仪表照明、空间实验等领域。

飞船发射前的远程体检

――发射场测试无线转发系统

飞船发射前需要与火箭对接组装，然后，进行综合体检才能发射升空。此前，航天器与发射火箭都是在总装厂房组装后进行水平测试，在发射架竖起来后再次测试，如有问题就要再放倒拖回厂房维修。

从神舟一号飞船发射起，我国开始采用国际上先进的“三垂一远”模式，即实现航天器与火箭垂直组装、垂直测试、垂直转运和远程测试。在此过程中，火箭保持一个姿态不动，只要通过测试，运转过程不会有任何改变。而远距离测试发射控制模式则最大限度保持了火箭和飞船的状态不变，极大地提高了测试发射可靠性和安全性。“三垂一远”测试发射模式为世界领先水平。研究所研制的“飞船发射场测试无线转发系统”为实现“三垂一远”提供技术保证。系统中所采用的增益自调节、信道自分配、天线自跟踪等技术，都达到国内一流水平。

随着我国载人航天工程的逐步深入，系统中增加了海事卫星、中继卫星、GPS/GLONASS卫星、北斗导航卫星等作为飞船定位通信的辅助措施，神舟系列完成了国内在轨航天器首次使用这些卫星系统，为后续航天器定位通信提供了更多选择。远距离测试无线转发系统安装于北京航天城和酒泉卫星发射基地。先后参加了我国载人工程历次神舟飞船和天宫一号目标飞行器发射并圆满完成了任务。

太空行走的保障――航天员出舱通信子系统

在神舟七号载人航天飞行任务中，研究所承担航天员出舱通信子系统和航天服专项70%电子设备技术攻关研制任务。其中，航天员出舱通信子系统是在航天员进行出舱活动试验时用于出舱活动航天员与辅助出舱航天员、舱内航天员与地面人员间进行语音通话和数据通信的设备。航天员出舱活动通信系统由通信天线、通信处理器及舱外航天服遥测通信机组成，实现舱内外航天员之间、舱内外航天员与地面人员之间语音通信及舱内外航天员遥测参数下传。该系统首次采用空间CDMA移动通信技术，实现空间近场复杂环境下的可靠无线语音数据通信。

在载人航天工程第二步任务中，研究所技术领域已经拓展到医监医保和空间试验领域，涉及领域广、工作接口多、技术难度大，挑战更加严峻。包括用于航天员监测飞船运行情况、显示交会对接信息、接受地面邮件的仪表控制器；在交会对接中使用的主动标志“天宫一号”目标标志器；用于空间医学实验的失重生理效应装置Ⅰ和失重生理效应装置Ⅱ（细胞培养装置）、无创心功能测量仪，以及被称为“太空冰箱”的医用冷储箱等。

失重生理效应试验控制――航天医学空间实验设备

人一旦进入失重环境，身体发生各种变化，会产生诸多的不适应，这些变化被称为失重生理效应。在神舟九号任务中，航天员在空中进行了多项失重生理效应，用以研究人体在太空中会发生的变化，以便研究克服太空生活对人体带来的不良影响。其中包括513所研制的用于研究脑血流、脑点、眼动的失重生理效应实验装置Ⅰ和进行细胞培养的失重生理效应实验装置Ⅱ，以及试验控制单元等设备。

在太空环境中，航天员的血液会重新分配，下肢血量减小，头部血量增多，航天员的收缩压将升高，平均动脉压升高，静脉压也上升，舒张压则下降。这些失重效应会使得航天员的流体静压梯度消失，找不着方向感，所以在失重环境中，大多数航天员通常会发生前庭植物神经反应，引起航天运动病和空间定向障碍，出现恶心、呕吐、面色苍白、晕眩等现象，从而影响航天员的工作能力。为了研究航天飞行对人体的前庭眼动、心血管及脑高级功能影响，同步检测动脉脉搏波、静脉脉搏、脑电和眼动，在天宫一号，我国首次研究了一种微重力环境下进行的系统（人体）生理学研究实验航天医学空间实验设备，这就是失重生理效应实验装置Ⅰ。

失重生理效应实验装置Ⅱ是我国研制的第一个正式上天的全自动细胞培养装置。设备由失重生理效应实验装置Ⅱ本体和细胞培养子模块两部分组成，失重生理效应实验装置Ⅱ本体随天宫一号发射升空，细胞培养子模块跟随神九发射，由宇航员携带进入天宫一号并安装在失重生理效应实验装置Ⅱ本体中开展医学细胞培养实验。失重生理效应实验装置Ⅱ用于进行失重生理效应防护的细胞机制研究，主要功能是在空间飞行时提供维持细胞正常生长的环境，实现细胞的培养和固定，采集部分细胞生长图像及生长环境参数；目的在于探索讨论失重条件下，细胞因子对细胞的调节作用，将解决细胞培养回路中多种试剂时序加注难题，聚焦微重力对细胞形态、结构、细胞骨架、基因表达和相关功能及其分子机制影响，为针对关键的细胞信号分子开发相关的靶标药物及制定防护措施奠定基础。

航天员的健身器

――骨丢失对抗仪

在失重环境中，作用于人体腿骨、脊椎骨等承重骨压力骤减，同时，肌肉运动减少，对骨骼刺激相减弱，骨骼血液供应也相应减少，导致骨质大量脱钙并经肾脏排出体外，这就是所谓的空间骨丢失。空间骨丢失，是最令航天医学专家头疼的航天员健康问题

研究所专门为航天员设计的“健身器”骨丢失对抗仪，也叫“对抗骨质疏松的仪器”，是保证在太空飞行中的航天员身体健康的仪器之一。骨丢失对抗仪通过敲打人体小腿部位相应穴位，刺激骨骼、改善血液循环，对抗骨质疏松，保障骨骼健康。

目前，研究所已利用这项科研成果研制开发出一套民用级保健治疗仪器，适用于不同人群。经过试验，该仪器可促进骨骼合成，有效抑制骨质疏松发生，治疗并抑制各种原因引起的骨质疏松症状，同时加速血液循环，促进新陈代谢，对消除疲劳有良好辅助作用。航天员的保健员――无创心功能测量仪

科学家通过对航天员的心血管功能测试采用连续、动态和无创记录动、静脉波信号的方法，采集左右心功能、体肺循环血液动力学和心血管调节变化数据，开展心血管系统功能的综合研究。

513所研制的无创心功能监测仪，主要通过无创检测航天员的每搏血压、每搏量和血氧饱和度等生理参数，定期监测航天员的身体状态，被称为航天员的健康保健员。

当航天员在太空工作生活的时候，地面的工作人员可以通过无创心功能检测仪在第一时刻了解航天员的身体状态，航天员可以通过仪器上的指示灯了解仪器的工作状态。因为每个航天员的生理参数有差别，在地面时，科研人员就根据每个航天员的生理参数对仪器内部的参数进行了标定，航天员操作对应按键选择检测对象数据录入，比如按键A代表景海鹏，按键B代表刘旺，按键c代表刘洋。每个航天员必须使用与他相对应的按键，以保证测量数据准确、可靠。

卫星工程“最强大脑”

――星载计算机

计算机是一个系统的大脑，卫星飞船也不例外。星载计算机产品作为研究所的“拳头产品”，已成功应用于我国载人航天、导航、遥感、通信等重点卫星工程上。

在天宫一号和天宫二号上，研究所计算机产品应用于热控、仪表照明、空间技术试验等分系统，作为“最强大脑”，有力保证了各分系统正常运行。其中，仪表控制器是我国第一款用于航天的PowerPc高性能计算机，是天宫二号目标飞行器仪表照明分系统的核心计算机；热控分系统控制单元、温度控制器等设备是飞船“太空空调”的重要组成部分，相当于热控分系统的神经中枢。

研究所研制的通用计算机是空间技术试验分系统的核心计算机，为后续空间站维修工作提供在轨验证和技术积累。

天地对话一线牵――无线话音系统

在天宫二号飞行器上，还搭载513所自主研制的无线话音设备。神舟十号航天员王亚平正是全程通过无线话音设备与地面课堂师生进行互动交流，全程40分钟授课时间，通话质量良好。该系统采用民用通信技术较为成熟的蓝牙通信技术，在点对点传播的基础上实现航天员间无线通话及航天员与地面通话，并可同时使用无线语音设备进行话音通信，解决了航天员在语音通信中无法在空间实验室内任意活动，以及在飞船停靠期间航天员在轨道舱无法与地面通话等问题，提高了航天员在轨工作方便性。

篇3

为了满足现代卫星对数传发射机更高的设计要求，得益于数字调制技术的不断发展，本文阐述了星用X频段数传发射机的一体化、小型化设计，并与传统数传发射机设计进行了比较，详细介绍了X波段双机一体化、小型化数传发射机的组成原理、设计方案和实现方法，最后通过和传统数传发射机的性能进行比较，并给出了测试结果。

【关键词】数传发射机 X波段 数字调制

1 概述

随着中国卫星事业的蓬勃发展和现代通信技术的迅速发展，卫星所承载的功能越来越多，星上的空间资源越来越紧张，对包括数传发射机在内的星上产品设计要求也越来越高。产品设计中，需要综合实现高可靠性、小型化、轻量化和低功耗的要求。因此，研究高频段、一体化、小型化的星载数传发射机设计技术，对我国卫星数传系统技术发展具有积极意义。

2 数传发射机设计方案

数传发射机是卫星系统的重要组成部分，承担卫星星上业务数据向地面传输的功能。传统的卫星数传发射机，采用“中频调制+上变频”设计技术，在变频环节会产生非线性失真，从而影响产品性能。随着微波直调以及微波合成技术的发展，本文阐述了采用直接射频调制技术，实现了X波段一体化、小型化的数传发射机设计。

X波段一体化、小型化发射机，按照前端输入时钟，接收前端输入的数据进行LDPC编码，完成电平转化后直接送入X波段QPSK调制器中进行调制输出。本地恒温晶振产生基频信号，经过65次倍频器倍频到X波段，将X波段频率信号作为QPSK调制的本地载波信号。已调QPSK数据信号，经过匹配微带板输出到后级功放后，由天线发射出去，完成数据传输。目前方案采用双机一体化设计，互为工作备份。

