一种适应 AM0 光谱的侧打光模拟器设计与研究

一、引言

随着各类新型装备的升级应用，航天设备在导航、对地监测、通信保障中发挥了重要作用。我国的卫星及各类航天器数量飞速增长，卫星及航天器在空间执行各类探测与保障任务，需要在空间滞留时间越来越长，携带的设备用电量需求也越来越多。目前航天器在外太空的能源补给都是依靠多结空间太阳电池提供，对太阳电池的功率密度要求越来越高，推进空间太阳电池的材料应用研究和加工工艺技术的快速进步。同步的，对于满足多结电池测试的 AM0 模拟器的需求越来越强烈。

二、系统组成

一种适应AM0 光谱的侧打光模拟器主要包括闪光光源驱动系统、光源系统、暗室、电子负载、测试框架以及PC 机；其中，闪光光源驱动系统、光源系统分布在暗室的发光端，电子负载、测试框架以及PC 机分布在暗室的测试端。

图 1 AM0 侧打光模拟器整体框图

1-闪光光源驱动系统、2-光源系统、3-暗室、4-电子负载、5-测试框架、6-PC 机

三、主要系统组成设计原理

1、闪光光源驱动系统设计原理

闪光光源驱动系统为高压触发及自动反馈控制环路，保证发光光强的稳定；包括交流电路、整流电路、充电控制电路、储能环路、触发电路和光源驱动电路；交流电路、整流电路、储能环路通过线路依次连接，储能环路分别与充电控制电路和光源驱动电路通过线路连接，触发电路通过线缆连接到光源系统。闪光光源驱动系统通过一定的时序，实现高压触发、大电流放电、自动反馈补偿，保证光源产生稳定的模拟光。

图 2 闪光光源驱动系统原理图

2、光源系统设计原理

光源系统包括光源、聚光系统和滤光系统；聚光系统和滤光系统均包含反射罩和 AM0 滤光片；其中，反射罩设置在光源系统的最底层，光源设置在反射罩的中心轴线上，AM0 滤光片紧贴在反射罩的表面。聚光系统对光源产生的光进行收集，让其更加有效地投射到测试面上，从而在测试面实现最佳的亮度和均匀性。滤光系统可以有效过滤能量较高的光谱波段，使光源产生的模拟光在350-1800nm 各个波段有效匹配太阳光。

图 3 光源系统原理框图

四、结论

针对多结空间太阳电池 AM0 光谱测试需求，采用带有自动反馈控制环路的光源驱动系统驱动光源实现稳定模拟光后，通过光源系统的聚光及滤光装置保证模拟光的光谱与太阳光匹配，结合暗室内的光阑，保证模拟光到达测试面处的光谱均匀度达到标准要求。本文设计的一种适应 AM0 光谱的侧打光模拟器有效满足多结电池的测试需求，目前已经在多个单位成功测试。

五、参考文献

[1] 光伏检测 by 爱疆科技.论 AM0 太阳光模拟器如何助力航空航天事业的发展：中国，武汉爱疆科技官方账号.2025-02-25.

[2] 年夫来. 一种适应 AM0 光谱的侧打光模拟器：中国，CN202011606037.0[P].2021-05-111.

作者简介：年夫来（1987-），男，怀远人，工程师，硕士，研究方向：光伏与通信测试。

高性能物联网综测仪整机研制与工程产业化（编号：2022YFF0706701）资助。