哥达德航天中心天基、地基测控网的Ka频段过渡计划

1　工作于Ka频段的驱动因素NASA天基测控网 (SN)目前通过TDRSS卫星和白沙设施 (WSC)的地面设备以S和Ku频段为各种近地轨道科学卫星提供通信服务。同样 ,NASA地基测控网 (GN)利用分布于全球的地面站通过直接对地的S和X频段为科学卫星提供通信服务。按NASA预测许多科学卫星提出的测控需求 ,需要 1Gbit/s或更高的数传速率 ,这些快速上升的数据吞吐速率不可能以现用的Ku和X频段来满足。此外 ,NASA分配给TDRSSKu频段前、返向链路频率在国际电信联盟 (ITU)只是二级用户 ,固定卫星业务 (主用户 )地球站地球 -空间方向的发射会给…     

S频段星载相控阵天线在轨标校技术

针对星载相控阵天线在轨标校技术,重点研究了S频段星载相控阵天线标校方法,论证了标校站的数量及配置要求,同时分析了标校时间和标校流程,从而提出了使用1个标校站进行粗略标校,然后再使用3个标校站进行精确标校,即改进的粗略标校+精确标校的在轨标校方法。在保证标校精度的同时,使标校站天线口径从3个7m天线降低为1个7m天线和2个0.5m天线,大大降低了系统对标校站的建设要求。当相控阵天线波束合成损失大于1dB,系统可采用单站粗略标校+三站精确标校的改进算法进行天线标校;当相控阵天线波束合成损失在1dB以内,系统可省略单站粗略标校过程直接进行三站精确标校。     

适用微纳卫星的便携测控站设计

针对微纳卫星的测控数传需求,利用业务无线电及ISM(Industrial-Scientific-Medical,工业-科学-医疗)频段和设备,设计了适用微纳卫星的便携式测控站,包括ISM和VHF/UHF(Very High Frequency/Ultra High Frequency,甚高频/超高频)2个通道;优选了COTS(Commercial Off The Shelf,商用现货)ISM通信电台和VHF/UHF全模式电台、VHF/UHF八木天线、S频段花瓣式网状抛物面天线等部组件,3副天线共用1个伺服机构;并对ISM和VHF/UHF信道的上/下行链路电平进行估算。结果表明:该多频段多通道便携测控站的设计方案可行性好,效费比高,并已在相关微纳卫星的测控应用中得到验证。     

跟踪和数据中继卫星系统的近期发展

一引言1984年4月,美国用航天飞机发射了第一颗 TDRS 卫星。随着这颗卫星的成功部署,开创了通过同步卫星对中、低轨道航天器进行跟踪和数据通信的新时代。这颗卫星目前有一副 S 波段单址天线有些故障,但从总的工作情况来看,性能指标都达到了设计要求。美国航空航天局共花了10亿美元,十多年时间研制并部署这种天基测控系统。这种新型     

法国开展新一代光子雷达天线研究

近年来,法国国防部对未来有很大应用前景的光子禁带宽度(PBG:photonicbandgap)的平面和抛物状的天线结构表现出极大的关注,特别在厘米波和毫米波频段内的雷达成像和检测,以及相同频段内的电子战和信号干扰方面。据预计,以PBG为基础的第一批天线将于2005年～2010年之内研制出来。这种天线将具有以下特点:(1)其收发的信号比今天同类型天线更保密和更具有灵活性。(2)由于主波瓣完全受控,故该天线的工作是最佳的,此外,由于信号作用距离与辐射功率相等的副波瓣(实际上电子战袭击的主要是副波瓣)非常窄,因此,安装有PBG天线的系统更能抗信号干…     

用户星中继终端在轨应用策略

在介绍在轨用户星中继终端的分类、功能和使用现状的基础上,重点对用户星中继终端多约束条件进行了梳理分析。为缓解常态化应急测控带来的资源紧张矛盾,提出了用户星中继终端在轨应用策略,即Ka/S模式下影随测控,小S模式下定时捕获。针对Ka+小S模式下实现影随测控的可行性问题,利用STK(Satellite Tool Kit,卫星开发工具包)软件进行了仿真计算分析,结果表明:为实现影随测控,满足测控快速响应需要,要求星载S频段中继测控天线对中继卫星的覆盖范围,应大于星载中继数传天线对中继卫星的覆盖范围。     