X波段一体化、小型化发射机采用QPSK直接调制符合CCSDS技术规范，QPSK调制是目前应用较多的一种调制方式，广泛用于1.2Gbps以下速率的编码调制器中。在微波直接调制器的设计中，是两路BPSK进行合成，载波频率经过90°功分分成两路分别与I、Q两路数据进行BPSK调制，两路BPSK数据通过0°合成器进行合成输出。QPSK信号具有频带宽，隔离度好和抗干扰强等优点。

设计方案中，微波器件采用微波集成电路模块，提高了产品设计集成度和可靠性，同时减少了体积和重量。此外，采用了倍频器直接倍频技术，不仅避免了传统倍频方案带来的非线性失真，同时改善了发射机输出的频谱特性。

3 测试结果

本文设计的X波段一体化、小型化数传发射机方案，已经成功应用于某卫星型号中，通过数传发射机的硬件设计、软件设计和调试后，对产品主要性能指标进行了测试，并与传统数传发射机设计进行了比较，测试情况见表1所示。由表可见，测试指标都是符合当初的设计指标的，比传统的数传发射机性能指标更加优良。

由表1以及图2、图3可以看出，该方案完成了X波段双机一体化、小型化数传发射机的设计，实现了一体化、小型化和轻量化的设计目标，相比传统产品，数传发射机的调制性能和信道传输特性有了较大提升和改进。

4 结论

本文设计的X波段一体化、小型化数传发射机方案，已经成功应用于某卫星型号中，所设计的数传发射机，在性能指标上优于传统产品，在产品重量、体积和功耗等方面获得了较大提升，对今后星上产品的小型化、轻量化设计工作具有积极意义。

参考文献

[1]姜亚祥，谢春坚.S波段轻、小型化数传发射机设计[A].中国空间科学学会空间探测专业委员会第十九次学术会议论文集（下册），2006，596-600.

[2]张倩，李刚，唐浩.高速数传X波段发射机的设计与实现[J].空间电子技术，2003（4）：52-57.

[3]钱澄.微波.QPSK调制器的性能分析[J].微波与卫星通信.1997，55-59.

作者简介

李广才（1980-），男。硕士研究生学历。现为上海航天电子技术研究所工程师。研究方向为卫星通信、数传通信。

篇4

关键词：电气工程及其自动化 专业 简介 发展

中图分类号： F407 文献标识码： A

正是因为电气工程的发展，才有今天庞大的电力工业，人类才不可逆转地进入伟大的电气化时代。人类发展到任何时候也离不开能源，而能源是人类永恒的研究对象，而电能是利用最为方便的能源形式，以电能为研究对象的电气工程及其自动化专业有着十分强大的生命力。

一、专业内容介绍

电气工程及其自动化涉及电力电子技术、计算机技术、电机电器技术信息与网络控制技术、机电一体化技术等诸多领域，是一门综合性较强的学科。电气工程及其自动化的专业范围主要包括电工基础理论、电气装备制造和应用、电力系统运行和控制三个部分。电气工程及其自动化专业的基础性也决定了它具有很强的学科交叉和融合能力。

培养要求：该专业培养能够从事与电气工程有关的系统运行、自动控制、电力电子技术、信息处理、试验分析、研制开发、经济管理以及电子与计算机技术应用等领域的“高素质、强能力、应用型”高级工程技术人才。学生主要学习电工技术、电子技术、信息控制、计算机技术等方面较宽广的工程技术基础和一定的专业知识。本专业主要特点是强弱电结合、电工技术与电子技术相结合、软件与硬件结合、元件与系统结合，学生受到电工电子、信息控制及计算机技术方面的基本训练，具有解决电气工程技术分析与控制技术问题的基本能力。

主干学科：电气工程、计算机科学与技术、控制科学与工程。

主要课程：电路原理、电子技术基础、电机学、电力电子技术、电力拖动与控制、计算机技术（语言、软件基础、硬件基础、单片机等）、信号与系统、控制理论等。

电气工程一般分为电力系统和应用电子（也就是电力电子）。

二、专业发展前景

电气工程学科涉及工业、农业、交通运输、国防及人民生活等各领域，与电子科学与技术、计算机科学与技术、控制科学与工程、信息与通信工程、环境科学与工程、生物医学等学科交叉渗透，拓宽了电气工程学科的内涵与外延。随着科技的发展，电气工程的学科结构、研究领域、技术领域发生了很大变化。电气工程愈来愈多地应用信息技术、计算机技术、通信技术、电力电子技术和自动化技术，电气工程及其自动化专业内涵也发展演变为强电和弱电结合、电工技术和电子技术结合、软件和硬件结合、元件和系统结合。例如“电气工程”和“电子技术”以及“控制科学”交叉融合产生了“电力电子技术”； “电气工程”与“材料科学”的交叉融合产生了“超导电工技术”和“纳米电工技术”； “ 电气工程”与“机械工程”及“计算机学科” 的交叉融合产生了“机电一体化”新学科，已形成了以“机械”为主体、电气工程和计算机控制为技术核心、“机械+电气+计算机”的有机融合，“机电一体化”技术实际上就是电气自动化技术高度发展的一个阶段的必然产物，它是电气自动化领域中机械技术与电子技术有机结合的一种高新技术，也可以说隶属于“电气工程及其自动化”的专业范畴。随着科学技术的高速发展，电力成为国民经济中重要的生产资料及人民生活中必不可少的生活资料。当今，电气化水平的提高使得各种经济活动都离不开电（用油的交通工具除外），我国电能占终端能源消费的比重已接近20%，高于世界平均水平。我国的电气化水平也决定了电力数据具有大范围的覆盖性。有专家表示，电力工业的发展方向是智能电力系统，或者是坚强智能电网或者是智能电网。智能电力系统是实现电力工业发展价值特征的最有效途径，也是现代电力工业的发展方向，发展智能电力系统能够确保更安全、更经济、更绿色、更和谐，同时智能电力系统是一个广义的坚强智能电网，能够有效地破解未来发展的挑战。

三、专业应用与就业方向

电气工程及其自动化的几个方向：

1.电力系统方向

电力系统专业方向是电气工程及其自动化专业中最具有优势和特色的专业方向，为国家级一类特色专业的重要组成部分，主要培养从事高压电器设备设计、制造和运行维护等方面的高级工程技术人才。该专业方向依托电气工程一级博士学位授权学科和博士后科研流动站，覆盖了高电压与绝缘技术和电介质工程2个二级博士、硕士学位授权学科，电力系统为国家级重点学科。同时，该专业方向设置高电压绝缘技术和电气绝缘与电缆两个专业模块。

就业方向：可在电力设备制造行业从事高电压设备的设计、开发、生产和管理等工作，可在电力系统从事高压设备的运行维护方面的技术工作和管理工作，就业于电业局、供电局、发电厂，也可在科研院所从事教学和科研工作。

2.电气技术方向

电气技术是电气工程及其自动化专业的一个方向。该专业是重点专业，具有电气工程一级学位博士学位授予权，电气工程领域拥有博士后流动站，在高电压与绝缘技术、电机与电气和电力电子与电力信息处理学科具有工学硕士授予权。

就业方向：电气技术方向主要培养电气测量与控制技术方面的高级电气工程技术人才，从事电参量和磁参信息获取与处理技术研究工作，以及电气技术自动化控制领域的装置与系统的设计开发与应用研究工作。学位获得后，可在电气工程技术领域的企业、承担理论研究、技术开发、运行管理等技术工作，也可以在研究机构和高等学校从事研究与教学工作。

3.电机与电气方向

电机与电气学科在一体化电机的理论与技术方面，主要研究了步进电机、无刷直流电机、感应同步器等。在电机的电力电子驱动技术方面，研究了电动车、电机驱动系统的结构与控制策略，变频电源谐波抑制技术。在高环境、高可靠电机与电器方面，研究了高环境电器可靠性理论与技术航天电器的理论与技术、卫星姿控用飞轮的可靠性设计。在新型电磁机构的理论与应用方面，研究了特种电机、磁性流体密封、旋转轴的在线平衡、电磁成型技术。其中在步进电机和无刷直流电机等特种电机及航天电器方面具有较大的影响。

就业方向：可在电力、电子、通信、机械、交通、建筑等行业从事电子领域的研究、设计、开发、运行及管理等工作，也可以在研究机构和高等学校从事研究与教学工作。

4.应用电子技术方向

应用电子技术方向是电气工程及其自动化专业的一个特色专业方向，特点是电气与电子兼备，电力电子与信息电子相融。培养从事电气工程、电子技术、电力电子技术、自动控制、信号变换与处理等方面工作的宽口径、复合型高级工程技术人才。

就业方向：可在电力、电子、通信、机械、交通、建筑等行业从事应用电子技术领域的研究、设计、开发、运行及管理等工作，也可以在研究机构和高等学校从事研究与教学工作。

结束语

总之，随着我国经济的飞速发展，计算机科学与技术也在不断进步，通过计算机软硬件控制，实现电气化已成为现实。计算机模拟操作，更为现实电力系统运行状况提供了方便快捷的监视和判断功能。PC和网络技术已经在工商管理中得到普及。在电气自动化领域，基于PC的人机界面普遍被采用，并以其直观性、灵活性和易于集成等特点备受用户青睐。选择了电气工程及其自动化专业，就应该立志成为一位优秀的电气工程人才，让我国的电力工业不落后于国际先进水平，推动社会主义现代工业化进程。

参考文献 ：

[1]巫云飞,陈小松.探讨电气的自动化在电气工程中的融合运用[J].大观周刊,2011(38)

[2]张礼崇，郜祥，王焱，李兴。电气自动化工程控制系统的现状及其发展趋势［J］。技术与市场，2012，（1）．

[3]朱仲海.分析电气工程及其自动化的建设与发展[J].城市建设理论研究，2012.（12）.

