今天，伴随着火箭的发射成功，承载着全国人民重托的神舟十二号载人飞船载着航天员再一次奔向太空，奔向空间站天和核心舱，这意味着中国人正式开启在自己建造的“太空家园”中开展重大科学实验。
瘦身“健体”，小身材更可靠
在载人飞船测控与通信产品家族里，最重要的两位成员当属应答机和空空通信机了。应答机用于传输船-地之间的遥测、遥控、话音及测轨数据。空空通信机建立与空间站核心舱之间双向通信链路，主要传输图像、话音及定位数据等。根据空间站工程任务需求，本次飞船所使用的应答机及空空通信机增加了数据下行链路带宽，但需具有更轻的重量，更小的体积和更高的可靠性。
在应答机产品初步方案设计时，中国航天科技集团八院电子所产品技术负责人金骏，采用最新的射频微波集成电路技术，将原来的分立元器件升级为集成器件。“这样不但减少了元器件的数量，还减小了产品的体积和重量，神舟十二号应答机的体积和重量，仅仅是神舟十一号应答机的一半。” 金骏说道。
起初方案设计和生产似乎顺风顺水，然而产品电性能测试结果如同一盆冷水，浇灭了所有人心中的欢喜。测试发现，这台产品的电磁兼容指标有所恶化，不能满足飞船的使用要求，“瘦身”的结果是“伤身”。经过分析，其原因在于产品的体积减小之后，辐射杂波在狭小的空间里相互“串门”，干扰了电路的正常特性。为了给产品“疗伤”，八院研制团队从元器件重新选型和切断干扰路径两个方向下手。产品中最大的干扰源是分频器，为了兼顾性能和电磁兼容，研制团队选择了多款不同规格的分频器经过仿真分析才最终定型。同时严控传输信号的印制线和导线安全间距，避免不同的信号互相“串门”。最终，电磁兼容问题得到了完美的解决，应答机“瘦身”取得了真正的成功。
空空通信机的“瘦身”优化设计方案，采用了硬件功能软件化的思路，不同需求采用选择不同软件配置项。针对不同的工作模式，中频信号处理模块采用硬件通用化设计和软件无线电技术实现对中频信号的信息提取和基带处理功能，最终空空通信机重量减少1/3，体积减小1/2，同时产品研发时间更短、产品调试效率更高。
“技能”升级，信息传递实时又安全
在载人飞船产品家族里，还有一位重要成员就是 “话音处理设备”。话音处理设备作为航天员天地通话、器间通话的必需设备，可为航天员在发射、在轨、返回等环节提供实时语音通信保障。
本次随神舟十二号载人飞船升空的话音处理设备实现了多项“技能升级”。八院话音产品技术负责人黄建青介绍道：“与神舟十一号相比，在原有的天地话音链路的基础上，增加了全新的用于交会对接的空空话音链路通道，可以实现载人飞船与空间站对接前的高质量双向通话，为航天员们在空间站这个太空家园中的生活和工作提供了便携式通话服务，航天员可以不用来回在各个舱之间穿梭就可以进行信息传递。”
与天地链路相比，空空链路存在带宽限制，为了保证通话质量，电子所话音处理团队开展了多项方案论证和技术攻关工作，对话音编码算法进行了多次模拟和仿真，经过对编码模式进行改进，“最终使空空话音链路的编码速率降低了的情况下，通话质量依然清晰。”黄建青兴奋的心情溢于言表，“同时，为了提高天地通话的可靠性，神舟十二号话音处理设备增加一路话音数据下行链路并通过USB应答机下传，通过增加冗余备份通道，确保了话音天地长链路传输的可靠性。另一方面，与兄弟单位一起研制的加解密模块中的密码算法也进行了全新升级，使天地密话通话更具安全性。”
为了实现“技能升级”，确保技术状态更改的正确性，八院话音处理团队在黄建青的带领下在短短的半年的时间里从方案论证到实现，完成了产品的电性能验证及各类鉴定试验的考核，从而保证飞行产品的按时投产与交付。“每一次的升级，对我们也是一次提升，如何保质保量地完成任务，确保成功一直是我们矢志不渝的追求。”黄建青说道。
组批投产，有速度更有质量
根据载人航天工程实施规划，八院测控通信产品研制任务呈爆发式增长，然而研制周期从原来的2年压缩至6个月，对产品化设计能力及科研生产管理模式提出了巨大挑战。
为加快产品研制进度，降低产品研制成本，确保产品百分百可靠，八院测控通信产品项目团队在技术负责人吴庆学和项目经理林川的带领下，根据任务特点，采用通用硬件模块化的设计思路，按最大包络开展设计和技术保障，同设计、同备料，同投产、同调试、同试验，合理制定计划，责任到人。“接到任务时，我们都感到手足无措，那几天嘴上都起了好几个泡。”林川回忆起那段时光仍记忆犹新，“航天就是一个一个大家庭，有困难大家一起上。”项目办根据任务特点和需求，以目标为导向，优化项目团队人力结构，由原来“一人负责一个型号一个产品”的局面转变为由“团队一起负责多个型号多台产品”的并列式。同时，项目团队积极参与总体的方案论证，仔细梳理型号产品的需求，按最大包络需求开展设计，为后续组批投产提供技术保障。
设计师团队在充分继承神舟十一号产品设计的基础上，把电路设计成“标准的、通用的”模块，根据最大包络设计思路，采用通用电路、印制板及结构，根据任务新要求进行适应性修改。如应答机团队针对100V和28V两种供电接口，选用了电源器件封装兼容，印制板通用，只需根据不同供电电压，选择相应的电源转换器件即可，极大提升了研制效率的同时，也使通用化产品在组批投产阶段被多次验证考核，确保产品的百分百可靠。
作者：史博臻 刘艳丽 金骏
编辑：史博臻
责任编辑：张懿
来源：图：王淇俊
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