欧洲的第二代数据中继系统

根据下世纪初大致的用户情况,欧洲数据中继系统将进入第二代,提出了几种新的系统结构,并从空/地段组成及费用进行了比较。所考虑的主要用户包括在轨基础设施(即哥伦巴斯)及保障它的运载工具(即赫尔墨斯及其后续型号)、地球观测平台、微重力自由飞行器及科学卫星。未来的第二代数据中继卫星一般装备一部S波段多址天线,用于同低地球轨道(LEO)卫星进行低数据率通信;并装备若干个光学终端,用于同低轨道和同步轨道卫星进行高数据率通信。如果需要同其它第一代数据中继系统相兼容,则也许还要使用Ka波段天线。该系统有两颗或三颗数据中继卫星,使用一系列关键技术,如光学线路和星上处理,以及改进的系统结构,将会: ·提高业务的可用性,增大容量; ·提高对低轨用户航天器的覆盖范围,可完全消除对400公里高卫星的覆盖空白区(ZOE); ·借助用户单位安装的小型、廉价地球站可以更方便地接通中继卫星系统。     

一种标定中继卫星SSA转发器距离零值的试验方法

中继卫星对用户航天器具有测距功能,中继卫星前/返向SSA(S频段单址)转发器时延引入的距离零值对用户航天器测距数据系统误差的贡献不容忽视。针对中继卫星SSA转发器距离零值不易直接测量的问题,给出了一种标定距离零值的O-C试验方法,并根据连续多天实测的中继卫星多站测距数据和中继卫星对固定模拟测试站四程测距数据标定了2颗中继卫星S频段单址转发器的距离零值,验证了试验方法的有效性。标定结果进一步分离了中继卫星对用户航天器四程测距数据的系统误差,对提高用户航天器定轨精度具有积极意义。     

USB测控通信载波功率的一种分配策略

针对USB(统一S频段)通信中副载波信号的功率分配问题,提出了一种载波功率分配策略,实现了副载波功率的最优分配,达到了提高功率效率的目的。结合某卫星副载波的特点,以应答机对副载波的检测门限为依据,对测控上行各副载波功率进行分配。计算结果表明,该载波功率分配策略在残留载波和遥控指令副载波的调制损耗上要优于传统常用调制度分配方法。该功率分配策略能够为卫星通信提供更佳的功率分配,使上行各种副载波信号能够达到卫星接收解调的最佳门限。     

瞬时GPS姿态确定

本文介绍了瞬时GPS姿态确定方法,即只用单时刻测量值解GPS积分多普勒波长的模糊度。以前解相位模糊所用的大部分技术需要作某种形式的依赖GPS卫星和/或用户运动的时间历程处理,为消除不合理解提供足够的几何变化。本文介绍的算法假定使用两副以上天线(全部姿态确定需用三副以上天线),并从四颗以上卫星由一或两个GPS L波段载波测得积分多普勒测量值。利用专门的双差分处理得到测量误差不相关的观测量,用于计算天线相对位置及两个以上姿态欧拉角。针对利用4颗以上卫星及2副以上天线及一或两个GPS L波段载波频率(包括86cm宽巷道测量值),开发和演示了GPS姿态确定中快速解双差分载波相位模糊的算法。为希望瞬时GPS测姿的用户找出了实际设计极限。姿态快速确定中的重要因素之一是用户接收机跟踪的卫星数目,GPS金星座对此有很大好处。     

欧空局深空网的现状和发展趋势

随着深空任务的发展 ,欧空局 (ESA)正在建设自己的全球深空网。该网主要由欧洲航天操作中心和三个深空地面站组成 ,其中位于澳大利亚珀斯附近的新诺舍 35m深空站已投入使用 ,位于西班牙马德里附近的塞布里洛斯深空站将于 2 0 0 5年初建成。欧空局正为在经度相隔 12 0°左右的地方建设第三个深空地面站选点。三个站的性能指标基本相同。本文介绍了欧洲航天操作中心和新诺舍 35m深空站的组成、功能及技术指标     

BRT和CEI技术用于数据中继卫星测定轨的分析比较

利用BRT(双边距离转发)系统对地球同步卫星进行测轨是一种传统的方法,在布站基线数千公里,测量精度3-5m的前提下,卫星的空间位置精度可达100m以内。如果由于地理条件的限制,不利于长基线布站,可考虑采用一种适用于短基线(几十公里)布站的CEI(实连站干涉)高精度测量系统。分析计算表明,要达到BRT同样的卫星空间位置测定轨精度,CEI需要10cm级的距离差测量精度(相当于μmd量级的测角精度),而且需要优于1ns的主副站时钟同步精度。     

俄发射首颗Glonass-K导航卫星

2月26日,＂联盟2-1B＂运载火箭将一颗Glonass-K卫星发射升空。这是新一代Glonass-K卫星的首次发射,也是首次从普列谢茨克发射场发射Glonass卫星,此前该系列卫星均从拜科努尔发射场升空。Glonass-K卫星使用寿命为10年,它将提供5种导航信号,即L1和L2频段的2个普通精度和2个高精度信号,还有L3频段的一个民用信号。     