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Powered Flight

The Engineering of Aerospace Propulsion

2012，519p

Hardcover

ISBN9781447124849

大部分航空、航天动力推进领域的书籍主要致力于燃气涡轮发动机，往往很少覆盖如螺旋桨、直升机旋翼或火箭发动机推进系统及设备。本书采取一个更广泛的观察视角，旨在为航空、航天动力推进工程技术提供一个更广阔的知识背景，这本书并不只是介绍一个单独的系统，而是对多个系统进行观察和比较，将航空航天推进领域在科学研究和工程中的每一步进展呈现给读者。

这本书记录了从早期比较简单的推进系统到今日飞速发展的航空航天推进工程系统，读者可从本书中学习并了解到在航空航天动力推进工程学中更为深入的数学知识、物理原理和历史发展。本书共14章，分为两个部分，包含两个通用类别：飞机推进系统和火箭推进系统。第1-8章介绍飞机推进系统，第9-14章介绍火箭推进系统。本书选择的内容非常明确并具有代表性，书中关于航空航天动力学及工程的一些相关材料是非常全面而详细的，包括固体和混合火箭发动机内弹道等内容，并进行了详尽的分析说明。本书并未着重介绍某个单一的动力推进系统，而是提供了更广泛的参考背景，比较了被大部分教材忽略的其他飞行推进系统的相同点和不同点。这本书的主题内容覆盖范围较广，提供了更多直观的内容给读者，包括一系列相关的图表和照片，比如具体的推进器的性能图表。这些文字和材料为本科生和研究生提供了很好的支持，有利于学生和专业技术人员进行相关项目的工作。

这本书主要来源于作者在瑞尔森大学（Ryerson University）任教的教学笔记。作者教授本科生和研究生的航空航天工程课程多年，包含飞行力学、飞机性能和气动力学等相关内容。在1993年进入瑞尔森大学之前，作者曾在加拿大的大学和航空航天研究部门工作数年，目前作者是AIAA（American Institute of Aeronautics and Astronautics）固体火箭技术委员会的国际成员，并在北美和欧洲的动力飞行会议上发表了多篇重要学术论文。

本书适合用作相关专业大学课程的教材或者专业技术人员的参考用书。

徐旻，博士，工程师

（中国航天电子技术研究院）

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日前，用于发射神舟十号飞船的二号F火箭在中国运载火箭技术研究院顺利通过总装质量验收评审，并转入测试阶段。该火箭将于春节前完成所有出厂测试工作，预计4月出厂。

（航讯）

长五全箭振动实验拉开序幕

2012年12月28日，随着指挥员发出“起吊”命令，五号运载火箭助推器开始吊装进入新一代全箭振动塔，这意味着五号运载火箭全箭振动试验拉开了序幕，这也是中国新一代全箭振动塔迎来的第一个试验部件。

据介绍，五号全箭试验件将于近期全部吊装进入振动塔并完成组装，之后将开展五号运载火箭全箭振动试验。振动试验将包括20余个飞行秒的测试，不仅可为五号安全飞行提供可靠参考，还可为后续的模拟仿真试验收集参考数据。据了解，试验期将持续一年左右，如果通过本次试验，五号将正式具备进入太空的能力。

（航讯）

固安航天科技产业园奠基

2012年12月16日，中国航天科技集团公司与河北省廊坊市人民政府签署战略合作框架协议。当日，固安航天科技产业园先期启动项目也正式动工，此举是集团公司积极培育航天技术装备、卫星应用、新材料、新能源、节能环保等战略性新兴产业，实现企地经济融合互动的一项重要举措。

依据协议，航天科技集团公司将安排具有技术优势和良好发展前景的航天技术应用产业和战略性新兴产业进驻园区，大力推进科技平台、产业园区和产业化基地建设，在科技研发、科技成果转化、产业发展等方面加大投入，促进科技创新、人才集聚与资源整合，与廊坊市共同打造高端航天科技产业园区。（杭文）

希望一号卫星在轨稳定运行三周年

截至2012年12月，由中国航天科技集团公司所属航天东方红卫星有限公司抓总研制的希望一号卫星已在轨稳定运行三周年，超出设计寿命两年时间。该卫星于2009年12月15日在太原卫星发射中心由四号丙运载火箭送入太空，圆满完成了中国科协和中国宇航学会主办的各项飞行任务和多项活动，目前仍在轨稳定运行。

（杭文）

北斗导航系统任务团队荣膺“中国经济年度人物创新奖”

2012年12月12日，CCTV第十三届“中国经济年度人物”评选揭晓，中国航天科技集团公司北斗卫星导航系统任务团队荣膺“中国经济年度人物创新奖”，北斗卫星总指挥李长江、总设计师谢军和杨慧；长三甲系列火箭总指挥岑拯、总设计师姜杰参加颁奖典礼。

继天宫一号与神舟八号交会对接任务团队2011年获得CCTV经济年度人物年度大奖后，北斗卫星导航系统任务团队成为了第二支荣获该系列奖项的中国航天科技集团公司团队。（航讯）

航天新能源装备制造产业园落户武威

2012年12月10日，中国运载火箭技术研究院所属万源国际（集团）有限公司与甘肃省武威市签署项目合作协议，标志着“中国航天武威新能源装备制造产业园”项目即将落户武威，企地双方将共同打造以风光互补发电、先进风电机组成套设备和发电机、叶片、变流器等关键部件制造为主的新能源产业链。

（航讯）

航天科工与北京大学携手共建创新体系

2012年12月17日，中国航天科工集团公司与北京大学签署战略合作协议，建立长期、全面、深入的战略伙伴关系，在学术、技术和人才培养等方面进一步加强合作，深化协同创新，促进共同发展。根据协议，双方将通过合作研发、共同培育项目、联合申报与建设创新平台、资源共享、成果转化等模式，重点在空间探测、微处理器及系统、微电子技术、量子技术、化学与分子工程技术、航天防务专用技术等领域开展学术、技术合作，进行高新技术、新产品、新工艺联合研发。同时，大力实施人才战略，在人才培养方面加强校企合作。

（航讯）

北京光纤技术中心揭牌

北京市光纤传感系统工程技术研究中心近日在中国航天电子技术研究院揭牌，15位光纤传感行业内专家组成了工程技术中心第一届技术委员会。

该中心依托于时代光电公司，主要用于开展光纤传感系统方面的重大关键性、基础性和共性技术研发，推动具有广阔应用前景的光纤传感类科研成果工程化和产业化。

按计划，该中心将在未来3年～5年中进行光纤传感系统基础技术研究和产品工程化技术研究，完善光纤传感系统的产业链建设，推出更多具有核心自主知识产权、具有国际先进水平的光纤传感系统系列产品。（杭文）

神九任务团队被授予“影响中国”年度科技人物

近日，2012“影响中国”年度人物颁奖典礼在京举行，学界、企业界、教育界、文化界等人士齐聚一堂，共同见证2012“影响中国”年度人物揭晓。中国航天科技集团公司神舟九号与天宫一号载人交会对接任务团队荣获“影响中国”2012年度科技人物大奖。长二F火箭系统总设计师荆木春、载人飞船系统总设计师张柏楠、空间实验室系统总设计师朱枞鹏作为团队代表上台领奖（如图）。

“影响中国”年度人物评选由《中国新闻周刊》、中国新闻社主办，自2009年以来，每年评选表彰一年来对推动中国社会进步、发展作出杰出贡献的个人或团体，受到国内外舆论的广泛关注。

（杭文）

乐凯公司完成整体改制

2012年12月26日，中国乐凯集团有限公司（乐凯公司）在保定揭牌，正式由全民所有制企业成为中国航天科技集团公司独资的有限责任公司。

改制后，乐凯公司注册资本为26亿元人民币，公司名称由“中国乐凯胶片集团公司”变更为“中国乐凯集团有限公司”，建立了现代法人治理结构。目前，乐凯公司已经从传统的感光材料制造商，转型为在高性能膜材料、数字印刷材料、图像信息及新能源材料、精细化工材料领域中集研发、制造、服务于一体的现代化企业；产品涉及四大业务体系100多个品种，在国内建有完善的营销服务网络；拥有“乐凯”和“华光”两个中国驰名商标。（航讯）

航天科工首个国家重点实验室挂牌成立

篇7

1.完善实验教学体系，建立多层次实验平台

为了实现培养学生实验能力、实践能力和创新能力的目标，我校电气工程与自动化国家级实验示范中心经过多年的发展和建设，不断积累经验，提出了“三层次、六类别”实践教学体系1,培养学生实践能力“以基本实验技能为基础，以独立设计能力为中心，以研究创新能力为目标”。实验教学由基本型、提高型和研究创新型实验组成。第一层次为基本型实验，由各课程的实验课或单独设立的实验课组成，每门实验课包含若干基本和选做实验。第二层次为提高型实验，包含课程设计、实习及综合设计实验。第三层次为研究创新型，学生根据自己的爱好进入实验中心的各开放实验室、创新实验室、学生科研实践基地，研究自己拟定的课题和学生创新基金项目，或参加教师的科研项目。在三个层次中，基本型教学实验约占55%,提高型实验占35%,研究创新型实验占10%。

根据“三层次、六类别”实践教学总体建设思路，电气工程与自动化中心建立并完善了实验教学体系。

1.1 基本型实验

基本型实验与课堂理论教学同步进行，基本型实验教学注重实验基础技能培养，主要包括基础性原理知识与验证性实验。

以“电力电子技术”基本型实验为例，坚持外购与自制相结合，自主研制并生产实验设备，改善实验条件，充分体现我校电力电子技术专业教学特色和先进性。实验设备的基础平台选用方圆公司的通用平台，实验挂箱为我校自主开发，这些挂箱观测点多、实验内容丰富，既可以进行器件实验、又可以进行电路实验;既可以进行电路开环实验、也可以进行电路闭环工作特性的测试。通过自行研制、开发、生产实验教学仪器，一方面可满足实验教学的需要，及时更新实验内容，同时也为学生的第二课堂提供了丰富的课题。在自制仪器的研制过程中，我们积极吸收优秀本科生参加，让他们在教师指导下直接参与收集资料、方案论证、电路设计及制作调试的全过程，实验教学成效反馈证明了这种方式非常有利于锻炼和培养学生的科研能力和协作精神。

1.2 提高型实验

在基本型实验的基础上，给学生提供了更高层次的综合性、开放性实验。提高型实验教学注重独立设计能力的培养，打破了传统实验教学思维方式，按照课程群的类别设置综合设计型实验。包括电力电子与电力传动开放性实验、电机开放性实验、飞行控制实验、过程控制实验等。提高型实验注重学生的研究创新能力培养。实验室实行开放式教学，学生可以申请实验器材，自行设计实验，进行研究型实验。

