[科普中国]-北斗三号：声表面波滤波器如何提高信号精度？

编者按：

北斗卫星导航系统（以下简称北斗系统）是中国着眼于国家安全和经济社会发展需要，自主建设、独立运行的卫星导航系统，是为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务的国家重要空间基础设施。目前，我国正在实施北斗三号系统建设，计划到2020年前后，完成30余颗卫星发射组网，为全球用户提供服务。

在北斗系统建设过程中，实现了核心关键技术的全面突破，涌现出大批优秀科研攻关团队和个人。即日起，《军事科技前沿》将持续聚焦北斗系统建设，解读其中的核心装备、关键元器件等重要技术突破，以及在这背后默默付出的科技工作者和他们所展现出的科学精神。

出品：科普中国

作者：赵清建 苏波 陈佳佳

监制：光明网科普事业部

2月12日，我国采取一箭双星方式，在西昌卫星发射中心成功发射了北斗三号工程第五、六颗组网卫星。这两颗卫星上均装载了由中国航天科工二院23所下属北京航天微电科技有限公司独立研制的声表面波滤波器。那么，声表面波滤波器有何作用？又是如何研发出来的呢？

2月12日，北斗三号工程第五、六颗组网卫星在西昌发射。梁珂岩摄

声表面波滤波器是卫星导航系统中的核心元器件，主要用来滤除通信中的各种干扰信号，确保卫星与地面中心保持顺畅的通信，重要性可见一斑。在太空这样及其复杂和严酷的环境中，高可靠高性能的声表面波器件对卫星通信的精度起到决定性作用。 在北斗工程初期，该技术仅为少数国家掌握，在国家对重要工程元器件自主可控的要求下，北京航天微电科技有限公司的声表面波团队奋起直追，研制出了性能可媲美国外的滤波器，并于十年前成功应用到北斗工程中。

“我们团队已经为北斗工程研制生产了十年的声表面波器件，从来没有发生过质量问题”，声表设计团队的负责人王永安说，“在产品顺利交付前，一丝一毫都不能放松，一直到卫星进入轨道后正常运行才会完全放下心”。

去年王永安喜得爱女，那个时候产品试验正是重要关头，他在医院守候了一夜，女儿被抱出来后，只匆匆看了一眼，他就带着满腹留恋赶回单位查看试验结果。“现在晚上也经常回去很晚，都没有多少时间跟女儿交流，还好爱人一直都理解并支持着我。”他笑笑。

“北斗工程卫星配套的声表面波器件对指标要求很高，针对不同的指标要求，每种器件都需要单独进行研制，并且制定相应的工艺方案与可靠性方案，不仅难度不小，而且工作量很大，作为新人，这的确是个不小的挑战，但是事实证明这难不倒我们。”项目骨干之一的苏波，作为迅速成长起来的新人，在看到现在卫星发射成功时，深感自己两年多的努力没有白费。

北斗卫星用声表面波团队里最年轻的设计师叫贺强，是航天科工双创项目中的负责人之一，他的项目刚刚获得国际发明展览会金奖。“我们目前的目标并不仅仅只是星用领域，北斗产业目前方兴未艾，以后的机会将会非常多。”“我们现在已经在考虑如何把产品与北斗产业相结合，如果成功了，将带来十亿以上的产值”。

过去十年，王永安、史向龙、范佰杰等80后“老一代”设计师顶住了压力，设计出多款应用于北斗一期与二期工程的高性能滤波器，为北斗工程的顺利进行作出了重要贡献。在项目进行中，一批新人也迅速成长了起来。如今，面对要求更高、系统更复杂的北斗三期工程，苏波、贺强等青年设计师作为研制中坚迅速投入到新项目中。

在项目研制期间，苏波家里有怀孕的妻子，王永安闺女未满周岁。但是由于任务周期紧，大家都主动加班加点，放弃了很多与家人相聚和休息的时间，全力保证科研任务的顺利进行。

“星用声表面波器件应用于卫星的测控、应答机等各个分系统中，小批量多品种，这样设备需要频繁更换参数，同时又要求器件具有极其高的可靠性，这给工艺团队带来很大的挑战。”工艺团队负责人陈瑞说。

工艺师王俊明通过个人的巧妙思考，在设备上加装遥控挡板，可以在同一炉次设备内制作两批产品，生产效率提升了50%，相当于增加一台几百万元的设备。

工艺师杜宁发现在刻蚀生产中人工操作困难，且每次都只能单片操作，在陈瑞的协助下采用夹具操作，不但解决了操作困难的问题，还可同时刻蚀多个基片，提高了刻蚀的均匀性。

在某次发射前夕，总体单位打来电话，接收系统信号异常，需要紧急排故。卫星发射窗口时间有限，声表器件团队进入紧急状态，从原材料检验、设计图纸排查、工艺流程记录复查、试验数据分析，数十人的队伍分工明确，紧张有序，协助总体单位改进电路设计，增加冗余度，妥善解决了信号异常的问题，保证了按时发射。

伴随着巨大的火箭尾焰，卫星进入预定轨道正常工作，清晰的信号进入终端系统，海上、高山、沙漠、森林，北斗导航系统始终精确定位，声表滤波器也持续进行杂波信息过滤，为北斗三号提高信号精度。

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