[发明专利]一种监视码内置的四象限硅光电池

说明书

本发明提出一种监视码内置的四象限硅光电池，包括受光面和非受光面。受光面由位于四角的检测码、位于检测码中间的监测码、将各码道光电流信号引出的电极引线组成；背光面为各码道光电流的公用地线区域，并通过电极引线引出。太阳光线透过掩膜玻璃通光孔，入射到硅光电池受光面上。当太阳光线以不同矢量角入射时，各码道受照面积不同，输出不同幅值的光电流，并通过电极引线引出。通过采集各码道光电流，可用于太阳矢量双轴方位角检测和视场边界指示。该新型四象限硅光电池可用于构建双轴模拟式太阳敏感器，在满足双轴太阳矢量角检测的同时，更便于构建视场边界，算法灵活，应用可靠，具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种监视码内置的四象限硅光电池，属于航天器GNC系统中模拟式太阳敏感器技术领域。

背景技术

太阳敏感器可用于检测与太阳敏感器相固联的空间飞行器本体相对于太阳矢量的方位，以确定空间飞行器的姿态，适用于各类轨道的卫星、飞船及探测器的姿轨控制、帆板定向等任务，是航天器GNC系统中重要的测量部件。

微小卫星具有质量轻、体积小、研制周期短、机动性强、发射灵活、可编队组网等特点，在军民两用高新技术中具有独特的应用价值，近年来得到了迅速发展。同常规卫星相同，GNC系统是微小卫星平台各功能实现的重要保障。而由于太阳位置适中，太阳敏感器易于实现小型化和低功耗，可高可靠地对太阳矢量角进行高精度检测，适用于微小卫星的帆板定向、卫星定姿等多种任务，成为微小卫星GNC系统应用最多的姿态敏感器之一。

基于光电池光伏特性的模拟式太阳敏感器在小体积、低功耗、低成本、高更新率等方面具有很大优势，而目前模拟式太阳敏感器大多基于A/B型硅光电池，仅能测量单轴太阳矢量角，且敏感器体积、质量、视场和精度等指标均不能满足航天器日益增长的发展需求，特别是微小卫星的发展，对其应用提出了严峻挑战。

发明内容

本发明的技术解决问题为：针对现有模拟式太阳敏感器存在的缺陷，提出了一种监视码内置的四象限硅光电池，可用于构建双轴微型模拟式太阳敏感器，可在双轴大视场范围内实现太阳矢量角的高精度测量，并具有视场指示功能，具有算法简便、灵活的特点，可对现有模拟式太阳敏感器实现功能替代，并能充分满足未来卫星平台微小型化、智能化的发展趋势，具有广泛的应用前景。

本发明的技术解决方案为：一种监视码内置的四象限硅光电池，包括受光面和非受光面；

所述的受光面包括检测码区、监测码区、集电区和电极引线；检测码区为正方形，将正方形的检测码区均匀划分为四个象限，在检测码区上光刻出四个独立的同尺寸同面积的检测码，分别为第一检测码、第二检测码、第三检测码、第四检测码；在相邻两个检测码之间分别布设有长方形监测码、左监测码、下监测码、右监测码，其中监视码的长与检测码的边长相同，监视码的宽小于检测码边长的1/4；

集电区位于四个检测码的外侧，分成多个子集电区，分别与四个检测码以及四个监测码相连，用于收集四个检测码和四个监测码在光照下输出的光电流，并将光电流通过与各个子集电区连接的电极引线引出；

所述的非受光面为四个检测码和四个监测码的光电流的公用地线区域；非受光面的公用地线区域通过电极引线引出。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)本发明所述的四象限硅光电池，设置有四个检测码和四个监测码，可实现太阳矢量两轴方位角的同时测量，并具有视场边界指示功能；

(2)本发明所述的四象限硅光电池，分别基于检测码和监测码输出的光电流，均可实现太阳矢量角检测和视场指示，提高了所述硅光电池应用的灵活性；

(3)本发明所述的四象限硅光电池的不同矢量角检测和视场指示算法间可相互验证，提高了所述硅光电池应用的可靠性。

附图说明

图1为监视码内置的四象限硅光电池码道布局示意图；