以电力电子与电力传动开放实验室为例，采用积木式结构的实验平台，可以开放至底层元件级别，灵活性好，可扩展能力强。学生既可以选用基本模块单元完成一些基本型实验项目，也可以自行设计电路。本实验可以不针对具体课程，综合应用“电力电子技术’、“电机学’、“自动控制原理’、“现代调速技术”、“开关电源技术”等课程的知识。结合教师科研课题和学科发展前沿“二次开发”部分核心部件，可将最新的科研成果及时转化为教学实验。从而增加了学生自己动手的机会，培养他们独立分析思考问题的能力。电机学课程设计是学生在完成电机学课程和课程实验的基础上开展的综合设计工作，学生完成电机参数计算、绕组设计分析、定子、转子设计分析等工作，主要培养学生的设计和分析能力。电机学实习是紧跟在电机学课程设计之后，学生设计好电机后，动手进行电机的加工和装配、测试工作。主要内容有拆解电机、拆解绕组、清理电机、绕制线圈、嵌装绕组、端部整形及绑扎、绕组绝缘强度测试、电机装配、电机运行、电机参数测试、合格电机验收，以及到企业参观。该课程设计可以有效促进教学与生产相结合，加强学生工程技术能力的训练和培养。

1.3 研究创新型实验

以航空航天应用、新能源发电等为核心，建立创新实验研究平台，提供学生创新实践的环境。利用创新实验室的条件，开展多种形式的科技创新制作活动，包括：创新实验室的开放项目；学生在学习过程中自己提出的创新项目；从教师的科研课题中分解出来的小课题;校大学生科技创新基金等。

航空航天应用是我校电气类学科研究的重要应用，为了让学生了解先进航空电气技术、提高实践创新能力，学校建有航空电源航空科技重点实验室和航空航天电源工程中心。该实验室由航空主电源发电系统、二次电能变换装置、配电系统及负载管理系统等实验创新平台构成。新能源发电技术是目前电力电子技术发展和研究热点之为了让学生了解学科前沿技术、提高学生的创新能力，学校投入大量资金建设了新能源发电技术创新实验室。该实验室由小型风力发电实验平台、太阳能发电实验平台和燃料电池发电实验平台构成。基于上述平台，学生可以进行创新性的发电机、电力电子功率变换等研究。

部分优秀学生通过参与老师的科研工作，通过对-个项目的“设计、加工、实验、分析”的全过程实践，可以系统学到专业知识和科研方法，提高科研工作能力、培养创新精神、积累创新方法。

通过“三层次、六类别”实践教学体系的细化，形成了电机、电力电子、自动控制3个实验教学课程群，共103个实验项目。包括：电机学（23个）、特种电机（4个）、电机与控制元件（18个）、电器原理及应用（4个）、电气测试技术（8个）、现代调速技术（8个）、电工学（2个）、电力电子技术（7个）、航空航天供电系统（4个）、自动控制原理（6个）、现代控制理论（7个）、控制系统工程（8个）、控制系统设计和实践（4个）。因篇幅限制，文中未列出实验中心详细的实验条目。

2.建立多层次实验教学队伍

针对示范中心多层次实践教学的需要，实验中心进一步加强了实践教学队伍建设。

基本型实验主要由年青教师和专职实验员联合授课，实验员侧重于具体操作的演示和讲解，年青老师侧重于实验结果分析和引申讨论，从而弥补了实验员单独指导的不足。

提高型实验由相关课程的资深教师负责，由实验老师配合，加强实验过程中的指导，通过手把手教学生，给予必要的过程辅导，解答学生疑惑以及对实验过程中出现的现象进行深入讨论，启发学生进行探究性实验，并掌握从现象中进一步挖掘更深层次的研究性问题的方法。

创新型实验主要由教授和部分副教授指导，通过创新论坛、创新示范区，以及每周创新研讨例会等形式加强对学生的指导，启发学生创新思维。

通过多层次实践教学师资队伍的建设，避免了过去的实验员单一带学生做实验的弊端，极大的提高了实践教学效果，培养了大量富有创新精神的高质量人才，在全国电子竞赛、数模竞赛、挑战杯、以及全球IEEE未来能源竞赛中多次获奖。

3.结语

篇8

关键词：电气工程;自动化;问题对策

Abstract: With the economic development and the continuous progress of science and technology, China's electric power industry has been developing rapidly, electrical engineering, automation technology with the research efforts to further, more and more countries and relevant departments should pay attention to. In the course of electrical engineering and automation development, some problems still exist, affect the development of the industry, this paper made analysis, and then puts forward some countermeasures to ensure the smooth development of industry.

Keywords: electrical engineering; automation; problems and countermeasures

中图分类号：F407.67文献标识码：A文章编号：

伴随着科学技术水平的进步，电气工程已经步入了自动化控制的系统行列之中，电气工程的自动化也逐渐成为了现代化工业发展的重要指标，并且它还成为了科学技术领域的核心。在很多的国家电气工程的自动化水平代表着国家的发展状况，因此电气工程的自动化逐渐受到重视。电气工程的自动化能够有效的推动社会的进步，这就必须保证电气工程的技术的进步。对于电气工程自动化的生产企业而言，电气工程的自动化可以有效的减少企业原有的人工的劳动强度，并且可以有效的提高生产的效率，提高检测的精度，并且可以保证信息传递的及时性和生产活动的正常进行。使用自动化的机器设备还有可能减少认为操作带来的错误，减少事故发生的可能性。针对电气自动化的问题分析和应对措施以及未来发展方向进行了展望，提出了相关的建议，希望可以有所裨益。

1、电气工程及其自动化的几个方向

1.1电力系统方向

电力系统专业方向是电气工程及其自动化专业中最具有优势和特色的专业方向，为国家级一类特色专业的重要组成部分，主要培养从事高压电器设备设计、制造和运行维护等方面的高级工程技术人才。该专业方向依托电气工程一级博士学位授权学科和博士后科研流动站，覆盖了高电压与绝缘技术和电介质工程二级博士、硕士学位授权学科，电力系统为国家级重点学科。同时，该专业方向设置高电压绝缘技术和电气绝缘与电缆两个专业模块。

1.2电气技术方向

电气技术是电气工程及其自动化专业的一个方向。该专业是重点专业，具有电气工程一级学位博士学位授予权，电气工程领域拥有博士后流动站，在高电压与绝缘技术、电机与电气和电力电子与电力信息处理学科具有工学硕士授予权。

1.3电机与电气方向

电机与电气学科在一体化电机的理论与技术方面，主要研究了步进电机、无刷直流电机、感应同步器等。在电机的电力电子驱动技术方面，研究了电动车、电机驱动系统的结构与控制策略，变频电源谐波抑制技术。在高环境、高可靠电机与电器方面，研究了高环境电器可靠性理论与技术航天电器的理论与技术、卫星姿控用飞轮的可靠性设计。在新型电磁机构的理论与应用方面，研究了特种电机、磁性流体密封、旋转轴的在线平衡、电磁成型技术。其中在步进电机和无刷直流电机等特种电机及航天电器方面具有较大的影响。

1.4应用电子技术方向

应用电子技术方向是电气工程及其自动化专业的一个特色专业方向，特点是电气与电子兼备，电力电子与信息电子相融。培养从事电气工程、电子技术、电力电子技术、自动控制、信号变换与处理等方面工作的宽口径、复合型高级工程技术人才。

2、电气工程自动化的问题分析

2.1 电气自动化系统集成性不强

电气自动化系统集成是电气自动化系统功能提升的必经之路，我国目前一些电气自动化还处在多岛自动化的层次，多岛自动化具有互不连接、功能单一、信息独享的缺陷，不能充分发挥电气自动化的功能和作用。

2.2 电气自动化的网络构架不统一

电气自动化的发展方向是建立高效、快捷的电气工程及自动化系统，但目前很多企业自身网络构架不尽相同，使得依托于网络结构而发展的电气工程自动化的发展受到了阻碍。另外不同企业和商家在软、硬件产品交换过程中，因为程序接口的不一致，影响企业数据和信息的传输交流，进而阻碍了企业数据和信息的共享，使电气工程及自动化系统在实际运行中无法发挥应有的效应。

2.3 电气自动化技术的使用过于受主观支配不同的企业在对电气自动化技术的实际应用和开发中，由于技术人员思想理论及技术掌握程度的不同，过分根据技术人员主观习惯和意识支配，系统的开发平台各有不同，进而导致电气工程及自动化在实际设计、实施、运行和维护中的程序和成本增加，增加了系统整体的运行费用和负担。

3、电气工程自动化问题的应对措施

电气工程自动化的改进主要从科技、信息和开放度三个方面开展。

3.1 科技化是指电气自动化的发展应当出现实用性新技术、新材料、新产品本着自主创新的思想，以节能降耗为切入点，积极推广应用节能降耗新技术、新方法、新工艺，在材料的使用，技术的使用等方面力求创新，采用信息技术、计算机技术、网络技术与自动化技术等高新技术，研发新产品。

3.2 信息化则是指信息技术在电气自动化的地位应更加突出

电力设备的设计、制造和运行中广泛应用的计算机优化与仿真技术，人工智能分析的广泛应用以及电气工程中广泛使用的网络通信技术，都充分展现了信息技术在电气自动化中起到的重要作用。

3.3 开放化则是要与外界建立一个接口，实现与外界网络的连接计算网络是实现信息实时交换和共享的重要基础设施，也是实现管理、决策、设计、控制和制造一体化的关键，它已广泛应用于电力系统各元件和局部系统的管理、监视、调节和控制上，是电力系统信息管理、远动技术、调度自动化等方面的核心。

4、我国电气自动化未来发展方向

4.1电气自动化产品创新化

现今，科学技术、信息技术、网络技术、自动控制技术等的不断发展，给电气自动化产品的不断创新提供了环境和技术支持。生产型企业要在国家中长期科技发展规划纲要中规定的目标任务的指引，在不断开放的条件下，提高企业原始、集成和引进消化吸收再创新能力，生产研发出更多的、更高效的电气自动化产品与系统，使得产品在科技含量上不断提升。国家要将企业确立为技术创新的主体，不断建立健全管理机制和相应政策，加速国家重大科技项目的实施。利用电气自动化技术的企业要将科学发展作为企业长远发展的目标，坚持以自主创新为企业发展方向，利用科学手段加快经济增长。