卫星双向时间比对的设备时延标定方法

卫星双向时间比对的设备时延包含在伪码测距的测量值之中,精确标定设备时延是提升卫星双向时间比对精度的关键。针对卫星双向时间比对中的设备时延标定问题,提出了一种基于同源零基线测量的设备时延标定方法,将中国科学院国家授时中心的1套3.7m天线地面站和2套5m天线地面站并址安装,3套地面站同时进行卫星双向时间比对模式的观测,以此来标定3套地面站之间的设备时延相对值。试验结果表明,该方法可使设备时延标定的精度达到亚ns量级,能有效减小设备时延对卫星双向时间比对精度的影响,对于多个地面站站间时间比对具有一定的实际意义。     

小型低成本地面站的性能

本文探讨了用于小卫星的小型低成本半机动S波段地面站的性能极限。首先介绍空间新技术有限公司(SIL)地面站硬件和天线控制软件,然后计算在各种工作条件下的性能,包括对低地球轨道、高椭圆轨道和地球同步轨道任务的性能。最后为卫星任务设计者或规划者提供一些实际极限,特别是各种卫星任务中小卫星配合小型地面站可达到的下行链路性能。     

WZ8A轴流压气机静子叶栅性能特点

 通过对WZ8A轴流压气机出口静子串列叶片叶尖和叶中二截面平面叶栅实验,得出:①叶尖截面叶栅不适用于高进口Ma;低速时正常工作攻角范围为-30°～-12°,相应的落后角为5°～7°。②叶中截面叶栅在高速时(Ma=0.65),正常工作攻角范围为-1°～10°,落后角为7°～8°;低速时正常工作攻角范围为2.5°～20°,落后角为5°～7°。     

波束波导馈电系统在深空探测天线应用中的关键技术研究

针对波束波导馈电系统在深空探测天线应用中存在的电小尺寸镜面绕射引起波束波导传输效率降低,不同极化工作时波束指向不一致,以及TE21模跟踪时坐标转换等问题,进行深入研究并给出相应的解决方案或数学模型.通过优化椭球镜M5的曲率,解决了电小尺寸镜面绕射使波束波导传输效率下降问题,使S频段的传输效率提高约4％,35 m天线副反射面的截获效率增加约11％,天线增益提高0.7 dB;给出天线束峰值位置随方位、俯仰角变化的数学模型,提出了中值补偿方法,使天线左右旋极化峰值不一致增益损失减小约0.16 dB,并给出TE21模跟踪时的坐标转换数学模型.这些方法和数学模型已成功应用于实际工程中,并取得了良好的效果.     

俄罗斯研制新的深空跟踪设备

现有的俄罗斯深空网是以70年代中期研制的“Kvant-D”为基础建立的。1980至1986年期间,“Kvant-D”在埃弗帕托里亚(乌克兰)、乌苏里斯克(远东)与熊湖(莫斯科附近)跟踪站投入运行。以该设备为基础形成的跟踪网能够控制在太阳系范围内活动的星际探测器,以及高远地点地球卫星(高达6×10~6km)。 经过几个阶段的现代化改造,“Kvant-D”虽可以满足目前的需要,但该设备已经过时,使用寿命已满。而且,俄罗斯未来的深空任务将使用X频段,“Kvant-D”的工作频段也不能满足需要。     

ETS—VI上搭载的用于S波段星间通信的星上轨道计算和跟踪系统

本文介绍了日本工程试验卫星-Ⅵ(ETS-Ⅵ,将于1992年发射)上的S波段星间通信设备(SIC)的星上轨道计算和跟踪系统。该星间通信设备有一副多波束相控阵天线,用54个移相器调整波束指向。根据星载微处理器的星上轨道计算结果来控制54个移相器,使波束指向任何所需的用户卫星。星间通信要求精确的星上波束指向,本文介绍了一种方法,可用于星上轨道计算并估计由系统所考虑的各摄动所引起的波束指向误差。     

深空探测多天线组阵的增益损失研究

为定量分析上行天线组阵增益损失的影响因素,提出一种通过建立数学模型分析合成损耗的估计方法.首先基于天线原理和电磁波传输理论建立了天线组阵上行链路信号的数学模型,以统计学理论对数学模型进行分析,得到了影响上行链路信号的若干因素.通过分析得出,深空探测信号在远距离传输中因大气相位扰动引起的误差是造成天线组阵增益损失的最主要因素.再通过对大气相位扰动误差的进一步分析,构建S频段和X频段下大气相位扰动的空间自相关模型和时间自相关模型,得到组阵基线长度和工作仰角同合成损耗的关系.经过对各误差源的分析可知,在目前的技术水平下,能够满足上行天线组阵工程应用的精度要求.