4.2电气自动化系统平台统一化

随着社会和工业等对电气自动化性能要求越来越高，电气自动化系统将迎来统一化的新时代。实现平台统一化就可以使得自动化项目从设计实验到开机运行的各个环节得到技术支持，很大程度上降低项目费用投资和完成时间。另外，统一的自动化平台还可以针对不同的最终用户需求和项目特点，决定统一运行代码的下载地址，是下载到基于Windows NT的软件PLC、嵌入式NT系统、硬件PLC或者是基于Windows CE的控制系统中，将开发平台从最终运行平台中独立出来，

4.3电气自动化系统结构通用化

对于一个合理的电气自动化系统来说，结构通用化非常重要。如果企业要实现信息内部传递的畅通无阻，那么整个网络结构从计算机监督系统、现场控制设备到企业管理系统都要能够通用，这样管理层可以利用Intemet／Intranet技术很好地实现对现场设备的全程监督。在选择系统网络时，无论选择现场总线还是以太网，都要保证在整个系统范围内的无障碍通讯。

4.4电气自动化系统程序接口标准化

新技术和标准的不断推出，给电气自动化系统程序接口向标准化转变提供了有利条件。接口标准化可以提高办公系统和电气自动化系统之间数据互递的效率，极大地降低工作费用和时间的消耗。当企业使用ERP或MES系统时，基于PC平台的自动化解决方案是必不可少的；当使用Windows XP操作系统、TCP／IP通讯标准时，Pc可以完成管理平台和自动控制之间接口的完美连接。程序接口标准化还能使得不同厂家的软硬件产品进行数据交换，使其实现无障碍通讯。

4.5电气自动化生产安全化

随着社会和企业对安全生产重要性认识的不断提高，电气自动化生产安全化也是未来发展的一大趋势，安防行业技术多系统集成一体化将在未来企业生产中占据重要地位。企业要在提升非安全控制系统性能的同时，尽量投入较低的资金完成安全控制系统的研究。电气自动化安全使用会成为未来自动化行业中的新向标，要结合目前中国自动化领域特点，逐渐地对自动化安全系统市场进行开拓，可以先从对安全生产重要性最高的领域入手，再逐渐向生产较为安全的领域转变。

5、结语

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一、EDA技术的含义及应用现状

在20世纪90年代初从计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助测试（CAT）和计算机辅助工程（CAE）的概念发展而来的。EDA 技术就是以计算机为工具，设计者在 E-DA 软件平台上，用硬件描述语言HDL完成设计文件，然后由计算机自动地完成逻辑编译、化简、分割、综合、优化、布局、布线和仿真，直至对于特定目标芯片的适配编译、逻辑映射和编程下载等工作。是计算机信息技术、微电子技术、电路理论、信息分析与信号处理的结晶，也是现代电子工程的最重要的应用技术。

自从该技术研发至今，已经得到了广泛的应用，现在对EDA的概念或范畴用得更加宽。包括在机械、通信、电子、航空航天、矿产、化工、医学、生物、军事等各个领域，都有EDA的应用，这种技术的应用不仅得到了良好的效果反馈，也为所在的领域的发展起到了极大的促进作用。同时，EDA在教学、科研、产品设计与制造等各方面发挥着重要的作用，因其包含的技术的先进性，致使其相关的产品的研发有很大的技术研究价值。在技术教学方面，现在几乎所有理工科类的高校都有开设了EDA课程，成为了理工科的学生，尤其是电子类专业的学生必修的科目，也是学生们了解目前的科研方向和市场动向的一个有效的途径。主要的目的是让学生了解EDA的基本概念和基本原理、掌握用HDL语言编写规范、掌握逻辑综合的理论和算法、使用 EDA 工具进行电子电路课程的实验验证并从事简单系统的设计。一般学习电路仿真工具（如multiSIM、PSPICE）和PLD开发工具（如Altera/Xilinx 的器件结构及开发系统）。科研方面主要利用电路仿真工具（multiSIM或PSPICE）进行电路设计与仿真，可以在仪器和工具的设计阶段有效的解决各种电路的假设与试验，大大的提高了设计人员的工作效率；利用虚拟仪器进行产品测试，作为流水线的一个重要环节的产品测试，对于该技术的应用也有着非常重要的意义；将CPLD/FPGA器件实际应用到仪器设备中；从事PCB设计和ASIC设计等。在产品设计与制造方面，包括计算机仿真，产品开发中的EDA工具应用、系统级模拟及测试环境的仿真，生产流水线的EDA技术应用、产品测试等各个环节可以大大的提高流水线的作业效率，节省了人工。EDA软件经过多年的发展，其功能也日益强大，原来功能比较单一的软件，现在增加了很多新用途，极大的丰富了软件的作用。如 AutoCAD软件可用于机械及建筑设计，也扩展到建筑装璜及各类效果图、汽车和飞机的模型、电影特技等领域，随着未来该技术的发展，其应用的范围必将越来越广泛。

二、EDA技术的特点

EDA技术之所成为今天电子信息工程中的重要技术，具有“自顶向下（Top―Down）”的设计程序，这种设计程序的最大特点就是改变了以往的软件程序的设计思维，也就确保设计方案整体的合理化；由于EDA采用高级语言描述，有语言公开可利用、描述范围广、可以系统编程和现场编程等特点；该软件的自动化程度高，所以可以进行各级的仿真、纠错和调试工作，大大的提高了工作效率和准确度。这些特点也EDA技术得到广泛的应用的重要原因。

三、EDA技术的作用

EDA技术中的温度分析和统计分析功能可以分析各种温度条件下的电路特性，便于确定最佳元件参数、最佳电路结构以及适当的系统稳定裕度，真正做到电路特性的优化设计。在进行电路测试时，测试的结果会受到诸多因素的影响，从而导致其准确度受到影响，另外由于受到测试手段和仪器精度限制，测试的时候会出现很多技术问题，这种情况下DEA技术，就可以依据其全功能测试解决数据测试和特性分析的问题，大大的提高了应用的效率。

四、EDA常用软件

EDA软件发展很快，目前被我国广泛应用的有：multiSIM7（原EWB的最新版本）、PSPICE、OrCAD、PCAD、Protel、Viewlogic、Men-tor、Graphics、Synopsys、LSIIogic、Cadence、Mi-croSim 等等。但是很多软件的应用技术具有专门性的特点，使得其应用范围大大的受限，所以下面简单介绍一下PCB设计软件、IC设计软件、PLD设计工具及其它EDA软件的常见种类。

4.1PCB设计软件

PCB（Printed-Circuit Board）设计软件是最早的基于 EDA技术的软件之一，经过多年的发展更是种类繁多，常见的如 Protel、OrCAD、Viewlogic、PowerPCB、Cadence PSD、MentorGrap-hices 的 Expedition PCB、Zuken CadStart、Win-board/Windraft/Ivex-SPICE、PCB Studio、TANGO、PCBWizard（与LiveWire配套的PCB制作软件包）、ultiBOARD7（与multiSIM2001配套的PCB制作软件包）等等。

4.2IC设计软件

IC设计工具也很多，ASIC设计领域有名的软件供应商主要有 Cadence、Mentor Graphics和Synopsys。中国华大公司也提供ASIC设计软件（熊猫2000）。

4.3PLD设计工具

PLD（Programmable Logic Device）是一种由用户根据需要而自行构造逻辑功能的数字集成电路。从目前的市场应用情况来看，目前主要有两大类型：CPLD（Complex PLD）和FPGA（FieldProgrammable Gate Array）。它们的基本设计方法主要借助于EDA软件，在该技术的基础上用原理图、状态机、布尔表达式、硬件描述语言等方法，生成相应的目标文件，最后用编程器或下载电缆，由目标器件实现，可以根据用户的需要设计出各种个性化的使用工具。Altera、Xilinx和Lattice这三家公司是PLD众多生产厂家中比较有代表性的。

综上所述，EDA技术的出现是电子设计领域中的一次革命，21世纪是信息技术和电子技术的时代，也是EDA技术的高速发展阶段。EDA技术作为电子产品开发研制的动力，大大的促进了我国的电子产品行业的发展，也是未来的电子技术的发展的方向，因为实践中我们可以看到采用EDA技术制作的电子产品具有容量大、实时性好、体积小、可靠性高的优点，所以被广大的生产企业广泛的应用。虽然我国对于这项技术的引用较晚，发展也处于起步阶段，但是其在我国的发展前景是乐观的。变现为电子设计工程人员掌握这一技术，不仅是提高效率的需要，更是开发高附加值电子产品的需要，任何的生产厂商搜力图寻找一种体积更加小，性能更加好的电子技术，EDA技术和其衍生的各种软件无疑符合了这一要求，也是其强大的生命力的根源所在。随着80C时代的到来，EDA技术在移动通信系统、卫星系统等对重量、体积及速度敏感的领域将具有重要的实用价值，不久的将来会应用于我国的各项通讯技术和空间技术领域。并且根据最新的统计结果显示，我国和印度正在成为EDA技术设计方面发展最快的两个市场，相信在不久的将来，我国的科技工作者和设计团队会赶上世界先进水平，将这一优秀的电子设汁技术更好的应用到社会发展的各个领域，研发出更多的自主产品和应用软件，为祖国建设提供更好的技术支持。

参考文献

[1][法]埃里克・麦格雷著.传播理论史[M].刘芳，译.北京：中国传媒大学出版社，2009：65.

篇10

电子工程类专业作为当今热门的IT行业，相比较其他行业具有需求量大、薪水高等优越性，成为理工科学生的首选专业，以及国外留学申请的热门专业。本文主要对电子工程技术的社会需求进行分析，展开论述。

【关键词】

电子工程技术；社会需求

1.引言

随着经济全球化的快速发展，互联网越来越成为我们工作学习中不可或缺的工具。处于新一代的数字化时代中，电子信息工程技术对我国经济增长和居民生活质量的提高起着至关重要的作用。电子信息工程技术的应用如手机、智能家电、互联网络、无线通电、航空航天、智能机器人等等均与国民生活息息相关。我国对于电子工程类专业人才的需求量日益增大，由此，越来越多的高中毕业生进入大学时选择了电子信息工程专业，理工科高校大学生面临毕业时也更多地选择去国外留学，学习国外更先进的电子工程技术。面对如此强烈的电子工程类专业的学习热潮，我们有必要对该专业的职业特点及社会需求做一个分析，方便指导该专业毕业生明确就业方向，作出正确的职业规划。

2.电子工程技术的概述

电子工程类专业，究其字面意思，即电子和信息工程，它囊括了电子信息工程，通信工程，应用电子技术，微电子技术，光电子技术等方面。本专业主要应用计算机等现代化技术控制和处理各种电子信息，培养能熟练应用电子技术和信息系统的基础知识，设计、制造、应用和开发电子设备和信息系统的高科技新型技术人才。本专业要求学生有较强的数学和物理基础，着重培养学生对于电学方面的知识，要学习许多电子技术、信号与系统、计算机控制原理、通讯原理等基本课程。引导学生动手设计连接一些电路并结合计算机进行实验，要求学生具有较强的使用工具和动手操作能力，具有不断发现问题、探索创新的能力。

3.电子工程技术的社会需求方向

该专业所学知识应用广泛，囊括网络软件开发、电话通讯、信息安全维护、物联网等多个领域。随着社会信息化的不断深入，科技时代的不断发展，电子信息工程技术拥有向智能化、移动化、小型化、集成化的发展趋势。它突破了各个传统或者朝阳行业的界限，形成了无数条新型的产业链，如电子商务、通讯、数码科技等。如今各大行业都需要电子工程类专业人才。由于该专业具有实用性强，社会需求面广，就业岗位多，薪水较高的特点，毕业生较容易找到适合自己的工作；其发展空间大，与其他许多新兴学科行业关系日益密切，是目前我国高技术高科技的主要驱动力，对于提升我国的综合国力具有重要作用。电子工程技术的社会需求方向：

3.1信息处理方面：用于各个行业的信息处理、管理、分析等工作，为医疗健康、新闻传媒、交通运输等涉及巨大信息处理工作的领域服务。比如将电子工程应用于医学领域，研发出CT扫描、MRI、ECT、PET-CT等一系列大型医疗设备，研发生物芯片、电子病历、便携式医疗电子检测仪、远程诊疗系统等促进了医院现代化和国际化发展。音频视频的编码和解码、雷达信号的合成、车牌人脸指纹识别等等方面也均涉及到电子工程技术的应用，一些新型技术如卫星技术、数字技术、网络技术和光传输技术给各个行业的发展带来了革命性的变化。

3.2电子系统方面：可用于导航、通讯等各种电子信息系统方面的研究和开发，比如工程设计、施工、基站机房的调试，路由器、交换机的开发。例如在国防军事领域，目前，许多国家获得情报优势的主要手段是机载、星载、舰载和陆基传感器，将武器系统与通信网络技术综合是实施军队转型和联合作战必要条件。

3.3空间电子技术方面：可用于空间科学联合航天电子信息系统工作。

3.4电力系统方面：可用于国家电网相关工作，如电厂和变电站的设计、线路的调试，电器设备的研发、技术支持、项目管理等。

3.5电磁场和微波技术方面：用于天线、电磁场的应用系统研究、设计管理。

3.6电子消费品方面：用于硬件和软件开发，集成电路、数据通信的设计与研发等。

3.7其他非电子行业：汽车、化学、采矿、冶金、机械制造等行业同样需要涉及电子工程技术。

3.8本专业同学还可以继续深造，成为高校教师，从事科研工作。本专业未来发展的重点是：新型通讯业务产业、软件开发产业、电子信息产品制造业、集成电路开发产业。本专业目前最为短缺的信息技术支持人才有：技术故障排除、设备和顾客服务、硬件和软件安装及配置更新、系统操作监视和维修等技术支持人才。

4.电子工程技术的社会需求现状及前景

中国的IT行业虽已经起步几十年，但仍旧属于朝阳产业，备受学生和家长的关注，近几年一直都是报考的热门专业。目前，涉及电子工程类专业的发展方向多，社会需求量广，薪酬高，无论是国内还是国外社会需求都非常可观。但是由于近年来高校扩招，毕业生数量大，同样存在不小的就业竞争压力。总观近几年来本专业的市场供求关系，普遍还是保持相对稳定，本专业毕业生在全国各地均有比较广阔的市场，但主要集中在北京、上海、广州、深圳、浙江、江苏、大连等比较发达的沿海城市。对于这些IT行业发达的城市，社会需求虽大，但是大多公司或企业都要求应聘者有出色的专业技能和工作经验，就业竞争非常激烈，毕业生需要具有过硬的专业知识和基本素质才有可能被录用。

5.结语

通过对电子工程类专业的近几年的社会需求情况分析，我们可以看到本专业前景仍旧相当可观，但是就业竞争也越来越大，对专业性人才的要求也越来越高。俗话说打铁还需自身硬，本专业学生应当尽早确定自己的职业发展方向，扎实地学好本专业的基本理论与专业知识，不断提升实践动手能力；应届毕业生应当理性分析电子工程技术的社会需求，清醒地判断出最合适自己的发展方向，积极参与社会实践创新活动，培养团队协作精神和自主学习能力、提升个人综合素质，及时关注专业动态，提前做好就业准备。各大高校应当以社会需求为导向，加强实践创新型人才的培养，组织培训学生参加各种科技讲座和竞赛，指导学生完成符合社会需要的实际性工程设计，激发学生学习实践的热情和兴趣，提高学生的核心就业竞争力，为社会培养出新一代高科技人才。

作者：戚思远 李绪文 单位：武汉纺织大学电子与电气工程学院

参考文献

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关键词：电子工程 EDA技术

1、EDA技术概念及现状介绍

EDA是电子设计自动化（Electronic Design Automation）的缩写，在20世纪90年代初从计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助测试（CAT）和计算机辅助工程（CAE）的概念发展而来的。EDA技术就是以计算机为工具，设计者在EDA软件平台上，用硬件描述语言HDL完成设计文件，然后由计算机自动地完成逻辑编译、化简、分割、综合、优化、布局、布线和仿真，直至对于特定目标芯片的适配编译、逻辑映射和编程下载等工作。是计算机信息技术、微电子技术、电路理论、信息分析与信号处理的结晶。

现在对EDA的概念或范畴用得很宽。包括在机械、通信、电子、航空航天、矿产、化工、医学、生物、军事等各个领域，都有EDA的应用。EDA在教学、科研、产品设计与制造等各方面发挥着重要的作用。在教学方面，现在几乎所有理工科类的高校都有开设了EDA课程。主要是让学生了解EDA的基本概念和基本原理、掌握用HDL语言编写规范、掌握逻辑综合的理论和算法、使用EDA工具进行电子电路课程的实验验证并从事简单系统的设计。一般学习电路仿真工具（如multiSIM、PSPICE）和PLD开发工具（如Altera/Xilinx的器件结构及开发系统）。科研方面主要利用电路仿真工具（multiSIM或PSPICE）进行电路设计与仿真；利用虚拟仪器进行产品测试；将CPLD/FPGA器件实际应用到仪器设备中；从事PCB设计和ASIC设计等。在产品设计与制造方面，包括计算机仿真，产品开发中的EDA工具应用、系统级模拟及测试环境的仿真，生产流水线的EDA技术应用、产品测试等各个环节。EDA软件的功能日益强大，原来功能比较单一的软件，现在增加了很多新用途。如AutoCAD软件可用于机械及建筑设计，也扩展到建筑装璜及各类效果图、汽车和飞机的模型、电影特技等领域。

2、EDA技术的特点

EDA技术之所成为今天电子信息工程中的重要技术，具有“自顶向下(Top―Down)”的设计程序，这就确保设计方案整体的合理化；由于EDA采用高级语言描述，有语言公开可利用、描述范围广、可以系统编程和现场编程等特点；自动化程度高所以可以进行各级的仿真、纠错和调试工作。这些特点促使EDA技术得到广泛的应用。

3、EDA技术的作用

EDA技术中的温度分析和统计分析功能可以分析各种温度条件下的电路特性，便于确定最佳元件参数、最佳电路结构以及适当的系统稳定裕度，真正做到电路特性的优化设计。

由于受到测试手段和仪器精度限制，测试的时候会出现很多问题,DEA技术方便得全功能测试解决了数据测试和特性分析的问题。

4、EDA常用软件

EDA软件发展很快，目前被我国广泛应用的有：multiSIM7（原EWB的最新版本）、PSPICE、OrCAD、PCAD、Protel、Viewlogic、Mentor、Graphics、Synopsys、LSIIogic、Cadence、MicroSim等等。下面简单介绍一下PCB设计软件、IC设计软件、PLD设计工具及其它EDA软件。

4.1 PCB设计软件

PCB（Printed-Circuit Board）设计软件更是种类繁多，如Protel、OrCAD、Viewlogic、PowerPCB、Cadence PSD、MentorGraphices的Expedition PCB、Zuken CadStart、Winboard/Windraft/Ivex-SPICE、PCB Studio、TANGO、PCBWizard（与LiveWire配套的PCB制作软件包）、ultiBOARD7（与multiSIM2001配套的PCB制作软件包）等等。

4.2 IC设计软件

IC设计工具也很多，ASIC设计领域有名的软件供应商主要有Cadence、Mentor Graphics和Synopsys。中国华大公司也提供ASIC设计软件（熊猫2000）。

4.3 PLD设计工具

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2008年1月，《计算机辅助工程》杂志社进行编委改选并召开第4届编委会，将《计算机辅助工程》服务于CAE工程技术应用、推广最先进的CAE仿真设计理念、建立CAE资源共享平台确定为今后发展的重要目标. 因此，《计算机辅助工程》杂志社决定在2008年进行为期近1年的CAE推广交流活动――“中国CAE•2008总动员”，并成立组委会.

2008年1月10日，组委会经过精心准备，在同济大学召开首次大规模的CAE技术交流活动――“同济大学首届CAE技术应用研讨会”，为总动员活动拉开序幕. 研讨会得到安世亚太，MSC.Software，西希安工程模拟软件（上海）有限公司等企业的赞助，吸引了来自同济大学、上海海事大学、贵州大学、上海市CAE技术公共服务平台和上海航天电子技术研究所等科研院所以及相关企业的100多名代表出席会议.

2008年上半年，活动组委会分别组织和参与了一系列活动：

组织全国性征稿活动.

参加博览达软件科技（上海）有限公司举办的RecurDyn V7 中国上海新闻会.

参加Mathematica中国巡回讲座与培训――同济交大站报名宣传活动.

与西希安工程模拟软件（上海）有限公司举办OPTIMUS多学科优化交流研讨会.

邀请日本ATM都市建筑事务所董事长高桥恒夫先生到上海海事大学作报告.

邀请中科院院士钟万勰教授到上海海事大学作报告.

邀请美国工程院院士锁志刚教授为总动员活动进行指导.

积极向CAE行业专家约稿，并在活动网站上推出专家视点专栏.

组织《计算机辅助工程》期刊赠阅活动.

2008年下半年，为加强CAE人才培养，建立人才选拔体系，总动员组委会决定建立中国CAE人才数据库，并相应开展了CAE通讯员活动、CAE人才培养基金活动、CAE“超级工程师”选拔活动. 各地选手纷纷报名参加，1个月内组委会就收到电子邮件上千封，活动报名人数达502人，把总动员活动推向. 组委会专家经过近1个月的紧张忙碌，根据报名选手的水平，建立3类CAE人才数据库，这是我国CAE发展史上从未有过的先例.

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1.自主：自己做主；不依赖于人，不受制于人。

2.自主的航天元器件元器件：产品及形成该产品全过程的全部要素不受制于外国或他人，航天用户可以公开并稳定地获得电学和环境性能、可靠性、供货周期和价格等适宜航天型号的元器件。自主的航天元器件定义中涉及的术语：（1）元器件产品已通过元器件设计定型，可重复生产的产品。（2）全过程元器件研制全过程包括：元器件芯片设计、生产线、封装、测试、可靠性试验、应用工具和外购件（材料）等。（3）公开直接进口贸易或采购渠道。（4）稳定在型号研制至任务结束的全寿命周期内，可以公开获得，不出现停产、断档等问题。（5）形成产品的全部要素（简称全要素）可以认为，全要素不受制于人，航天用户就“可以公开并稳定地获得电学和环境性能、可靠性、供货周期和价格等适宜航天型号的元器件”。而全要素是隐性的，不谈自主时，是不被关注的。谈自主元器件时，还不关注，不明确指出这些隐性的因素，就不能揭示元器件自主的关键所在。仅以外壳上有中国制造的标识，不知道内部芯片是外国的，可能导致大家对是否自主的判断出现误判。形成元器件是一个复杂的过程，如何表征形成元器件的全要素，同样复杂。初步研究表明，形成元器件的因素有上百个之多，因此，由全部因素提炼出全要素、支撑自主的定义并形成简单明确的定量方法和判据，是本文探讨的重点之一。

3.基本自主的航天元器件定义：元器件产品及形成该产品全过程的主要要素不受制于外国或他人，航天用户可以公开并稳定地获得电学和环境性能、可靠性、供货周期和价格适用于航天型号的元器件。

4.不自主的航天元器件定义：元器件产品及形成该产品全过程的主要要素受制于外国或他人，航天用户不能公开或稳定地获得电学和环境性能、可靠性、供货周期和价格适用于航天型号的元器件。

5.自主、基本自主与不自主定义的异同分析：可以看到，自主与基本自主的定义变化只有2个字，全部要素变成为主要要素。自主与不自主的变化只有3个字，不受制变成受制，可以公开并稳定，变成不能公开或稳定。显然，要素是核心。

6.要素：说到要素，观察的视角不同，结果会不同。以基本自主的视角，以集成电路为背景，主要要素研究的初步结果是：要素分为两级为宜。一级要素的作用是提示是否基本自主的判断方向，二级要素是一级要素的分解和细化，是定量判断是否基本自主的基础。一级要素有8个，其中5个为0分否决，见表1自主的要素和定量分值表”中一级要素列。二级要素有30个，见表1中二级要素列。

定量判断自主程度的判别方法和判据

1.方法：（1）将一级要素和二级要素赋予量化分值。（2）二级要素如果是0分，则上级要素为0分。（3）各个一级要素得分，是所属的二级要素累计分。

2.判据：（1）一级要素之和是90分以上（含）是自主，60分以上（含）是基本自主，60分以下是不自主。（2）二级要素均满足够用及以上，才能判为自主。（3）0分否决的一级要素所属二级要素出现0分，该器件为不自主。

可控和可控的航天元器件的有关定义

1.可控：可能或能够控制。

2.控制：控制主体按照给定的条件和目标，对控制客体施加影响的过程和行为。

3.可控的航天元器件：“元器件产品当前或者长久的获得，存在受制于外国或他人的损失风险，经评估其风险可接受或者有规避风险的措施，元器件的电学和或环境性能、供货周期、稳定性和价格在预定的时间内适宜航天型号的元器件。

4.关键词句：（1）当前或者长久当前指可以接受订单，但存在周期长、交货不及时、质量不稳定等情况。长久指型号研制至使用周期内。（2）损失风险可以接受损失风险是指产生不希望后果的可能性。比如“国产”器件，生产流片所在合资线已经预告将要停产，因此不可接受。再如进口器件有下面2种损失风险短期内出现的可能性不大，因此可以接受：①国际形势巨变，商用器件也禁运。②预定的商用现场可编程门阵列(FPGA)服从摩尔定律，小容量的很快出现停产。（3）有规避风险的措施有规避风险的措施的前提是已经识别出风险，规避风险的措施是有替代方案（仅指元器件形成要素）。如果有多样化选择的条件，就不会在“一棵树上吊死”，有“条条大路通罗马”的评估结论，风险也就化解了。

5.可控是手段：也是阶段目标对于不自主元器件，用户的解决手段可能有三种之多。（1）等待自主元器件出现再启动型号研制；（2）抓到什么用什么；（3）选择可控的元器件。显然，选择可控的元器件为首选。对于自主的要求或目标不能实现而言，可控是解决不自主问题的一种手段。然而，实现可控也并非轻而易举。从这个角度，可控也是要求或目标。

可控的要点

1.风险识别

通过本文提出的自主定义，可以方便地识别出器件自主的程度，并且得到导致该器件被判断为基本自主和不自主元器件的要素。找出这些要素，也就识别了风险源。特别是0分否决的要素，是高风险源。例如，A器件是进口元器件，属于本文表1《自主的要素和定量分值表》的1级要素第5个“全过程地域”中2级要素第15个“非友好国”，其风险不仅有，而其是高风险。B器件不是进口元器件，但测试在境外，属于本文表1《自主的要素和定量分值表》的1级要素第5个“全过程地域”中2级要素第14个“境外，可公开用途”，其风险有，是中等风险。

2.风险评估和控制

依据可控的航天元器件定义，风险评估和控制应至少考虑三个方面：一是评估为消除已经识别出的风险源所需要的资源条件是否具备，分析由不自主向基本自主和自主的路线图和时间表是否有不可控的因素。二是评估国内和国外元器件的可获得性，以及相应的质量保证和应用验证能力等。三是评估战略储备的必要性和可能性。一般认为，国内近期可以研制，或者长久的可获得性较好的元器件属于风险可控，并已有相应的管理办法，提示使用进口元器件的出口限制、停产、周期长和价格高等风险，旨在促进航天元器件的自主可控。本文提出的风险控制措施，不包括元器件需求方更改自己的元器件需求内容（一般说法是用户改设计）。其原因是，目前，航天设计师采用的一般方法是使用已有的货架元器件和利用已有的IP核实现诸如SoC之类的器件，实现航天产品的功能和性能。因为受制于人，可获得性差，用户改变对一个特定器件需求，不能改变该器件自主可控程度的属性。例如，5000万门FPGA买不到，将设计改为选择5个1000万门FPGA替代，这个措施的作用是规避了5000万门FPGA不可获得的风险，是规避了5000万门FPGA不能获得导致用户设计失败的风险。但是5000万门FPGA属于不自主、不可控器件的性质仍然没有变化。

结论

自主的航天元器件：元器件产品及形成该产品全过程的全部要素不受制于外国或他人，航天用户可以公开并稳定地获得电学和环境性能、可靠性、供货周期和价格等适宜航天型号的元器件。可控的航天元器件：元器件产品当前或者长久的获得，存在受制于外国或他人的损失风险，经评估其风险可接受或者有规避风险的措施，元器件的电学和或环境性能、供货周期、稳定性和价格在预定的时间内适宜航天型号的元器件。自主与可控有关联，更有区别。关联：均是解决受制于人的压力的对策。区别：自主与可控侧重对象不同，应用重点不同。（1）自主：侧重于研制国产元器件产品自主性，关心研制全过程的完整的受制要素，这是在从根本上解决受制于人的路径，这是长期的需要投入巨大资源的历史性工作。（2）可控：侧重于识别风险，判断研制国产器件和使用进口元器件产品可控性，关心受制引起的损失风险和应对方法，这是适应需求的权宜之计。虽是不得已而用之，虽然也要长期使用，但建议谨慎使用、限制使用，在使用中考虑由可控向自主转化。

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关键词：固态记录器；FPGA；SDRAM；乒乓缓存

中图分类号：TP368.1 文献标识码：A 文章编号：1004373X(2008)1801703

Applications Research of Realtime Solidstate Recorder Technic

ZHOU Xiujuan1,2,CHEN Wen1

(1.School of Electronic Information and Electrical Engineering,Shanghai Jiaotong University,Shanghai,200030,China;

2.Shanghai Aerospace Electronic and Technology Institution,Shanghai,201109,China)

Abstract：With improvement of the performance in satellite,the performance in satellite is restricted with the solidstate recorder which has small capacity and single memory cache.It is the exact problem to develop the solidstate recorder which has high realtime,big capacity and high stabilization.Because aerospace electronic system can′t be repaired,the stabilization and dependability requirements are very high in system.However,the devices can be selected are not so many.FPGA and SDRAM devices are used to make a pingpong memory cache hardware configuration to take the place of single memory cache structure in the past project in the paper.The realtime of solidstate recorder is very high and the memory capacity is very big.There are plenty of problems in the research process and correlative resolvents are put forward about the problems.And the resolvents are the innovation too.The solution can be applied to all relevant civilian system,the stability and reliability of a similar system are enhanced.

Keywords：solidstate recorder;FPGA;SDRAM;pingpong cache

随着航天技术的飞速发展，为了准确保留相关重要信息，卫星载荷对数据传输系统的实时性和固态记录器的存储容量要求在不断提高。以往数据传输系统的固态记录器或者采用相对独立的读写方式进行工作，实时性不强；或者存储容量不够大，保留的信息不够多\3\〗，无法满足系统应用要求。

对于普通的民用实时数据传输系统，以目前的电子器件发展水平，实现难度不高。不过，航天电子系统最大的特点是不可修复，一般的电子系统要求稳定可靠地在太空恶劣的环境中运行几年，可靠性要求非常高是该类系统的基本要求，能满足系统应用要求的电子器件也不是太多\。在研究开发过程中发现，在可供选择的器件中，设计一个低功耗、大容量、高速率的固态记录器有很多问题需要解决。这里对设计中存在的若干问题进行了深入的研究，并提出了相关解决方案。

1 器件选型

根据系统应用要求，固态记录器的数据传输速率至少要达到160 Mb/s以上，存储容量至少要达到120 Gb以上。据调研，目前能提供的存储器单片容量，SBRAM最大的存储容量只能达到9 Mb，远远不能满足应用要求；而SDRAM单片存储芯片可达到容量4 Gb、工作频率167 MHz以上。用多片这样的SDRAM器件级联完全可以满足系统存储容量和传输速度的应用要求。不过SDRAM器件需要定期刷新，应用难度比较大。

目前FPGA器件发展比较成熟，该器件为大多数复杂数字系统提供技术解决方案。在复杂数字系统中，以FPGA为核心器件，外加一些存储器件和电气接口器件的设计方案已成为主流解决方案。不过，以往市面上提供的FPGA芯片的硬件资源一般都比较少，本课题除了数据传输和存储的应用要求外，还要对数据进行一些算法处理，需用多片资源少的FPGA器件配合一些电路分任务处理才能满足应用要求，与体积小、功耗低的设计任务相矛盾。随着FPGA器件的发展，Xilinx公司的VirtexⅡ系列FPGA器件，其Slices可达几百万门，Block Memory资源丰富，器件内部提供了大量的数字时钟管理器(DCM)分配时钟域，其内部时钟最快可以到420 MHz\，该器件所提供的内部资源和引脚数目可以满足产品设计要求。

2 固态记录器的工作原理

图1是固态记录器系统硬件框图，系统主要由以下几个模块组成：相关算法处理模块，SDRAM存储模块，SDRAM读写控制模块，串口收发控制模块，读写缓存模块(由FPGA内部的FIFO构成)等。

图1的工作原理如下：上位机以"起始字符1+起始字符2+起始字符3+起始字符4+控制命令+校验和+结束字符1+结束字符2+结束字符3+结束字符4"的通讯协议向串口接收电路发送相关的控制命令。当串口接收电路接收到写控制命令时，与此同时，串口发送电路向上位机以"起始字符1+起始字符2+起始字符3+起始字符4+接收到相关控制命令＋校验和+结束字符1+结束字符2+结束字符3+结束字符4"通知上位机固态记录器已经接收到控制命令；以这种通讯协议进行8次握手，如果8次握手通讯都是正确的，数据算法处理组合模块输出读状态控制信号；当读状态信号有效时，输出48位并行有效数据，相关的算法处理模块接收输入的数据并完成相关算法处理，然后将处理后的数据写入写缓存FIFO中；然后由SDRAM控制器的写控制模块将写缓存FIFO中的数据存入SDRAM的一个存储体中；当该SDRAM存储体存满时，SDRAM控制器停止对该存储体的写操作，与此同时，SDRAM读控制器读出SDRAM另一个存储体中已经存满的数据存入读缓存FIFO中，并将读FIFO中的48位并行数据读出采用时分复用的方案，变换成8位并行数据，分6次输入给数据算法解析比对模块进行处理；当数据处理完后，输出写控制状态命令，将处理数据输出给下一级电路使用。当读存储器中的数据全部读出时，SDRAM读控制器停止对该存储体进行读操作。当完成一次读写操作后，下一次操作将SDRAM存储体的读写互换，如此交错进行读写控制即可实现实时数据处理和传输。当上位机以相同的通讯协议发送写停止和复位命令时，固态记录器停止写操作或者进行系统复位操作。

3 设计中出现的问题和解决方案

3.1 电源和FPGA配置

这里使用Xilinx公司FPGA的主串配置方案。该配置方案的工作过程如下\：系统上电时，当内核电源VCCINT和I/O电源VCCO都达到门槛电压值后，FPGA对配置模式进行采样；当FPGA采样到是主串配置方案时，FPGA输出配置时钟CCLK和串行配置数据；系统上电时PROGB和INITB两个信号分别有1个低电平周期，INITB信号低电平时对配置芯片进行复位，使配置芯片内部的指针指向配置芯片的地址0，PROGB信号从低电平变为高电平后，FPGA接受串行配置数据进行器件配置，在整个过程中，DONE信号始终为低电平，当配置成功后，DONE信号自动拉高(如果DONE信号一直为低电平，说明配置失效)。

实验过程中发现Xilinx公司的FPGA，如果内核电源先于I/O电源上电或同时上电，FPGA的配置不会有问题；如果内核电源滞后于I/O电源上电，FPGA的配置往往会失效\。关于Xilinx公司的电源供电问题，TI和National公司都提供了很好的电源管理解决方案，在做功能实验过程中发现，使用该电源管理方案，FPGA的配置非常稳定可靠，没有发生过配置失效的现象。不过，该电源管理方案中所使用的器件没有宇航级的器件，无法满足实际系统的应用要求。实际应用系统中用的是宇航级的电源器件，同时输入1.5 V和3.3 V的电源给记录器供电。在大部分情况下，该电源供电方案不会出现FPGA配置失效的问题，不过当系统进入高低温实验箱进行环境实验时，经常发生配置失效的问题。

为了解决FPGA上电时序问题，这里利用增加I/O电源电容，增加I/O电源上电时间；或者增大内核电源输出电流，减小内核电源电容，减小内核电源上电时间的方案进行解决。实验中发现，FPGA配置稳定性有所提高，但在进行环境实验时，偶然还是有配置失效的现象发生。后来，笔者在PROGB和INITB两个信号上分别加2个100 μF以上的大电容，与2个信号上的上拉电阻分别组成RC电路，延长信号的低电平时间，实验发现，该解决方案取得了明显的效果，在进行高低温实验时，没有发现配置失效的现象。后来，笔者对设计进行了改进，将PROGB，INITB，DONE和一个I/O都接到上位机的I/O上，将FPGA中不用的引脚设为低电平，输出到上位机的I/O输出一个固定的高电平，上位机定期查询DONE信号和I/O信号，如果发现DONE信号和I/O信号中有一个不正确，上位机给PROGB和INITB信号发一个100 ms的低电平，将配置芯片中的固化程序重新加载到FPGA中去，具体实现方法如图2所示。实验中还发现DONE信号的驱动能力很弱，该信号最好能通过一个总线驱动器与上位机的I/O相连。通过以上处理后，该记录器在高低温实验箱中进行一系列的实验，包括在极短的时间内，将温度从-40 ℃变化到125 ℃的温度拉锯实验，反复开关电源，FPGA的配置都是成功的，系统能稳定地工作。

3.2 FPGA可靠性设计

提高FPGA运行的可靠性，最有效的途径是规范的时钟设计和合理的EDA软件约束设计\。在FPGA设计中，有全局时钟、门控时钟、行波时钟和多时钟系统4种时钟。多时钟系统是前面3种时钟类型的任意组合。全局时钟是最简单、最可靠的时钟，全局时钟的延时是可预测的，在FPGA设计中，最好的时钟方案是：由专用的全局时钟输入引脚驱动单个主时钟去控制设计项目中的每一个触发器。由组合逻辑和时钟信号经单个"与门"或单个"或门"后产生的时钟信号为门控时钟。显然门控时钟可以转换成全局时钟，转换方法是，将组合逻辑转化为时序逻辑控制模块的一个使能输入信号，该模块的输入时钟仍然用全局时钟。转换时，可以利用D触发器对毛刺不敏感的特性，用插入D触发器和流水线的思路进一步提高电路运行的稳定性。行波时钟是指一个触发器的输出作为另一个触发器的输入时钟。用门控时钟转全局时钟的解决方案，行波时钟是可以转化成全局时钟的。

这里的存储器除了完成数据的传输和存储外，还有很多复杂的硬件处理算法和相关的控制逻辑。随着算法复杂程度的提高。设计中发现，每增加1个设计模块后，FPGA的速度性能可能会明显降低。通过增加全局约束的方式重新综合布线，经常发现性能改善不明显。打开底层编辑器发现，增加新设计模块后，FPGA内部的布局布线发生很大的变化。对于这种问题，Xilinx公司的EDA集成开发软件ISE提供了一个非常理想的解决方案。该集成开发环境中提供了一个小插件Floorplan，该插件能将设计工程中的模块分别进行逻辑锁定和布局布线锁定，每一个模块即相当于一片ASIC芯片，然后使用增量设计在顶层工程中使用全局约束将锁定的模块进行整体布局布线。利用该解决方案可以保证最后的设计性能。从而提高系统的速度性能和稳定性。

3.3 其他问题

实验中发现，FPGA器件和SDRAM器件都是高速器件，相关的信号线必须进行阻抗\，否则，信号线上会产生很大的过冲和欠冲。信号线上的过冲和欠冲，一方面降低了电路运行的可靠性，另一方面对器件也有很大的伤害，更重要的是，在系统联调过程中，欠冲信号对前级模拟电路的干扰非常严重，产生了很大的地弹噪声，使前级模拟电路无法正常工作。

关于SDRAM控制器的设计，国内外已有不少公开发表的论文\11\〗。根据器件资料和相关论文，笔者发现，在SDRAM控制器设计中，将刷新计数器的逻辑优先级设为最高，当处在刷新周期时，其他的控制逻辑都保持不变，其他控制逻辑从属于刷新逻辑是设计的基本思路，以这条思路为出发点，可能会起到事半功倍的效果。设计中还发现，SDRAM控制器中的双向口要消耗大量的布线资源，而且在数据切换时延时很大，SDRAM的读写时钟最好是经FPGA内部的锁相环锁相处理后提供的，不要简单地使用时钟反相等粗糙的处理方式进行，这样有利于提高数据传输的稳定性。

4 结 语

针对航天电子系统应用的特殊要求，采用工程应用中发现问题、解决问题的方法，对固态记录器的可靠性和稳定性设计进行了深入的研究和探讨。文中解决问题的方法完全可以应用到相关的民用系统中，提高类似系统的稳定性和可靠性，具有很大的工程应用价值。

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